DE10001388B4 - AWG-(Arrayed Waveguide Grating)-Modul und Vorrichtung zur Überwachung eines Lichtsignals, die dieses verwendet - Google Patents

AWG-(Arrayed Waveguide Grating)-Modul und Vorrichtung zur Überwachung eines Lichtsignals, die dieses verwendet Download PDF

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Abstract

AWG-(Arrayed Waveguide Grating)- Modul umfassend
einen Eingangswellenleiter (100) zum Empfangen eines WDM-(Wavelength Division Multiplexed)- Lichtsignals über ein Lichtsignal-Übertragungsmedium,
einen ersten Stemkoppler (110) zum Teilen der Leistung des von dem Eingangswellenleiter (100) empfangenen WDM-Lichtsignals und Übertragen der geteilten Lichtsignale zu den Wellenleitern einer AWG-Einheit (120),
die AWG-Einheit (120) zum Verarbeiten der durch den ersten Stemkoppler (110) ausgegebenen geteilten Lichtsignale, so dass die geteilten Lichtsignale Phasendifferenzen aufweisen, welche proportional sind zu der Differenz zwischen den Längen der in der AWG-Einheit (120) enthaltenen Wellenleiter,
einen zweiten Stemkoppler (130) zum Fokussieren der von der AWG-Einheit (120) erhaltenen Lichtsignale auf unterschiedliche Positionen durch Bewirken wechselseitiger Interferenz zwischen den erhaltenen Lichtsignalen,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Stemkoppler (130) die erhaltenen Lichtsignale auf unterschiedliche Positionen einer Fotodiodenrasteranordnung oder einer ladungsgekoppelten Schaltung fokussiert, zum Erzeugen elektrischer Signale in Abhängigkeit von den Leistungswerten der von dem zweiten Stemkoppler (130) ausgegebenen Lichtsignale.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein AWG-Modul (Arrayed Waveguide Grating) zur Überwachung der Kennwerte eines WDM-Lichtsignals (Wavelength Division Multiplexed) für vielfache Kanäle, ohne ein spezielles Meßinstrument in einem WDM-System (Wavelength Division Multiplexing System) zu verwenden, und eine Lichtsignal-Überwachungsvorrichtung zur Überwachung eines WDM-Lichtsignals, welches das AWG-Modul verwendet.
  • In einem WDM-System, in welchem mehrere optische Kanäle multiplex genutzt und zu einem optischen Kabel übertragen werden, muß die Qualität der WDM-Lichtsignale überwacht werden, bevor das WDM-Lichtsignal optisch in Kanäle demultiplexiert wird.
  • Allgemein müssen die optische Leistung, die optische Wellenlänge und das optische Signal-Rausch-Verhältnis (OSNR) (optical signal-to-noise-ratio) eines Lichtsignals jedes Kanals gemessen werden, um ein WDM-Vielkanal-Lichtsignal zu überwachen. In einer WDM-Lichtübertragungsvorrichtung muß die Wellenlängenabweichung jedes Kanals genau kontrolliert werden, da sie Fehler verursacht nicht nur auf die Übertragung eines Signals für einen entsprechenden Kanal, sondern auch auf die Übertragung von Signalen von Kanälen benachbart dem entsprechenden Kanal. Ferner müssen Kontrollsituationen in Echtzeit überwacht werden. Außerdem können die optische Leistung und das OSNR von Lichtsignalen für jeden Kanal verschieden sein, wenn ein WDM-Lichtverstärker verwendet wird, so dass die Leistung und das OSNR jedes Kanals überwacht werden müssen.
  • In US-P Nr. 5,617,234, welches eine Konstruktion offenbart, die ein AWG und eine Fotodiodenrasteranordnung verwendet, kann die Wellenlänge jedes Kanals überwacht werden, aber die Temperatur des AWG muß in Echtzeit kontrolliert werden, ein Lichtsignal zum Vorsehen einer Bezugswellenlänge wird getrennt benötigt, und die Lichtleistung und der Rauschabstand eines Lichtsignals können nicht genau gemessen werden. Ferner müssen in dem WDM-Lichtübertragungssystem die Lichtleistung, die Lichtwellenlänge und das OSNR jedes Kanalsignals sich gleichzeitig überwachen lassen. Jedoch kann in dem Stand der Technik, der ein AWG verwendet, wenn zwei beliebige Größen von den drei Messgrößen gemessen werden, die verbleibende Größe nicht gemessen werden.
  • Die Veröffentlichung von M. Kohtoku und anderen „Packaged Polarization-Insensitive WDM Monitor with Low Loss (7.3 dB) and Wide Tuning Range (4.5 nm)" in IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS 1998, VOL. 10, NO. 11, Seite 1614 bis 1616 offenbart ein AWG-Modul mit einem integrierten Fotodetektor. Jedem der acht Kanäle ist ein einzelner Fotodetektor zugeordnet, zu dem jeweils ein Lichtwellenleiter führt.
  • Aus der Veröffentlichung W098154862 ist eine Vorrichtung zur Überwachung eines WDM-Lichtsignals bekannt.
    •
  • Ein Ziel der Erfindung ist die Schaltung eines AWG-Moduls zur Überwachung eines WDM-Lichtsignals in einem WDM-Lichtübertragungssystems.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Messung nicht nur der Wellenlänge, der Lichtleistung und des optischen Signal-Rausch-Verhältnisses (OSNR) jedes Kanalsignals eines WDM-Vielkanalsignals, sondern auch des optischen Spektrums bezüglich eines gesamten Lichtsignal-Wellenlängenbandes. Um das erste Ziel der Erfindung zu erreichen, wird ein AWG-Modul gemäß Anspruch 1 geschaffen.
  • Um das zweite Ziel der Erfindung zu erreichen, wird eine Vorrichtung zur Überwachung eines WDM-Lichtsignals gemäß Anspruch 2 geschaffen.
    •
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 ein AWG-Modul gemäß der Erfindung;
  • 2 ein Blockschaltbild einer Lichtsignal-Überwachungseinrichtung, die ein AWG-Modul verwendet; und
  • 3 ein Spektrum an einer Lichtspektrumnachweisfläche.
  • In 1 umfasst ein AWG-Modul (Arrayed Waveguide Grating) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen Eingangswellenleiter 100, einen ersten Stemkoppler 110, eine AWG-Einheit 120, einen zweiten Stemkoppler 130 und ein Lichtleistungsmessinstrument 140.
  • Ein WDM-Lichtsignal (Wavelength Division Multiplexed), das überwacht werden soll, trifft über einen Lichtfilter auf den Eingangswellenleiter 100 auf. Das in den Eingangswellenleiter 100 eingeleitete WDM-Lichtsignal wird durch den ersten Stemkoppler 110 geteilt, welcher als ein Lichtleistungsteiler wirkt, und die geteilten Lichtsignale fallen ein auf die AWG-Einheit 120. In der AWG-Einheit 120 wird die Phase des WDM-Lichtsignals verschoben.
  • Geteilte WDM-Lichtsignale mit unterschiedlichen Wellenlängen, welche durch die AWG-Einheit 120 durchgegangen sind, weisen Phasendifferenzen auf, die proportional sind zu der Differenz zwischen den Längen von Wellenleitern in der AWG-Einheit 120. Das heißt, während diese phasenverschobenen Lichtsignale wechselseitig interferieren, wird das WDM-Lichtsignal geteilt in Lichtsignale mit unterschiedlichen Wellenlängen. Diese Lichtsignale, die durch die AWG-Einheit 120 durchgegangen sind, werden an den zweiten Stemkoppler 130 angelegt. Der zweite Stemkoppler 130 bewirkt wechselseitige Interferenz zwischen den empfangenen Lichtsignalen, so dass die Lichtsignale unterschiedlicher Wellenlängen auf verschiedene Positionen auf einer Lichtspektrumnachweisfläche 135 fokussiert werden, entsprechend jeder Wellenlänge. Das Lichtleistungsmessinstrument 140 ist auf der Lichtspektrumnachweisfläche 135 positioniert, über welche das Lichtleistungsmessinstrument 140 direkt mit dem zweiten Sternkoppler 130 verbunden ist. Das Lichtleistungsmeßinstrument 140 wandelt die Leistung eines Lichtsignals für jede Wellenlänge, die durch den zweiten Sternkoppler 130 abgegeben wird, in ein Stromsignal um. Das Lichtleistungsmeßinstrument 140 kann eine Fotodiodenrasteranordnung oder eine ladungsgekoppelte Schaltung umfassen.
  • 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Kanalüberwachungseinrichtung, die ein AWG-Modul gemäß der Erfindung verwendet. In 2 umfaßt die Kanalüberwachungseinrichtung ein AWG-Modul 210, einen Analog-Digital-Wandler (ADW) 220 und einen Datenprozessor 230.
  • Das AWG-Modul 210 weist die oben beschriebene Konfiguration von 1 auf. Das AWG-Modul 210 wandelt die Leistung eines Lichtsignals um in ein elektrisches Signal wie beispielsweise ein Stromsignal, und das elektrische Signal wird an den Analog-Digital-Wandler 220 angelegt und durch diesen in digitale Daten umgewandelt. Die digitalen Daten werden an den Datenprozessor 230 angelegt, und die Lichtleistung, die Lichtwellenlänge, das OSNR und das Spektrum des gesamten Lichtwellenlängenbandes werden überwacht, wie nachfolgend beschrieben. Der Datenprozessor 230 kann einen Mikroprozessor oder dergleichen umfassen.
  • Das Spektrum einer Lichtwellenlänge auf der Lichtspektrumnachweisfläche 135, welche eine Kontaktfläche des zweiten Sternkopplers 130 und des Lichtleistungsmeßinstrumentes 140 ist, ist in 3 gezeigt. Ein existierendes AWG-Modul sieht Lichtwellenleiter bei Positionen auf der Lichtspektrumnachweisfläche 135 vor, bei denen Lichtsignale für verschiedene Kanäle fokussiert werden, und jeder Kanal wird in optische Fasern eingeleitet. Das AWG-Modul gemäß der Erfindung sieht keine Lichtwellenleiter an der Lichtspektrumnachweisfläche 135 vor. Statt dessen wendet es eine Fotodiodenrasteranordnung oder eine ladungsgekoppelte Schaltung an. Folglich wird das Lichtspektrum eines Lichtsignals erhalten bezüglich dem gesamten Wellenlängenband und wird dafür verwendet, die Kennwerte des WDM-Lichtsignals zu überwachen.
  • Lichtsignale unterschiedlicher Wellenlängen werden auf unterschiedliche Positionen auf der Lichtspektrumnachweisfläche 135 fokussiert entlang einer horizontalen Achse 320 aufgrund der Wellenlängen-Teilungsfunktion der AWG-Einheit 120 von 1. Infolgedessen wird ein Lichtspektrum 310 entlang der horizontalen Achse 320 auf der Lichtspektrumnachweisfläche gebildet. Wenn eine Fotodiodenrasteranordnung oder eine ladungsgekoppelte Schaltung mit dem Ausgang des zweiten Sternkopplers 130 verbunden wird, treffen Lichtstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen auf die Fotodioden der Fotodiodenrasteranordnung oder auf die Pixel der ladungsgekoppelten Schaltung auf, entsprechend ihren Wellenlängen.
  • In einem Verfahren zum Nachweis von Lichtsignalen, die auf verschiedene Pixel auf der Fotodiodenrasteranordnung oder der ladungsgekoppelten Schaltung auftreffen, wird ein Bezugs-Lichtsignal mit einer bekannten Wellenlänge im voraus empfangen, und es wird ermittelt, auf welchem Pixel das Bezugs-Lichtsignal ausgegeben wird. Auf diese Weise ist zu erkennen, dass das nachgewiesene Pixel für die Wellenlänge des Bezugs-Lichtsignals zuständig ist. Ferner kann aus einem von dem Pixel abgegebenen Stromwert auf die Lichtleistung einer Lichtwellenlänge geschlossen werden, die auf ein Pixel einfällt. Also kann die Lichtleistung für jede Wellenlänge nachgewiesen werden. Außerdem kann das OSNR des Lichtsignals erhalten werden durch Vergleichen eines Stromwertes, der erhalten wird von einem Pixel, auf dem das einfallende Lichtsignal nachgewiesen worden ist, mit von den anderen Pixel erhaltenen Stromwerten.
  • Hier kann eine genauere Auflösung erhalten werden mit einer Erhöhung der Anzahl von Fotodioden in der Fotodiodenrasteranordnung oder der Anzahl von Pixel auf der ladungsgekoppelten Schaltung.
  • Folglich können die Lichtleistung, die Lichtwellenlänge und das OSNR des Lichtsignals jedes Kanals erhalten werden. Ein optisches Spektrum eines WDM-Lichtsignals kann auch erhalten werden bezüglich des gesamten Wellenlängenbandes.

Claims (2)

  1. AWG-(Arrayed Waveguide Grating)- Modul umfassend einen Eingangswellenleiter (100) zum Empfangen eines WDM-(Wavelength Division Multiplexed)- Lichtsignals über ein Lichtsignal-Übertragungsmedium, einen ersten Stemkoppler (110) zum Teilen der Leistung des von dem Eingangswellenleiter (100) empfangenen WDM-Lichtsignals und Übertragen der geteilten Lichtsignale zu den Wellenleitern einer AWG-Einheit (120), die AWG-Einheit (120) zum Verarbeiten der durch den ersten Stemkoppler (110) ausgegebenen geteilten Lichtsignale, so dass die geteilten Lichtsignale Phasendifferenzen aufweisen, welche proportional sind zu der Differenz zwischen den Längen der in der AWG-Einheit (120) enthaltenen Wellenleiter, einen zweiten Stemkoppler (130) zum Fokussieren der von der AWG-Einheit (120) erhaltenen Lichtsignale auf unterschiedliche Positionen durch Bewirken wechselseitiger Interferenz zwischen den erhaltenen Lichtsignalen, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Stemkoppler (130) die erhaltenen Lichtsignale auf unterschiedliche Positionen einer Fotodiodenrasteranordnung oder einer ladungsgekoppelten Schaltung fokussiert, zum Erzeugen elektrischer Signale in Abhängigkeit von den Leistungswerten der von dem zweiten Stemkoppler (130) ausgegebenen Lichtsignale.
  2. Vorrichtung zur Überwachung eines WDM-(Wavelength Division Multiplexed)-Lichtsignals mit einem AWG-(Arrayed Waveguide Grating)-Modul gemäß Anspruch 1, mit einem Analog-Digital-Wandler (220) zur Umwandlung der elektrischen Signale in digitale Signale und mit einem Datenprozessor (230) zur Verarbeitung der digitalen Signale, um die Kennwerte des WDM-Lichtsignals zu analysieren.
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