DE10164644C1 - Verfahren zur Kontrolle und Steuerung der Datensynchronisation in einer Pulsquelle zur reinoptischen Taktrückgewinnung - Google Patents

Abstract

Bei der Übertragung von optischen Datensignalen ist deren wiederholte Synchronisation mit dem Taktsignal erforderlich. Dazu kann eine Pulsquelle eingesetzt werden, in der zur reinoptischen Taktrückgewinnung in einem Locking-Bereich die Taktfrequenz auf die Datenfrequenz synchronisiert, "gelockt" werden kann. Dabei muss jedoch die Locking-Funktion ständig kontrolliert und die Taktfrequenz der Datenfrequenz angepasst werden. Zur Kontrolle wird derzeit bei Datenfrequenzen bis 40 GHz kostenintensive Hochfrequenz-Elektronik eingesetzt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird deshalb die Amplitude des Datensignals (lambda¶Data¶) reinoptisch detektiert und mit einer niederfrequenten Elektronik (NFD) ausgewertet. Ist die Amplitude konstant, liegt der gelockte Zustand vor (f¶Data¶ = f¶CR¶). Tritt eine Modulationsfrequenz (f¶Mod¶) auf, so liegt der ungelockte Zustand vor (f¶Data¶ NOTEQUAL f¶CR¶). Die Modulationsfrequenz (f¶Mod¶) ist das Maß für die Abweichung zwischen Datenfrequenz und Taktfrequenz (f¶Mod¶ = f¶Data¶ - f¶CR¶). Über ein entsprechendes Steuersignal (S) wird die Taktfrequenz (f¶CR¶) ausgeregelt. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt damit eine einfache reinoptische Messmethode zur Anbindung an eine preiswerte Niederfrequenz-Elektronik dar und kann bei allen Datenfrequenzen (f¶Data¶) bis zu den höchsten Werten zuverlässig angewendet werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kontrolle und Steuerung der Datensynchronisation in einer Pulsquelle zur reinoptischen Taktrückgewinnung zwischen einem im Synchronisationsbereich der Pulsquelle liegenden ge­ pulsten Datensignal der Datenfrequenz f_Data und einem Taktsignal der Takt­ frequenz f_CR, wobei eine Abweichung vom synchronisierten, durch die Erfüllung der Bedingung f_Data = f_CR charakterisierten Modus zwischen Daten- und Taktsignal durch eine Veränderung der Taktfrequenz f_CR in der Taktrück­ gewinnung ausgeregelt wird.

In digitalen optischen Datennetzen mit sehr hohen Datenübertragungsraten ist in regelmäßigen Abständen eine Regeneration der einzelnen Datenpulse erfor­ derlich. In dieser "3R-Regeneration" werden die Datenpulse wieder möglichst rechteckig geformt ("Reshaping"), in der Signalamplitude verstärkt ("Reampli­ fication") und mit dem ursprünglichen Datentakt synchronisiert ("Retiming"). Für das Retiming - oder "Taktrückgewinnung" - ist eine Generierung des Clock­ signals am Übertragungsort erforderlich. Aus der US 5513030 ist eine optoelektronische Taktrückgewinnung bekannt, bei der das Ausgangssignal eines optischen, frequenzverstimmbaren Modulators als Pulsquelle in der Übertragungsstrecke über einen Abzweig einer langsamen Photodiode zugeführt wird. Durch Verstimmung eines elektronischen Oszillators (Voltage Controlled Oscillator VCO) können die Frequenz und die Phase des Daten- und des Taktsignals zur Übereinstimmung gebracht und das Datensignal auf das Taktsignal synchronisiert werden. Zur erforderlichen Verstimmung des VCO bei einer Phasenabweichung wird über die langsame Photodiode die mittlere Ausgangsleistung des Modulators detektiert. Der Synchronzustand ist erreicht, wenn die Ausgangsleistung des Modulators maximal ist.

Entsprechend wird das detektierte Signal als Steuersignal für den VCO des Modulators eingesetzt, bis die Ausgangsleistung konstant auf höchstem Niveau bleibt. Nachteilig bei dieser Lösung sind bedingt durch den Einsatz von Elektronik die Frequenzbegrenzung (Anwendung nur bis zur maximalen Arbeitsfrequenz der Elektronik) und der Kostenaufwand.

Daneben hat sich ein anderes Verfahren zur optischen Taktrückgewinnung bewährt, bei dem zur Taktsynchronisation das Datensignal mit dem Clocksignal der Pulsquelle synchronisiert oder "gelockt" wird. Ziel der Datensynchronisation ist somit das Erreichen der Locking-Funktion. Dieses Verfahren ist aus der DE 195 13 198 bekannt und bildet den der Erfindung nächstliegenden Stand der Technik. Vorteil dieses Verfahrens ist die Anwendbarkeit auch bei besonders hohen Taktfrequenzen bis in den Bereich weit oberhalb von 160 GHz. Dazu wird eine optische Pulsfolge der Bitrate b_Data entsprechend einem Datensignal mit der Datenfrequenz f_Data in eine mit einer Taktfrequenz f_CR (Oszillationsfrequenz der Pulsquelle, Clockfrequenz in der Clockrückgewinnung) arbeitenden Pulsquelle in Form eines selbstpulsierenden Mehrsektionslasers eingespeist. Es entsteht in der Pulsquelle eine Wechsel­ wirkung zwischen den beiden Signalen. Über die Kopplung der Photonen mit den Elektronen im Verstärkerbereich der Pulsquelle wird die Taktfrequenz f_CR der Taktrückgewinnung auf die Datenfrequenz f_Data des eingespeisten Datensignals gezogen. Es liegt dann ein synchronisierter ("gelockter") Zustand vor, bei dem die Bedingung f_Data = f_CR erfüllt ist. Dies geschieht jedoch nur, wenn die Datenfrequenz f_Data im Synchronisationsbereich zwischen f_min und f_max der Pulsquelle liegt. Es muss gelten f_min < f_data < f_max. Dabei ist der Synchronisationsbereich der Pulsquelle nur ein sehr schmaler Frequenz­ bereich von weniger als einem halben GHz. Deshalb ist bei der reinoptischen Taktrückgewinnung in einem selbstpulsierenden Laser als Pulsquelle eine Überprüfung der eingespeisten Datenfrequenz f_CR auf ihre Lage im Synchronisationsbereich erforderlich. In diesem Bereich muss dann die Taktfrequenz f_CR an die Datenfrequenz f_data zur Erfüllung der oben genannten Bedingung für den synchronisierten Zustand angeglichen werden.

Eine Kontrolle der Locking-Funktion in einer reinoptischen Taktrückgewinnung erfolgt im Stand der Technik nur elektronisch durch die Verwendung von hochfrequenter Elektronik mit Anwendungsmöglichkeiten in einem Frequenzbereich von beispielsweise 16 GHz. Im Allgemeinen wird der Synchronzustand mit einem elektrischen Spektrumsanalysator und einem schnellen Oszilloskop überprüft. Derartige Hochfrequenz-Elektronik ist jedoch extrem teuer. Außerdem liegt die Übertragungsfrequenz der modernen OTDM- Systeme (Optical Time Domain Method) in der Regel weit oberhalb der maximalen Arbeitsfrequenz der Elektronik ("line rate"), die derzeit bei 40 GHz liegt. Oberhalb dieser Frequenz kann somit keine elektronische Überprüfung mehr erfolgen, sodass hier nur eine reinoptische Methode zur Kontrolle und Steuerung der Synchronisation angewendet werden kann, deren Entwicklung Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Kontrolle und Steuerung der Synchronisationsfunktion in einer Pulsquelle zur rein­ optischen Taktrückgewinnung anzugeben, bei dem keine kostenintensive Hochfrequenz-Elektronik eingesetzt wird. Dies gilt insbesondere auch für sehr hohe Frequenzbereiche in ultraschnellen optischen Telekommunikations­ netzen, bei denen selbst eine Hochfrequenz-Elektronik nicht mehr zur Kontrolle der Locking-Funktion eingesetzt werden kann. Darüber hinaus soll das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auch einfach und unempfindlich sowie kostengünstig in seiner Umsetzung sein.

Als Lösung hierfür ist bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen, gattungsgemäßen Art deshalb vorgesehen, dass eine auftretende Modulation der Signalamplitude des Datensignals als Kriterium für einen unsynchronisier­ ten Modus (f_Data ≠ f_CR) zwischen Daten- und Taktsignal gewählt und deren Modulationsfrequenz f_Mod optisch detektiert und elektronisch ausgewertet wird, wobei die detektierte Modulationsfrequenz f_Mod die Differenzfrequenz zwischen Daten- und Taktfrequenz (f_Data, f_CR) mit f_Mod = f_Data - f_CR darstellt und als Steuer­ signal für die zur Erreichung des synchronisierten, durch die Erfüllung der Bedingung f_Mod = 0 charakterisierten Modus erforderliche Veränderung der Taktfrequenz f_CR verwendet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine reinoptische Messmethode zur Anbindung an eine einfache und preiswerte, niederfrequente Auswerte­ elektronik dar. Dazu wird die Kopplung zwischen den Photonen und Elektronen in der Pulsquelle genutzt. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass diese Kopplung im unsynchronisierten Zustand eine Modulation der Amplitude des Daten- und des Taktsignals am Ausgang der Pulsquelle erzeugt. Das Takt­ signal moduliert das Datensignal mit der Frequenzdifferenz zwischen beiden Signalen. Die Modulationsfrequenz f_Mod ist daher im ungelockten Zustand die Differenzfrequenz zwischen der Datenfrequenz f_Data und der eingestellten Oszillationsfrequenz in der Pulsquelle (Taktfrequenz f_CR). Es gilt f_Mod = f_Data - f_CR. Da die Modulationsfrequenz sehr viel niedriger ist als Signal- und Taktfrequenz - sie liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,5 GHz und 3 GHz - kann sie ohne Weiteres mit einer entsprechend langsamen Elektronik detektiert werden. Mit heute üblicher Elektronik kann der Wert der Modulationsfrequenz ermittelt und - beispielsweise unter Zuhilfenahme einer zuvor erstellten Eichkurve - als Steuersignal für den Takteingang der Pulsquelle verwendet werden. Im Falle des gelockten Zustandes sind die Ausgangssignale unmoduliert, es tritt keine Modulationsfrequenz auf und es gilt f_Mod = 0. Somit können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in besonders einfacher und störunanfälliger Weise die einzelnen Signale detektiert, Informationen über deren Lage im Locking-Bereich und relativ zueinander abgegeben und entsprechende Kompensationsmaßnahmen in einer Regelstrecke durchgeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist damit ein Beispiel für die Möglichkeit, durch einfache optische Maßnahmen und elektronische Auswertung bei niedrigen Frequenzen bzw. Bitraten die Kontrolle und Steuerung von reinoptischen Bauelementen durchzuführen. Durch den Wegfall teurer Elektronik sowohl beim Auswerten (z. B. HF-Elektronik) als auch bei der ausregelnden Taktfrequenzverstimmung (z. B. VCO) kann eine Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders kostengünstig gestaltet werden. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bietet sich auf­ grund seiner Einfachheit und Kostengünstigkeit in der Realisierung zur Kontrolle und Steuerung der Synchronisation von Daten- und Taktsignalen bei jeder Übertragungsfrequenz an. Ein Einsatz bei niederratigen optischen Systemen, bei denen auch ein optoelektronisches Verfahren angewendet werden könnte, ist deshalb auch durchaus sinnvoll. Unumgänglich erforderlich ist der Einsatz des reinoptisch detektierenden und damit sehr schnellen erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch bei aktuellen und auch zukünftigen, ultrahochbitratigen photonischen Netzen mit einer enormen Schnelligkeit als Vorteil in der optischen Datenübertragung, in denen eine elektronische Auswertung auf dem hohen Frequenzniveau nicht mehr möglich ist.

Nach einer Fortführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass zur Ermittlung des Nulldurchgangs des aktuellen, monoton steigenden oder fallenden Kennlinienzweigs der Pulsquelle als Extrapolation aller auftretenden Differenzfrequenzen die Taktfrequenz nach der Detektion der Modulationsfrequenz noch ein- oder zweimal um einen vorgegebenen Wert gezielt verstimmt und die sich daraus jeweils ergebende Modulationsfrequenz detektiert wird. Diese Verfahrensweiterbildung ist deshalb sinnvoll, weil bei einer Einzelmessung der Modulationsfrequenz noch keine Aussage über das Vorzeichen der vorzunehmenden Veränderung in der Taktfrequenz besteht. Die Oszillationsfrequenz der Pulsquelle kann zu hoch oder zu niedrig sein. Das Vorzeichen kann aus einer zweiten (und maximal nach einer dritten) Messung der Differenzfrequenz nach geringer Verstimmung der Pulsquelle bestimmt und nach bekannten und einfachen mathematischen Extrapolationsverfahren zur Kennlinienermittlung (bekannt beispielsweise von den Kennlinien im Phase-Locked-Loop-Verfahren PLL) die optimale Einstellung als Nulldurchgang der Kennlinie mit der Differenzfrequenz = 0 gefunden werden. Die dritte Messung dient als Probe und wird nur dann erforderlich, wenn die zweite Messung zu der Erstmessung durch die mögliche Symmetrie zur Nulllinie (positive oder negative Frequenzabweichung vom gelockten Zustand) nicht in einen eindeutigen Zusammenhang gebracht werden kann. Weitere Erläuterungen zu diesem, an sich, beispielsweise aus der Elektronik bekannten Vorgehen können dem speziellen Beschreibungsteil zu Fig. 1 entnommen werden. Durch die Einbeziehung einer Recheneinheit zur Auswertung und Automatisierung kann eine vorzeichenrichtige Aussteuerung von Abweichungen zwischen Daten- und Taktfrequenz in einfacher Weise in den Verfahrensablauf miteinbezogen werden.

Zur Erzeugung der Pulsraten für die Taktrückgewinnung sind verschiedene Ausbildungsformen geeigneter Pulsquellen bekannt. Nach einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Taktrückgewinnung in einem selbstpulsierenden Mehrsektionslaser oder einem modengelockten Laser als Pulsquelle durchgeführt wird. Die meisten bekannten Selbstpulsationslaser (beispielsweise Drei-Sektions-DFB-Laser) erzeugen Pulsationsfrequenzen in einem mittleren Frequenzbereich zwischen 12 GHz und 64 GHz. In diesem Bereich sind sie zwar abstimmbar, aber nicht in ausreichend reproduzierbarer Weise. Eine hochgenau und reproduzierbare Abstimmbarkeit ist aber eine wesentliche Voraussetzung des selbst­ pulsierenden Lasers für seine Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren. Der aus der weiter oben als nächstliegendem Stand der Technik bereits zitierten DE 195 13 198 bekannte selbstpulsierende Mehrsektionslaser ist deshalb in besonderer Weise für einen Einsatz zur optischen Taktregeneration nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet. Hierbei handelt es sich um einen DFB-Laser zur Erzeugung hoch- und höchstfrequenter Selbstpulsa­ tionen, der durch seinen Aufbau mit einer integrierten, optisch gekoppelten, aber getrennt betreibbaren Steuersektion zwischen zwei DFB-Sektionen in besonders ausgezeichneter Weise reproduzierbar abstimmbar ist. Damit ist dieser selbstpulsierende Zweisektionslaser mit integrierter passiver oder aktiver, gitterfreier Steuersektion besonders vorteilhaft zur optischen Taktregeneration in hochratigen Kommunikationssystemen verwendbar.

Da das erfindungsgemäße Verfahren eine optische Methode zur Anbindung an eine auswertende Elektronik darstellt, sind dem Anwendungs-Frequenzbereich durch das Verfahren zumindest keine Grenzen nach oben gesetzt. Selbst bei höchsten Übertragungsfrequenzen im THz-Bereich liegen die im ungelockten Zustand auftretenden Modulationsfrequenzen in einem Bereich, der problemlos von einfachen elektronischen Auswerteeinheiten erfasst werden kann. Dabei kann es gemäß einer nächsten Fortführung der Erfindung vorteilhaft sein, dass die Detektion der Modulationsfrequenz mit einem elektronischen Hüllkurven-Detektor durchgeführt wird. Hierbei handelt es sich um ein handelsübliches Bauelement mit einem optischen Aufnehmer und einer elektronischen Auswertung, das seit Langem in den verschiedensten Bereichen der Messtechnik Anwendungen findet. Da es zu der Gruppe der langsamen Detektoren gehört, ist es preiswert und unanfällig im Messbetrieb. Dadurch kann eine sichere und fehlerfreie Durchführung der Kontrolle und Steuerung der Signale garantiert werden, was insbesondere für den hier besonders empfindlichen Datenaustauschverkehr von besonderer Bedeutung ist.

Eine einfache Integration des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Übertra­ gungsweg der Datensignale kann erreicht werden, wenn gemäß einer weiteren Erfindungsfortführung die Detektion der Modulationsfrequenz in einem parallelen Abzweig von der Datensignalleitung hinter der Signalrückgewinnung durchgeführt wird. Damit kann parallel zur Datenübertragung eine kontinuier­ liche, in einem vorgegebenen Zeitintervall stets wiederholte Überprüfung der Datensynchronität zum Taktsignal erfolgen, ohne den Datenbetrieb unter­ brechen zu müssen. Insbesondere derart schnelle Regenerationsvorgänge, wie sie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichbar sind, tragen wesentlich zur qualitativen Verbesserung des Übertragungsverhaltens optischer Übertragungsstrecken dar ohne deren hohe, einen besonderen Komfort darstellende Übertragungsraten zu beeinflussen. Ziel ist es, alle im System erforderlichen Komponenten für diese hohen Datenraten zu ertüchtigen.

Ausbildungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der schematischen Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm zum Locking-Bereich in einem selbstpulsieren­ den Laser,

Fig. 2 das erfindungsgemäße Verfahren anhand der erforderlichen Komponenten in einem Blockschaltbild,

Fig. 3 ein Diagramm zum ungelockten Zustand des selbstpulsieren­ den Lasers,

Fig. 4 ein Diagramm zum gelockten Zustand des selbstpulsierenden Lasers und

Fig. 5 einen möglichen Schaltungsaufbau zur Integration des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens in die Datenübertragung.

Die Fig. 1 zeigt den Locking-Bereich LR eines selbstpulsierenden Lasers bei einer Pulsationsfrequenz von 160 GHz (Taktfrequenz f_CR). Dieser hat für den dargestellten Fall eine Breite von lediglich 400 MHz. Dadurch wird deutlich, wie wichtig, aber auch wie empfindlich die Relation von Datenfrequenz f_Data und Taktfrequenz in diesem Locking-Bereich LR ist. Ein Kontrolle und Steuerung der Taktfrequenz f_CR für ein erfolgreiches Locking ist damit unumgänglich. Gut zu erkennen ist der trapezförmige Verlauf der Kennlinie mit einem abfallenden Kennlinienzweig (f_Data < f_CR), dem Locking-Bereich LR (f_Data = f_CR) und einem ansteigenden Kennlinienzweig (f_Data < f_CR). Dieser Verlauf macht die Anwendbarkeit eines allgemein bekannten Algorithmus zur Ermittlung des Vorzeichens von erforderlichen Frequenzkorrekturen deutlich. Wichtig ist dabei die Anwendung eines Algorithmus, der zu einem Wert im Locking-Bereich LR der Pulsquelle führt, hierbei kann es sich beispielsweise um einen Triangu­ lationsalgorithmus handeln. Es ergeben sich drei Fälle: beide vor und nach einer geringfügigen Verstimmung detektierten Modulationsfrequenzen f_Mod liegen auf dem rechten oder auf dem linken Kennlinienzweig (was aber durch die reine Detektion nicht ersichtlich ist). Dann ergibt die extrapolierte Kurve durch die beiden Detektionspunkte den korrekten aktuellen Kennlinienzweig und es kann entsprechend dem Nulldurchgang eine vorzeichenbehaftete Korrektur der Taktfrequenz f_CR in den Locking-Bereich LR vorgenommen werden. Im dritten Fall liegen die beiden detektierten Modulationsfrequenzen f_Mod auf unterschiedlichen Kennlinienzweigen, werden aber zunächst einem gemeinsamen Kennlinienzweig zugeordnet. Dann ergibt die Extrapolation eine Gerade mit einem Nulldurchgang, der bei einem nicht plausiblen Frequenzwert liegt. Nun ist eine dritte Detektion nach einer erneuten Verstimmung erforderlich, um dann durch Extrapolation erkennen zu können, mit welchen der beiden zuvor detektierten Messpunkte der richtige Kennlinienzweig extrapoliert werden kann. Danach kann dann wieder die entsprechende vorzeichenbehaftete Frequenzkorrektur vorgenommen werden. Bei diesem Verfahren handelt es sich um ein allgemein bekanntes Interpolationsverfahren, das an dieser Stelle nicht weiter erläutert zu werden braucht.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der zur Durchführung erforder­ lichen Komponenten in Fig. 2 veranschaulicht. Ein Datensignal mit beispielsweise der Datenrate 160 Gbit/s (Datenfrequenz f_Data = 160 GHz) wird auf einen selbstpulsierenden Laser SPL in Mehr-Sektions-DFB-Ausführung als Pulsquelle PS geleitet. Am Ausgang des Mehrsektionslasers SPL stehen hinter einer Filterung F das Datensignal λ_Data mit der Datenfrequenz f_Data und das Taktsignal λ_CR mit der Taktfrequenz f_CR (mit CR für Clock Recovery) aufgeteilt wird. Beide Signale λ_Data, λ_CR zeigen für den Fall des unsynchronisierten, ungelockten Zustandes (f_Data ≠ f_CR) eine Modulation ihrer Amplituden mit einer niederfrequenten Frequenz f_Mod. Diese Modulationsfrequenz f_Mod entspricht der im ungelockten Zustand auftretenden Differenz zwischen der Signalfrequenz f_Data und der Taktfrequenz f_CR: f_Mod = f_Data - f_CR. Die Modulationsfrequenz f_Mod kann nunmehr mit einem niederfrequenten Detektor NFD einfach detektiert werden und mittels einer eichwertvergleichenden Elektronik E in ein entsprechendes Steuersignal S umgewandelt werden. Hiervon abhängig wird der Steuerstrom DC für die Steuersektion des selbstpulsierenden Mehr­ sektionslasers SPL verändert, sodass dessen Oszillationsfrequenz = Takt­ frequenz f_CR geändert wird. Die Anpassung der Taktfrequenz f_CR erfolgt nach der Bedingung f_Mod = 0. Zeigt danach das Datensignal λ_Data keine Modulation seiner Amplitude mehr (oder auch von Anfang an nicht), gilt f_Data = f_CR und es liegt im Laser SPL der angestrebte gelockte Zustand vor. Das Datensignal λ_Data ist nunmehr auf das Taktsignal λ_CR synchronisiert und wird in diesem optimierten Zustand im Übertragungssystem weitergeleitet.

Die Diagramme in den Fig. 3 und 4 zeigen die Ergebnisse entsprechender Simulationsrechnungen. In der Fig. 3 wurde ein ungelockter Zustand im Laser mit einer Konstellation Datenfrequenz f_Data = 161 GHz und Taktfrequenz f_CR = 160 GHz gerechnet. Deutlich ist die Modulation der Amplituden mit der Modulationsfrequenz f_Mod = 1 GHz als Charakteristikum des ungelockten Zu­ standes zu erkennen. Für die Fig. 4 gilt dann Signalfrequenz f_Data = Takt­ frequenz f_CR. Zu erkennen ist hier, dass nach einem Einschwingvorgang die Amplitude der Signale als Kennzeichen des gelockten Zustandes im Laser konstant ist.

In der Fig. 5 schließlich ist ein integriertes Chipmodul dargestellt, auf dem ein 3R-Regenerator zur Ausarbeitung des Datenstroms realisiert ist. Es werden die Signalamplituden angeglichen (Reamplification), die Pulsflankenform verbessert (Reshaping) und im mittleren Chipteil die Taktrückgewinnung (Retiming) durchgeführt. Weiterhin wird die Wellenlänge des Ausgangssignals (Wavelength) kontrolliert.

Bezugs- und Formelzeichenliste

CR Clock Recovery
DC Steuerstrom
E Elektronik
F Filterung
f_CR

Taktfrequenz in der Taktrückgewinnung
f_Data

Datenfrequenz
f_Mod

Modulationsfrequenz
LR Locking-Bereich
NFD niederfrequenter Detektor
PS Pulsquelle
S Steuersignal
SPL selbstpulsierender Mehrsektionsfaser
λ_CR

Taktsignal
λ_Data

Datensignal

Claims (5)

1. Verfahren zur Kontrolle und Steuerung der Datensynchronisation in einer Pulsquelle zur reinoptischen Taktrückgewinnung zwischen einem im Synchro­ nisationsbereich der Pulsquelle liegenden gepulsten Datensignal der Daten­ frequenz f_Data und einem Taktsignal der Taktfrequenz f_CR, wobei eine Abweichung vom synchronisierten, durch die Erfüllung der Bedingung f_Data = f_CR charakterisierten Modus zwischen Daten- und Taktsignal durch eine Veränderung der Taktfrequenz f_CR in der Taktrückgewinnung ausgeregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine auftretende Modulation der Signalamplitude des Datensignals (λ_Data) als Kriterium für den unsynchronisierten Modus (f_Data ≠ f_CR) zwischen Daten- und Taktsignal (λ_Data, λcR) gewählt und deren Modulationsfrequenz f_Mod optisch detektiert und elektronisch ausgewertet wird, wobei die detektierte Modula­ tionsfrequenz f_Mod die Differenzfrequenz zwischen Daten- und Taktfrequenz (f_Data, f_CR) mit f_Mod = f_Data - f_CR darstellt und als Steuersignal (S) für die zur Erreichung des synchronisierten, durch die Erfüllung der Bedingung f_Mod = 0 charakterisierten Modus erforderliche Veränderung der Taktfrequenz f_CR verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Nulldurchgangs des aktuellen, monoton steigenden oder fallenden Kennlinienzweigs der Pulsquelle als Extrapolation aller auftretenden Differenzfrequenzen die Taktfrequenz f_CR nach der Detektion der Modulations­ frequenz f_Mod noch ein- oder zweimal um einen vorgegebenen Wert gezielt verstimmt und die sich daraus jeweils ergebende Modulationsfrequenz f_Mod detektiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktrückgewinnung in einem selbstpulsierenden Mehrsektionslaser (SPL) oder einem modengelockten Laser als Pulsquelle (PS) durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion der Modulationsfrequenz f_Mod mit einem elektronischen Hüllkurven-Detektor (NFD) durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion der Modulationsfrequenz f_Mod in einem parallelen Abzweig von der Datensignalleitung hinter der Signalrückgewinnung durchgeführt wird.