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Die Erfindung betrifft eine optische Filteranordnung für ein optisches Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystem bzw. eine passive optische Wellenlängenmultiplex/Demultiplex-Einheit.
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In Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystemen werden mehrere Signale unterschiedlicher optischer Wellenlängen mittels einer optischen Kanalfiltereinheit zu einem Wellenlangenmultiplex-Signal zusammengefasst bzw. wird das Wellenlängenmultiplex-Signal mittels der Kanalfiltereinheit in die einzelnen Signale aufgeteilt.
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Insbesondere bei der Signalübertragung im DWDM (Dense Wavelength Division Multiplex) ist es bekannt, die Vielzahl von DWDM-Kanälen in mehrere Gruppen aufzuteilen und jeder Kanalgruppen-Filtereinheit eine Bandfiltereinheit nachzuschalten, bevor die Kanalgruppen-Multiplexsignale zu dem gesamten Wellenlängenmultiplex-Signal zusammengefasst werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das DWDM-Übertragungssystem modular aufgebaut ist und durch das Hinzufügen jeweils weiterer Kanalgruppen-Filtereinheiten bis zur maximalen Ausbaustufe erweiterbar ist. Des Weiteren ergibt sich durch den Einsatz der Kanalgruppen-Filtereinheiten der Vorteil einer höheren Nebensprechdämpfung zwischen den Kanälen unterschiedlicher Kanalgruppen.
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Neben DWDM-Übertragungssystemen finden in letzter Zeit in Fällen, in denen eine geringere Verkehrslast zu bewältigen ist, immer häufiger CWDM-(Coarse Wavelength Division Multiplex) Übertragungssysteme Verwendung, bei denen die einzelnen Kanäle eine deutlich höhere Bandbreite und einen entsprechend größeren Kanalabstand (Abstand der Mittenwellenlängen der einzelnen Kanäle) aufweisen. Während bei DWDM-Übertragungssystemen der Kanalabstand beispielsweise 100 GHz, 50 GHz oder 25 GHz beträgt, wobei bereits ein Kanalabstand von 100 GHz einem Wellenlängenabstand von lediglich ca. 0,8 nm entspricht, beträgt der Kanalabstand eines CWDM-Übertragungssystems nach der letzten ITU-Empfehlung (ITU-T Empfehlung G.694.2) 20 nm, wobei insgesamt 16 Kanäle verwendet werden.
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Der Kostenvorteil von CWDM-Übertragungssystemen gegenüber DWDM-Übertragungssystemen ergibt sich insbesondere dadurch, dass bei CWDM-Übertragungssystemen typischerweise preiswerte, ungekühlte DFB-Laser eingesetzt werden. Zusätzlich können infolge des deutlich größeren Kanalabstands preiswerte passive optische Filter mit geringeren Flankensteilheiten eingesetzt werden.
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Beim Design eines Übertragungssystems war es bisher erforderlich, sich entweder für das kostengünstige CWDM-System oder das deutlich kostenintensivere DWDM-System zu entscheiden, wenn der Einsatz beider Systeme infolge der zu bewältigenden Verkehrslast in Frage kam. Dabei war es in jedem Fall erforderlich, sich für das teurere DWDM-System zu entscheiden, wenn davon auszugehen war, dass in Zukunft eine so hohe Verkehrslast auftreten könnte, die mit einem CWDM-System nicht mehr zu bewältigen wäre.
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In der Praxis ist es daher wünschenswert, ein Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystem zur Verfügung zu haben, welches mit geringem Aufwand von einem anfangs vorhandenen, kostengünstigen CWDM-System zu einem DWDM-System oder einem Hybridsystem, welches sowohl CWDM-Kanäle als auch DWDM-Kanäle zur Übertragung benutzt, umrüstbar bzw. erweiterbar ist.
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Ein derartiges System wurde in MICROSENSE news 3/2002, „Modular Optical Multiplexer 8 channels CWDM/DWDM” vorgestellt. Dieses System verwendet in der CWDM-Basisausbaustufe 8 CWDM-Kanäle zwischen 1470 nm und 1610 nm mit einem Kanalabstand von 20 nm. In unterschiedlichen Ausbaustufen können anstelle jedes der 8 CWDM-Kanäle bis zu 8 DWDM-Kanäle verwendet werden. Allerdings ist dabei zu beachten, dass in der Praxis das standardisierte C-Band bzw. L-Band eines DWDM-Systems (ITU Empfehlung G.694.1) lediglich etwas mehr als drei Kanalbreiten des CWDM-Systems mit 20 nm Kanalabstand (ITU Empfehlung G.694.2) abdeckt.
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Nachteilig bei diesem System ist, dass nur solche DWDM-Kanäle zur Aufrüstung verwendet werden können, die in die Durchlassbereiche der Kanalfilter der CWDM-Kanäle fallen. Diejenigen DWDM-Kanäle, die mit den Flanken der Bandfilterstrukturen der CWDM-Kanalfilter überlappen, können nicht verwendet werden, da diese die CWDM-Kanalfilter nicht (oder nur extrem verlustbehaftet) passieren würden.
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Aus der
US 5,680,490 ist ein Multiplexer- bzw. Demultiplexersystem bekannt, welches zur Übertragung von Kanälen mit einem sehr engen Kanalabstand von beispielsweise 400 GHz geeignet ist. Mittels einer zweistufigen Struktur wird hier mittels Splittern, die eine kammartige Struktur aufweisen, eine Trennung der sehr eng beabstandeten Kanäle erreicht. Allerdings ist diese Kammsplitterstruktur speziell für DWDM Systeme geeignet.
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Die
WO 99/12268 beschreibt ein Verfahren und ein System zum modularen Multiplexen und zur optischen Verstärkung bzw. Dispersionskompensation. Für das Multiplexen wird ebenfalls eine zweistufige Multiplexerstruktur vorgesehen, bei der in der ersten Stufe jeweils vier Kanäle zusammengefasst werden. Die Ausgangssignale werden dann mittels eines weiteren, breitbandigeren Multiplexers zusammengeführt. Das Demultiplexen erfolgt in analoger Weise. Auch dieses System ist für DWDM vorgesehen.
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Schließlich beschreibt die
US 2002/0154857 A1 ein optisches Multiplex-/Demultiplexsystem für eine große Anzahl von Kanälen. In
4 dieser Schrift ist eine Möglichkeit dargestellt, alle Kanäle des C-Bandes von den Kanälen des L-Bandes zu trennen. Eine Anwendung bei DWDM Systemen wird hier nicht vorgesehen und erscheint auch wenig sinnvoll.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine optische Filteranordnung für ein optisches Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystem zu schaffen, welches in einer Basisausbaustufe die Übertragung von ausschließlich CWDM-Kanälen ermöglichen kann und welches auf einfache Weise zur Übertragung von DWDM-Kanälen mit einer möglichst hohen Anzahl von DWDM-Kanälen aufrüstbar ist.
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Die Erfindlung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist die optische Filteranordnung bereits in der Basisausbaustufe zweistufig aufgebaut und weist somit bereits als optische Filteranordnung für ein reines CWDM-Übertragungssystem den für DWDM-Systeme bekannten zweistufigen Aufbau auf. Während jedoch bei DWDM-Systemen durch den zweistufigen Aufbau lediglich die gewünschte Modularität und die verbesserte Nebensprechdämpfung zwischen Kanälen unterschiedlicher Kanalgruppen erreicht wird, ermöglicht der Einsatz einer zweistufigen optischen Filteranordnung für CWDM-Systeme zusätzlich die Übertragung von beliebigen DWDM-Kanälen innerhalb der Durchlassbereiche der wenigstens zwei erfindungsgemäß vorgesehenen Bandpass-Strukturen der Band-Filtereinheit der ersten Filterstufe. Die Filtercharakteristik der Band-Filtereinheit ist so gewählt, dass jede der wenigstens zwei Bandpass-Strukturen eine Gruppe von zwei oder mehreren CWDM-Kanälen abdeckt. Innerhalb des Durchlassbereichs jeder Bandpass-Struktur, die wenigstens doppelt so breit ist, wie bei bekannten Systemen, können sämtliche DWDM-Kanäle übertragen werden, die in dieser Bandbreite liegen. Hierdurch wird die Anzahl der übertragbaren DWDM-Kanäle gegenüber bekannten Systemen deutlich erhöht.
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Für das Erweitern der optischen Filteranordnung von der Basisausbaustufe, in der ausschließlich CWDM-Kanäle übertragen werden und demzufolge jede Kanal-Filtereinheit als CWDM-Kanal-Filtereinheit ausgebildet ist, auf eine hybride CWMD/DWDM Filteranordnung muss lediglich die betreffende CWDM-Kanal-Filtereinheit durch eine entsprechende DWDM-Kanal-Filtereinheit ersetzt werden. Im Gesamtsystem müssen selbstverständlich auch diejenigen Komponenten, die für die Übertragung der ersetzten CWDM-Kanäle zuständig waren, durch entsprechende Komponenten für die hinzugefügten DWDM-Kanäle ersetzt werden. Dies gilt insbesondere für die optischen Sendeelemente, also die Laser.
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Erfindungsgemäß ist die optische Filteranordnung so ausgebildet, dass wenigstens eine der Bandpass-Strukturen der Band-Filtereinheit so gewählt ist, dass diese gleichzeitig das C-Band und das L-Band eines DWDM-Übertragungssystems vollständig abdeckt. Auf diese Weise können sämtliche Kanäle dieser standardisierten DWDM-Bänder anstelle mehrerer CWDM-Kanäle, gegebenenfalls gleichzeitig mit weiteren CWDM-Kanälen übertragen werden, die in den Bereichen der Bandpass-Strukturen der Band-Filtereinheit liegen, die nicht zur Übertragung der DWDM-Kanäle benötigt werden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die optische Filteranordnung so ausgebildet sein, dass jede jeweils einem Kanalgruppen-Multiplexsignalport zugeordnete Bandpass-Struktur vier CWDM-Kanäle umfasst bzw. abdeckt. Hierdurch ergibt sich in der Praxis eine optimale Modularität der Filteranordnung.
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In einer Ausführungsform kann die erfindungsgemäße optische Filteranordnung eine Band-Filtereinheit mit zwei Kanalgruppen-Multiplexsignalports und dementsprechend zwei Bandpass-Strukturen aufweisen, wobei die dem ersten Kanalgruppen-Multiplexsignalport zugeordnete erste Bandpass-Struktur vier benachbarte CWDM-Kanäle umfasst und wobei die dem zweiten Kanalgruppen-Multiplexsignalport zugeordnete zweite Bandpass-Struktur in jeweils einer von zwei Teil-Bandpass-Strukturen einen oder zwei (in Summe wieder vier) CWDM-Kanäle umfasst, die jeweils der ersten Bandpass-Struktur links bzw. rechts benachbart sind.
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Wird die erste Bandpass-Struktur so gewählt, dass sie die vier benachbarten CWDM-Kanäle mit Mittenwellenlängen (entsprechend der ITU-T Empfehlung G.694.2) von 1510 nm, 1530 nm, 1550 nm und 1570 nm abdeckt und die beiden Teil-Bandpass-Strukturen der zweiten Bandpass-Struktur jeweils so, dass sie jeweils zwei benachbarte CWDM-Kanäle mit Mittenwellenlängen von 1470 nm und 1490 nm bzw. 1590 nm und 1610 nm abdecken, so ergibt sich der Vorteil, dass für diese symmetrische Struktur herkömmliche, preiswerte optische Filter eingesetzt werden können.
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Bereits diese symmetrische Anordnung bietet den Vorteil, dass das standardisierte C-Band des DWDM-Systems (ITU-T-Empfehlung G.694.1) voll durch die erste Bandpass-Struktur der Band-Filtereinheit abgedeckt ist und demzufolge sämtliche DWDM-Kanäle des DWDM C-Bands übertragbar sind.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die erste Bandpass-Struktur so gewählt, dass sie die vier benachbarten CWDM-Kanäle bei Mittenwellenlängen von 1530 nm, 1550 nm, 1570 nm und 1590 nm abdeckt. Die beiden Teil-Bandpass-Strukturen der zweiten Bandpass-Struktur decken dann jeweils die CWDM-Kanäle mit den Mittenwellenlängen bei 1470 nm, 1490 nm und 1510 nm sowie den CWDM-Kanal mit der Mittenwellenlänge von 1610 nm ab. Hierdurch wird erreicht, dass bei einer Aufrüstung zusätzlich zum C-Band das komplette L-Band des DWDM-Systems entsprechend der ITU-T-Empfehlung G.694.1 durch die erste Bandpass-Struktur abgedeckt ist. Damit können auch sämtliche DWDM-Kanäle des L-Bands übertragen werden.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine schematische Darstellung der 8 nutzbaren CWDM-Kanäle und die Position der Kanäle des C-Bands bzw. L-Bands für den Fall einer DWDM-Aufrüstung einer bekannten optischen Filteranordnung für ein CWDM-Übertragungssystem;
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2 eine schematische Darstellung einer symmetrischen Filterstruktur der Band-Filtereinheit der ersten Stufe einer optischen Filteranordnung nach der Erfindung;
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3 eine schematische Darstellung einer unsymmetrischen Filterstruktur der Band-Filtereinheit der ersten Stufe einer weiteren Ausführungsform einer optischen Filteranordnung nach der Erfindung;
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4 eine schematische Darstellung einer optischen Filteranordnung nach der Erfindung in der Basisausbaustufe (reines CWDM-System);
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5 eine schematische Darstellung einer optischen Filteranordnung nach der Erfindung in einer auf das DWDM C-Band erweiterten Ausbaustufe;
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6 eine schematische Darstellung einer optischen Filteranordnung nach der Erfindung in einer erweiterten Ausbaustufe auf das DWDM C-Band und L-Band.
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1 zeigt schematisch die im 1550 nm-Fenster einer üblichen Einmodenfaser nutzbaren acht CWDM-Kanäle mit Mittenwellenlängen von 1470 nm bis 1610 nm bei einem Kanalabstand von 20 nm entsprechend der ITU-T-Empfehlung G.694.2. Der Dämpfungsverlauf einer üblichen Einmodenfaser ist ebenfalls schematisch in Form der Kurve α(λ) eingetragen. Im oberen Teil der 1 ist schematisch und vergrößert der CWDM-Kanal bei einer Mittenwellenlänge von 1550 nm sowie die Lage der 32 DWDM-Kanäle eines DWDM-Systems nach der ITU-T-Empfehlung G.694.1 mit einem Kanalabstand von 100 GHz bzw. 0,8 nm eingezeichnet. Die Lage des L-Bands ist lediglich durch einen weiteren Pfeil im Bereich der Darstellung der CWDM-Kanäle dargestellt.
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Aus dieser Figur geht deutlich hervor, dass bei dem bekannten System, bei dem zur Aufrüstung eines CWDM-Systems ein CWDM-Kanal durch mehrere DWDM-Kanäle ersetzt wird, maximal nur etwa die Hälfte der DWDM-Kanäle des C-Bands bzw. L-Bands verwendbar sind. Denn die DWDM-Kanäle, die im Bereich der Flanken der CWDM-Kanäle bzw. zwischen den Eckpunkten der Durchlassbereiche der Kanalfilter liegen, können nicht verwendet werden.
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2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Bandpass-Struktur einer erfindungsgemäßen optischen Filteranordnung 1, die, wie aus 4 ersichtlich, bereits in der Basisausbaustufe zwei Filterstufen umfasst. Die erste Filterstufe umfasst eine Band-Filtereinheit 3, deren Bandpass-Struktur in 2 dargestellt ist. Eine erste Bandpass-Struktur, die sich über die mittleren vier der acht nutzbaren CWDM-Kanäle mit Mittenwellenlängen von 1510 nm, 1530 nm, 1550 nm und 1570 nm erstreckt, definiert ein A-Band.
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Eine zweite Filterstruktur definiert mittels einer ersten Teil-Filterstruktur, die sich über die CWDM-Kanäle bei 1470 nm und 1490 nm erstreckt, und einer zweiten Teil-Filterstruktur, die sich über die CWDM-Kanäle bei Mittenwellenlängen von 1590 nm und 1610 nm erstreckt, ein B-Band.
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Ein Multiplexsignal Smux, welches der Band-Filtereinheit 3 an ihrem Multiplexsignalport 5 zugeführt wird, wird von der Band-Filtereinheit 3 in Teilsignale bzw. Kanalgruppen-Multiplexsignale Smux,A und Smux,B aufgespalten und jeweils einem Kanalgruppen-Multiplexsignalport 7 bzw. 9 zugeführt.
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Die zweite Filterstufe wird bei der in 4 dargestellten Ausführungsform bzw. in der hier dargestellten Basisausbaustufe durch zwei Kanal-Filtereinheiten 11, 13 gebildet. Jede Kanal-Filtereinheit 11, 13 weist vier Kanalports 151, 152, 153, 154 bzw. 171, 172, 173, 174 auf sowie einen Kanalgruppen-Multiplexsignalport 19, 21. Der Kanalgruppen-Multiplexsignalport 19 der Kanalfiltereinheit 11 ist mit dem Kanalgruppen-Multiplexsignalport 7 der Band-Filtereinheit 3 verbunden. In gleicher Weise ist der Kanalgruppen-Multiplexsignalport 21 der Kanal-Filtereinheit 13 mit dem Kanalgruppen-Multiplexsignalport 9 der Band-Filtereinheit 3 verbunden. Die Kanal-Filtereinheit 11 spaltet das Kanalgruppen-Multiplexsignal Smux,A, welches die vier Kanäle des A-Bands umfasst in die einzelnen Signale auf und führt diese den Kanalports 151 bis 154 zu. Die Kanal-Filtereinheit 13 erledigt dieselbe Aufgabe für das Kanalgruppen-Multiplexsignal Smux,B, welches die vier Kanäle des B-Bands umfasst.
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Bei der Funktion als Multiplexer funktioniert die Filteranordnung 1 entsprechend in umgekehrter Weise und führt die einzelnen Signale zu einem Multiplexsignal Smux zusammen.
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5 zeigt eine Ausbaustufe der optischen Filteranordnung 1, bei der die CWDM-Kanal-Filtereinheit 13 durch eine DWDM-Kanal-Filtereinheit 23 ersetzt wurde. Demzufolge gewährleistet diese erweiterte optische Filteranordnung 1 das Multiplexen bzw.
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Demultiplexen der vier CWDM-Kanäle des A-Bands und der maximal 32 DWDM-Kanäle des DWDM C-Bands.
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Die DWDM-Kanal-Filtereinheit 23 kann, wie in 5 dargestellt, ihrerseits aus vier DWDM-Kanalfiltern 25 bestehen, denen jeweils ein entsprechendes Bandfilter nachgeschaltet ist. Dies dient, wie bei DWDM-Übertragungssystemen üblich, zur Verbesserung der Nebensprechdämpfung zwischen Kanälen unterschiedlicher Gruppen sowie zur Erzeugung einer entsprechenden Modularität. Die DWDM-Kanal-Filtereinheit kann daher, wie in 5 dargestellt, entweder 8, 16, 24 oder maximal 32 DWDM-Kanäle multiplexen bzw. demultiplexen.
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Wie aus 2 ersichtlich, kann bei dieser Wahn der Filterstrukturen für das A-Band bzw. B-Band das L-Band der betreffenden DWDM-Kanäle nicht oder zumindest nicht vollständig übertragen werden.
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Hierzu zeigt 3 eine entsprechende Lösung: Hier sind die Filterstrukturen so gewählt dass die Filterstruktur, die das B-Band definiert, die CWDM-Kanäle mit den Mittenwellenlängen von 1530 nm, 1550 nm, 1570 nm und 1590 nm abdeckt. Das A-Band wird durch eine Filterstruktur definiert, die zwei Teil-Bandpass-Strukturen aufweist, von denen die eine die CWDM-Kanäle mit den Mittenwellenlängen bei 1470 nm, 1490 und 1550 nm abdeckt und die andere den DWDM-Kanal mit einer Mittenwellenlänge von 1610 nm. Auf diese Weise wird erreicht, dass in B-Band sowohl das C-Band als auch das L-Band eines DWDM-Übertragungssystems Platz findet. Dementsprechend kann eine optische Filteranordnung nach 4, bei der die Filterstruktur entsprechend 3 gewählt ist, so erweitert werden, wie dies in 6 dargestellt ist. Die Kanal-Filtereinheit 13 kann ersetzt werden durch eine DWDM-Kanalfiltereinheit 23, die sowohl das C-Band als auch das L-Band abdeckt. Die DWDM-Kanalfiltereinheit 23 kann dabei selbstverständlich wiederum modular aufgebaut sein und zum einen eine Kanalfiltereinheit umfassen, wie sie zuvor in Verbindung mit 5 beschrieben wurde und zum anderen eine weitere DWDM-Teil-Kanal-Filtereinheit, die im Prinzip identisch aufgebaut ist, jedoch die DWDM-Kanäle des L-Bands abdeckt. Die Filteranordnung nach 6 kann somit maximal 4 CWDM-Kanäle und 64 DWDM-Kanäle multiplexen bzw. demultiplexen.
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Gegenüber bekannten optischen Filteranordnungen ergibt sich somit eine Erweiterbarkeit eines CWDM-Basissystems auf ein Hybridsystem, das eine deutlich höhere Anzahl von DWDM-Kanälen aufweist.