DE19623634A1 - Optische Vorrichtung und Verfahren zur Regeneration eines nach dem RZ-Format modulierten optischen Signals - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Vorrich­ tung und ein Verfahren zur Regeneration bzw. Signalaufbe­ reitung eines optischen Signals, das in der Intensität nach dem RZ-Format (RZ-Code) moduliert ist.

Derartige Vorrichtungen bzw. Verfahren werden im Bereich der Telekommunikation für Übertragungen mittels Lichtleit­ fasern unter Verwendung einer digitalen Modulation mit zwei Zuständen eingesetzt. Sie ermöglichen mit Hilfe ausschließ­ lich optischer Techniken, das zeitliche Jittern (d. h. ins­ besondere die Schwankungen der Kennzeitpunkte eines Digi­ talsignals um die idealen, im allgemeinen äquidistanten Zeitpunkte) sowie die durch die Übertragungs-Lichtleitfaser am Signal hervorgerufenen Verzerrungen zu unterdrücken und das Amplitudenrauschen zu reduzieren.

Bekanntlich wird in einem Übertragungssystem mittels Licht­ leitfaser, das mit einem hohen Informationsdatenfluß bzw. mit einer hohen Bitrate pro Träger (10 Gbit/s und mehr) ar­ beitet, das Signal verschlechtert, was die Reichweite des Systems erheblich begrenzen kann, und zwar durch:

• - Dämpfung, und
• - durch die chromatische Dispersion und die Polarisa­ tionsdispersion, sowie in kleinerem Maßstab durch nicht-lineare Effekte (Phasenselbstmodulation, etc.) hervorgerufene Verzerrungen. Eine Beschreibung dieser Erscheinungen findet sich zum Beispiel in [1] G.P. AGRAWAL: "Non-linear Fiber Optics", Academic Press, 1989.

Die Verzerrungen wirken sich im allgemeinen durch eine einfache zeitliche Verbreiterung der Impulssignale und auch in einigen Fällen durch ein Jittern der zeitlichen Impuls­ lage aus. Dies kann die Verbindungsqualität beeinträchti­ gen. Heutzutage verwendet man zur bloßen Bekämpfung der Dämpfung optische, mit Erbium dotierte Lichtleitfaser-Ver­ stärker. Zur bloßen Bekämpfung der genannten Verzerrungen werden zum gegenwärtigen Zeitpunkt verschiedene Techniken in den Forschungslaboratorien untersucht:

• - die optoelektronische Regeneration, die darin besteht, das optische Signal zu erfassen, mittels eines elek­ tronischen Schaltkreises zu regenerieren und anschlie­ ßend eine optische Trägerwelle mit diesem regenerier­ ten Signal zu modulieren. Diese Technik ist sehr ef­ fektiv, aber ebenso sehr komplex, und damit in ihrer Zuverlässigkeit umso empfindlicher, je höher die Bi­ trate ist; die jüngsten Ergebnisse beziehen sich auf Schaltkreise, die im Labor mit 20 Gbit/s arbeiten;
• - die Übertragung mittels Solitonen, Lichtimpulse, die sich während ihrer Ausbreitung in der Lichtleitfaser aufgrund eines Gleichgewichts zwischen der chromati­ schen Dispersion und der durch den Kerr-Effekt indu­ zierten Phasenselbstmodulation nicht verformen; es scheint, daß diese Technik sehr vielversprechend für Anwendungen bei Unterwasserübertragungen über sehr lange Strecken ist, aber dafür schwieriger für Anwen­ dungen bei der überirdischen Übertragung mit Bitraten höher als 10 Gbit/s;
• - die "vollständig-optische" Regeneration, die auf keine Elektronik zur Signalbehandlung zurückgreift. Diese Technik ist a priori einfacher als die optoelek­ tronische Technik. Die vollständig-optische Regenera­ tion verwendet vollständig-optische Vorrichtungen, wie Repeater, Regenerator, Resynchronisator ("3R"), die zusätzlich zu ihrer optischen Verstärkungsfunktion die Form des Eingangssignals regenerieren und jegliches Jittern der zeitlichen Impulslage unterdrücken. Für eine Beschreibung des allgemeinen Prinzips dieser Vor­ richtungen sei auf folgenden Artikel verwiesen:
  [2] M. JINNO: "All-optical signal regularizing/regene­ ration using a nonlinear fiber Sagnac interferometer switch with signal-clock walk-off", Journal of Light­ wave Technology, Vol. 12, No 9, 1994, S. 1648-1659.

Das Prinzip der letztgenannten Vorrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. Das einfallende Signal wird dort am Eingang verzweigt. Ein Teil dieses Signals wird auf eine Stufe 1 zur Taktwiedergewinnung gegeben. Diese Stufe 1 dient zum Wiederherstellen der Taktfrequenz und der Phase des empfan­ genen verzerrten Signals. Sie erzeugt eine Folge kurzer Impulse vollkommen synchron zur Grundfrequenz des Signals. Der andere Teil des Signals wird von einem Verstärker 3 verstärkt, z. B. von einem mit Erbium dotiertem Lichtleitfa­ ser-Verstärker, und an den Steuer-Eingang einer Regenera­ tionsstufe 2 gesandt, die aus einem opto-optischen Tor bzw. Gatter P00 besteht. Der andere Eingang des Tores P00, der sogenannte Quellen-Eingang, empfängt das Signal vom Ausgang der Stufe 1. Das Öffnen des opto-optischen Tores P00 wird nicht-linear in der Leistung bzw. Energie und direkt durch einen verzerrten dem Symbol "1" entsprechenden Impuls ge­ steuert, der am Steuer-Eingang ankommt.

Wenn die Öffnungsdauer deutlicher länger ist als die Dauer eines Taktimpulses, der am "Quellen-Eingang" des Regenera­ tors anliegt, wird dieser mit hoher Wahrscheinlichkeit ohne Störung passieren, vorausgesetzt, das zeitliche Jittern der "1" ist nicht zu groß. Der Regenerator 2 wird daher einen regenerierten Impuls "1" erzeugen, der das Tor P00 über die Strecke "Quellen-Ausgang" verläßt.

Für das Symbol "0" reicht die Energie bzw. Leistung des verzerrten einfallenden Signals nicht aus, das Tor zu öff­ nen. Das synchron durch die Stufe 1 gesandte Taktsignal wird daher gesperrt. Damit wird eine "0" wiederhergestellt.

In der Praxis darf die Transmission bzw. Übertragung dieses Tores P00 nur wenig von Energiefluktuationen des verzerrten einfallenden Signals abhängen und muß nach Durchgang des verzerrten Impulses schnell auf einen sehr kleinen Wert zurückfallen.

Unter den zahlreichen Veröffentlichungen, die die vollstän­ dig-optischen Regenerationsvorrichtungen vom Typ "3R" be­ schreiben, sei auf die folgenden Veröffentlichungen ver­ wiesen:

• - [3] H. AVRAMOPOULOS und N.A. WHITAKER: "Optical signal regenerator for all-optical repeater for communication system", sowie auf die korrespondierende Patentanmel­ dung EP 571 134, und
• - [4] J. K. LUCEK und K. SMITH: "All-optical signal regenerator", Optics Letters, Vol. 18, No. 15, 1993, S. 1226-1228, die beide komplette Zwischenregeneratoren bzw. Repea­ ter-Regeneratoren betreffen, einschließlich einer Taktwiedergewinnung, deren Signalregenerationsstufe ein opto-optisches Tor verwendet, das auf einem nicht­ linearen Spiegel basiert, dessen Nicht-Linearität durch den Kerr-Effekt in einer sehr langen Lichtleit­ faser hervorgerufen wird;
• - [5] M. EISELT, W. PIEPER, und H.G. WEGER: "Decision gate for all-optical data retiming using a semiconduc­ tor laser amplifier in a loop mirror configuration", Electronics Letters, Vol. 29, No. 1, 1993, Seiten 107-109, die ein Regenerationsexperiment beschreibt, das ein opto-optisches Tor, genannt "SLALOM", einsetzt, das aus einem nicht-linearen Lichtleitfaser-Spiegel besteht. Dieser Spiegel ist eine optische Schleife mit einem optischen Halbleiter-Verstärker;
• - [6] L. BILLES, I. VALIENTE und J.C. SIMON: "Modelling of a semiconductor optical amplifier based non-linear optical loop mirror", COST 240 Workshop on Non-linear effects in semiconductor photonic components, ZURICH, SCHWEIZ, 16. Januar 1995, die eine Regenerationsstufe analysiert, die ähnlich der aus der vorstehenden Ver­ öffentlichung ist, aber deren Anordnung von Steuerung und Quelle verschieden ist;
• - [7] M. JINNO und T. MATSUMOTO: "Non-linear operations of 1.55 µm wavelength multielectrode distributed feed­ back laser diodes and their applications for optical signal processing", Journal of Lightwave Technology, Vol. 10, No. 4, 1992, Seiten 448-457, die einen Zwi­ schenregenerator beschreibt, der bistabile Halblei­ terlaser verwendet.

Die bekannten Regeneratoren haben jedoch zahlreiche Nach­ teile.

Die Vorrichtungen, welche die durch den Kerr-Effekt in Lichtleitfasern hervorgerufene optische Nicht-Linearität ausnutzen, haben den Nachteil, eine Lichtleitfaserlänge von mehreren Kilometern zu benötigen, was sie unhandlich macht und jegliche monolithische Integrationsmöglichkeit aus­ schließt. Die damit verbundenen Kosten und Stabilitätspro­ bleme sind somit nachteilig. Im übrigen kann der Kontrast am Ausgang instrinsisch eingeschränkt sein.

Die Halbleitervorrichtungen haben diese Nachteile nicht und können deshalb integriert werden, was sie sehr viel leich­ ter handhabbar macht. Berücksichtigt man jedoch die im Vergleich zum Kerr-Effekt in Lichtleitfasern relativ lange Zeit, bis die Nicht-Linearität ins Gleichgewicht zurück­ fällt (15-100 Picosekunden, je nach Funktionstyp und Ver­ stärkerstruktur), so ist es sehr schwierig, wie es auch in der Veröffentlichung [6] gezeigt ist, die Regeneration mit einer zufriedenstellenden Amplitudenrauschminderung durch­ zuführen, wenn die Bitrate die Hälfte der inversen Zeit für die Wiederherstellung der Nicht-Linearität überschreitet.

Mit den bekannten Vorrichtungen auf der Basis von Halblei­ tern muß somit ein Kompromiß zwischen der Reduktion des zeitlichen Jitterns und des Amplitudenrauschens geschlossen werden. Darüberhinaus sind diese unterschiedlichen bekann­ ten Vorrichtungen anfällig, für ein verzerrtes Signal "1"- Impulse anstelle von nicht völlig ausgelöschten "0"-Impul­ sen zu erzeugen.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, die vorgenannten Nach­ teile des Standes der Technik zu verringern oder zu behe­ ben.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 11. Weitere Ausführungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche 2-10.

Nach Anspruch 1 ist eine vollständig-optische Vorrichtung geschaffen für die Regeneration eines nach dem RZ-Format modulierten optischen Signals, die ein opto-optisches Tor aufweist, dessen Steuer-Eingang ein dem zu regenerierenden Signal entsprechendes optisches Signal empfängt und dessen Quellen-Eingang ein mit dem zu regenerierenden Signal syn­ chronisiertes optisches Taktsignal empfängt. Die Vorrich­ tung zeichnet sich durch wenigstens ein zweites opto-opti­ sches Tor aus, das am Steuer-Eingang das Signal vom Ausgang des ersten opto-optischen Tors und am Quellen-Eingang das optische Taktsignal empfängt, wobei das erste Tor ein Re­ synchronisations-Tor und das zweite Tor ein Amplitudenre­ generations-Tor ist.

Hiermit ist insgesamt eine Struktur bzw. ein Aufbau ge­ schaffen, die aus einer opto-optischen Tor-Kaskade besteht.

Diese Struktur behebt vorteilhaft die Nachteile des Standes der Technik, indem sie gleichzeitig das Jittern und das Amplitudenrauschen korrigiert, und zwar auf eine verbes­ serte Art und Weise, als dies die opto-optischen Tore mit nicht-linearen Lichtleitfasern oder optischen Halbleiter- Verstärkern vermögen, wie sie heutzutage als Regeneratoren verwendet werden.

Mit der erfindungsgemäßen optischen Regenerationsvorrich­ tung können insbesondere folgende Beeinträchtigungen des einfallenden Signals korrigiert werden:

• - zeitlich große Impulse,
• - das zeitliches Jittern, und
• - das Amplitudenrauschen.

Ferner wird durch die Erfindung der Kontrast des einfallen­ den Signals zu verbessern und insbesondere ein weitestge­ hend verlorener Kontrast wiederhergestellt.

Dabei können die opto-optischen Tore dieser Kaskaden-Struk­ tur bevorzugt auch von der Art einer nicht-linearen Licht­ leitfaser oder eines optischen Halbleiter-Verstärkers sein. So verbessert die Kaskaden-Struktur deutlich die Amplitu­ denkorrektur und das Jittern, falls die opto-optischen Tore bevorzugt optische Halbleiter-Verstärker sind. Falls die opto-optischen Tore bevorzugt nicht-lineare Lichtleitfasern sind, verbessert die Kaskaden-Struktur erheblich den Kon­ trast des Signals.

Mit einer derartigen Regenerationsvorrichtung erhält man am Ausgang eine Folge von Impulsen, deren Dauer grundsätzlich gleich derjenigen der Taktsignale (oder länger, falls not­ wendig) ist, und die die Nachricht des einfallenden Signals trägt, ohne zeitliches Jittern und mit einem verminderten Amplitudenrauschen.

In der gesamten Beschreibung wird der Kontrast eines Si­ gnals als 10 log₁₀(P₁/P₀) definiert, wobei P₁ der Mittelwert der Leistungsspitzen für die Impulse, die dem Symbol "1" entsprechen, und P₀ der Mittelwert der Leistungsspitzen für die Impulse ist, die dem Symbol "0" entsprechen.

Dieser Kontrast nimmt beispielsweise ab, wenn die Modula­ tionsvorrichtung für das optische Signal (zum Beispiel ein elektro-optischer Modulator) am Anfang der Übertragung mangelhaft ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Kontrast des einfallenden Signals vorteilhaft dadurch ver­ bessert, daß die Regenerationsvorrichtung ein opto-opti­ sches Tor aufweist, das ein zu regenerierendes optisches Signal gleichzeitig am Quellen- und am Steuer-Eingang emp­ fängt, wobei dieses Tor ein Kontrastregenerations-Tor ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Aufbau für ein opto-optisches Tor vorgesehen, der vorteil­ haft die bekannten optischen Tor-Aufbauten ersetzt, die im Stand der Technik zur RZ-Regeneration eingesetzt werden.

Die opto-optischen Sagnac-Interferometer-Tore und optische Halbleiterverstärker-Tore, wie sie in [6] beschrieben sind, haben nämlich den Nachteil, daß sie nur mit beschränkten Bitraten von 1/(DT + Tr) verwendet werden können, wobei DT die Dauer des Übertragungsfensters und Tr die Wiederher­ stellungszeit der Nicht-Linearität des Verstärkers ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung ein opto-optisches Tor, das ein Mach-Zehnder-Interferometer mit drei Eingängen aufweist, wobei die zwei Zweige des Interferometers jeweils einen optischen Halbleiter-Verstärker aufweisen, das Quellen-Si­ gnal auf einen ersten Eingang des Interferometers gesandt wird und mittels eines Kopplers von diesem Eingang in zwei Teile verzweigt wird, die jeweils die zwei Zweige des In­ terferometers durchlaufen, und das Steuersignal auf zwei optische Leitungen gesandt wird, von denen die eine an den zweiten und die andere an den dritten Eingang des Inter­ ferometers gekoppelt ist, wobei die an den dritten Eingang gekoppelte Leitung ein Dämpfungsglied aufweist und eine optische Verzögerung bezüglich der an den zweiten Eingang gekoppelten Leitung darstellt, wobei die Teile des auf den zweiten und den dritten Eingang gesandten Steuersignals jeweils beide die zwei optischen Halbleiterverstärker der­ art durchlaufen, daß die Impulssignale des ersten Teiles das opto-optische Tor öffnen und die Impulssignale des zweiten dieses Tor schließen.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Aus­ führungsbeispiele. Darin wird auf die beigefügte schemati­ sche Zeichnung Bezug genommen, in der

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungs­ gemäßen vollständig-optischen Regenerationsvor­ richtung ist;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsge­ mäßen opto-optischen Tor-Aufbaus ist, der insbe­ sondere vorteilhaft für die Regeneration von Im­ pulsen ist, die nach dem RZ-Verfahren in der In­ tensität moduliert sind;

Fig. 3a-d Augendiagramme für das auf die Vorrichtung aus Fig. 1 einfallende Signal und für die Ausgangs­ signale des ersten, zweiten und dritten Blocks dieser Vorrichtung sind;

Fig. 4a,b Augendiagramme für das Signal am Ausgang des zweiten und dritten Blocks der Vorrichtung aus Fig. 1 bei Fehlen des ersten Blocks sind;

Fig. 5, die bereits beschrieben wurde, eine schematische Darstellung ist, die das Prinzip der bekannten vollständig-optischen Zwischenregeneratoren vom Typ 3R illustriert.

Das Prinzip der Erfindung wird nachstehend anhand Fig. 1 näher erläutert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist drei Blöcke 11-13 auf, von denen jeder ein opto-optisches Tor P001, P002 oder P003 verwendet. Jeder dieser Blöcke 11-13 ist für eine bestimmte Funktion vorgesehen:

• - Der erste Block 11 bewirkt die Kontrast-Regeneration des einfallenden Signals,
• - der mittlere Block 12 verwirklicht die Resynchronisa­ tionsfunktion, und
• - der letzte Block 13 ermöglicht die Amplitudenregene­ ration.

Der Aufbau dieser unterschiedlichen Blöcke 11-13 wird nach­ folgend beschrieben.

Der Block 11 weist einen optischen Koppler 14 mit einer Eingangsstrecke und zwei Ausgangs strecken sowie zwei opti­ sche Lichtleitfaserleitungen 15 und 16 auf, die die Aus­ gänge des Kopplers 14 einerseits mit dem Steuer-Eingang E_C1 des Tores P001 und andererseits mit dessen Quellen-Eingang E_S1 verbinden.

Das einfallende Signal Si wird von einem mit Erbium dotier­ tem Lichtleitfaser-Verstärker 17 empfangen, der das Signal (zeitlich) vor dem Koppler 14 verstärkt.

Ein Dämpfungsglied 18 ist auf der optischen Leitung 16 zwi­ schen dem Koppler 14 und dem Quellen-Eingang E_S1 vorgesehen. Diese Leitung 16 stellt darüberhinaus eine optische Ver­ zögerung bezüglich der Leitung 15 zwischen dem Koppler 14 und dem Steuer-Eingang E_C1 dar.

Dieser Block 11 ist dazu bestimmt, den Kontrast über einen Schwellwert von typischerweise 15 dB anzuheben. Dies ist jedoch nur dann notwendig, wenn der Kontrast des einfal­ lenden Signals Si kleiner als dieser typische Wert ist. Das Signal S₁ am Ausgang dieses Blocks 11 entspricht daher dem einfallenden Signal Si mit einem verbesserten Kontrast.

Die Lage dieses Blocks 11 (zeitlich) vor den Blöcken 12 und 13 ist wichtig; da sie die Leistungsfähigkeit der Blöcke 12 und 13 steigert.

Die Regeneration wird eigentlich dank der Kaskaden-Struktur der Blöcke 12 und 13 verwirklicht.

Diese Struktur ermöglicht es, die zwei Aspekte Resynchroni­ sation und Amplitudenregeneration voneinander zu trennen, um diese zwei Funktionen auf die zwei Blöcke 12 und 13 aufzuteilen.

Die Blöcke 12 und 13 weisen jeweils ein opto-optisches Tor P002 bzw. P003 auf. Jedes dieser opto-optischen Tore emp­ fängt am Quellen-Eingang E_S2 und E_S3 ein von demselben opti­ schen Taktgeber H stammendes Signal. Das vom Taktgeber H ausgesandte optische Signal ist ein Taktsignal, das auf eine dem Durchschnittsfachmann bekannte Art aus dem ein­ fallenden Signal Si wiederhergestellt wurde.

Die zwei Strecken zwischen dem Taktgeber H und den Quellen- Eingängen E_S2 und E_S3 sind jeweils mit den Bezugszeichen 19 und 20 bezeichnet.

Das Signal S₁ am Ausgang des Tores P001 wird von einem Erbium-Lichtleitfaser-Verstärker 17 verstärkt und anschlie­ ßend auf den Steuer-Eingang E_C2 des Tores P002 gesandt. Das Signal am Ausgang des Blocks 12 ist eine Folge kurzer Im­ pulse ohne zeitliches Jittern. Es wird ebenso von einem Erbium-Lichtleitfaser-Verstärker 17 verstärkt und auf den Steuer-Eingang E_C3 des Tores P003 gesandt.

Damit hat das optische Signal am Ausgang des Blocks 13 identische zeitliche Charakteristiken wie dasjenige am Aus­ gang des Blocks 12, jedoch mit einem deutlich reduzierten Amplitudenrauschen.

Gegebenenfalls ist am Ausgang des aus der Kaskade der drei Blöcke 11-13 bestehenden Regenerators ein optischer Filter F zum Regeln der Impulssignaldauer, falls notwendig, vor­ gesehen.

Die Funktionsweise dieser Kaskaden-Struktur wird nunmehr nachstehend beschrieben:
Ein Lichtimpuls des einfallenden Signals Si kommt am Ein­ gang des Blocks 11 an und wird mittels des optischen Kopp­ lers 14 verzweigt. Der auf den Steuer-Eingang E_C1 gesandte Impuls steuert das opto-optische Tor P001 und öffnet ein Zeitfenster für die Transmission. Der auf den Quellen-Ein­ gang E_S1 des Tores P001 gesandte Impuls wird von dem Element 18 derart gedämpft, daß er sich im Tor P001 im wesentlichen linear verhält.

Die Verzögerung der Strecke 16 bezüglich der Strecke 15 wird derart festgelegt, daß ein Impuls am Quellen-Eingang E_S1 zu einem Zeitpunkt ankommt, der in die Mitte des Zeit­ fensters fällt, das durch denselben Impuls am Steuer-Ein­ gang E_C1 geöffnet wird. Es sei bemerkt, daß diese Verzöge­ rung von einem Bit zum anderen konstant ist und unabhängig von dem Jittern, welches das einfallende Signal beeinflußt, da man zwei Komponenten desselben Ausgangs- bzw. Startim­ pulses wechselwirken läßt. Das Signal am Ausgang entspricht dem Quellen-Signal Si multipliziert mit dem Transmissions­ faktor des Blocks 11.

Ein Impuls geringer Leistung, der einer "0" entspricht, hat einen kleinen Transmissionsfaktor T₀, während ein Impuls größerer Leistung, der einer "1" entspricht, einen höheren Transmissionsfaktor T₁ hat. Der mittlere Wert T₁ für den Transmissionsfaktor des Tores P001 von "1"-Nachrichten des Signals Si ist damit größer als der mittlere nicht ver­ schwindende Wert T₀ von "0"-Nachrichten.

Wenn man einen sehr geringen Kontrast C₀ = 10 log₁₀ (P₁/P₀) für das einfallende Signal annimmt, ist die Leistung des Signals am Ausgang gleich der Leistung am Eingang multipli­ ziert mit dem Transmissionsfaktor. Der Kontrast am Ausgang ist damit:

C₁ = 10 log₁₀ (P_Ausgang1/P_Ausgang0) ≈ C₀+C_t,

wobei C_t = 10 log₁₀ (T₁/T₀) < 0 das Verhältnis der Transmis­ sionen für die "1" und die "0" ist.

Der Kontrast ist damit zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Tores P001 verbessert worden. Tatsächlich ist der Lei­ stungsabstand zwischen den "0" und den "1" des einfallenden Signals dank der Bearbeitung durch die Stufe 11 gestiegen.

Eine bekannte Eigenschaft opto-optischer Tore ist eine in der Leistung nicht-lineare Übertragungsfunktion, die eine Minderung des Hintergrundrauschens für die "0" des Steuersignals gewährleistet. Es ist jedoch noch nie vorgeschlagen worden, eine Folge von Impulsen zum Regenerieren ihres Kon­ trastes gleichzeitig auf den Quellen-Eingang und auf den Steuer-Eingang des opto-optischen Tores zu schicken.

Der Block 12 dient der Resynchronisation des Signals. Die von dem Taktgeber H ausgesandten und am Eingang E_S2 ankom­ menden Lichtsignale werden bezüglich des einfallenden Si­ gnals Si von einer optischen Verzögerungsleitung so ver­ zögert, daß sie theoretisch am opto-optischen Tor P002 in der Mitte der durch das Signal S₁ geöffneten Zeitfenster ankommen.

Das Signal S₂ am Ausgang des Tores P002 entspricht den Impulsen des Taktsignals, die mit der Nachricht des ein­ fallenden Signals Si moduliert sind. Der Block 12 überträgt die Information des einfallenden Signals auf "sauberen" Taktimpulsen, die lokal erzeugt worden sind und kein Jit­ tern aufweisen, und unterdrückt folglich das zeitliche Jit­ tern.

Da nicht gleichzeitig das Amplitudenrauschen vermindert werden muß, kann mit sehr breiten Übertragungsfenstern gearbeitet werden. Daher kann auch ein stärkeres zeitliches Jittern absorbiert werden.

Die gesamte Breite des Zeitfensters ist kleiner als die Bitzeit. Sie wird beispielsweise gleich der Summe aus dem Doppelten der gedämpften Jitteramplituden und der Breite der Impulssignale des einfallenden Signals Si gewählt.

Die Impulse des Signals S₂ sind durch folgende Parameter charakterisiert:

• - durch die Schrittweite des zeitlichen Jitterns,
• - durch eine der Breite der Taktimpulse entsprechenden Größe, und
• - durch einen Amplitudenrauschwert, der für jeden Impuls vom Arbeitspunkt abhängt, d. h. von dem Zeitpunkt der Ankunft des Taktimpulses bezüglich des Zeitfensters, das durch den dem Signal S₁ entsprechenden Impuls ge­ öffnet wird. Dieser Arbeitspunkt ist nicht konstant, sondern kann kleiner werden oder eine kleine Degrada­ tion der Fluktuationen der Impulsamplituden bezüglich des einfallenden Signals haben.

Der Block 13 dient der Amplitudenregeneration. Der Steuer- Eingang E_C3 seines Tores P003 empfängt das Signal S₂ vom Ausgang des Blocks 12; der Quellen-Eingang E_S3 empfängt das optische Taktsignal von der Strecke 20.

Unter der Voraussetzung, daß das Steuer-Signal S₂ kein zeitliches Jittern aufweist, erreichen die Taktimpulse des auf die Strecke 20 gesandten Signals das Tor P003 immer zum selben Zeitpunkt in dem zeitlichen Übertragungsfensters, das durch die Impulse des Signals S₂ geöffnet wird. Sie durchlaufen damit alle das Tor P003 mit einer Transmission, die nur von der Energie der Steuer-Impulse S₂ abhängt.

Die mittlere Energie der am Eingang E_C3 des opto-optischen Tores P003 ankommenden Impulse wird derart gewählt, daß die Nicht-Linearität des Energieverhaltens des opto-optischen Tores P003 begünstigt wird. Man regelt zu diesem Zweck diese mittlere Energie (über den Verstärker 17 (zeitlich) vor dem Eingang Eck oder durch Einstellen an der Energie der Taktimpulse), damit sie einem Transmissionsverhalten für das Tor P003 entspricht, das in Bezug auf die Steuer-Ener­ gie eine geringe Empfindlichkeit hat.

Die durch die unterschiedlichen Steuer-Impulse der Werte "1" geöffneten Zeitfenster stellen folglich Transmissionen dar, die im wesentlichen identisch sind, wie auch immer die binäre Sequenz aussieht, auch innerhalb kurzer Zeitberei­ che. Die Zeitverschiebung zwischen der Leitung 20 und der Leitung 19 wird derart eingestellt, daß die Taktimpulse auf der Leitung 20 in der Mitte dieser Zeitbereiche am Quellen­ eingang E_S3 des Tores P003 ankommen.

Für den Fall opto-optischer Tore mit optischen Halbleiter­ verstärkern werden folglich die Sequenzeffekte (das soge­ nannte "patterning") durch die Beschränkungen der Wieder­ herstellungszeit der für diese Tore eingesetzten Halblei­ tervorrichtungen vermindert. Dies ermöglicht bei gleichbleibenden Eigenschaften des regenerierten Signals, die Bitrate noch weiter zu erhöhen, und ist nur durch die konstante Zeitverschiebung zwischen den Steuer- und den Takt-Impulsen möglich geworden.

Das Signal am Ausgang entspricht dem regenerierten Signal in Form von Lichtimpulsen, die mit der Wellenlänge des Taktsignals ausgesandt werden. Dieses Signal ist durch folgende Parameter gekennzeichnet:

• - durch die Schrittweite des zeitlichen Jitterns;
• - durch den Amplitudenrauschwert, der bezüglich des eingehenden Signals reduziert ist;
• - durch den Kontrast, der bezüglich des eingehenden Signals verbessert ist, sofern er wenigstens größer als ein Schwellwert ist, der von der Ausführungsform des Tores abhängt, typischerweise 15 dB; dieses bestä­ tigt die Nützlichkeit des Kontrast-Regenerationsblocks in der Eigenschaft als erster Block, damit dieser Schwellwert überschritten wird; und
• - durch die Breite der Taktimpulse.

Die am Ausgang des Blocks 13 anliegenden Steuer-Impulse sind kurz und ohne zeitliches Jittern. Es sei bemerkt, daß eine Optimierung der Regenerationsqualität die Verwendung ausreichend kurzer Taktimpulse ermöglicht (vorzugsweise kleiner als 1/10 der Bitzeit, z. B. in der Größenordnung von 1/10 bis 1/20 der Bitzeit). Wenn man eine zu große Spek­ tralbesetzung bezüglich der Bitrate vermeiden möchte, ist es ausreichend, beispielsweise ein auf der zentralen Wel­ lenlänge des Taktgebers zentriertes enges optisches Filter zu verwenden, um das Signalspektrum am Ausgang zu reduzie­ ren und damit breitere Impulse zu erhalten. Die Dauer der Taktimpulse stellt damit keine Begrenzung dar.

Die Ausführungsformen der opto-optischen Tore P001 bis P003 können bekannter Art sein, beispielsweise wie sie in der Veröffentlichung [6] beschrieben ist. Es können jedoch auch andere Ausführungsformen für die opto-optischen Tore anvi­ siert werden. Die in der Veröffentlichung [6] beschriebenen Tore haben allerdings den Nachteil, wie es bereits angedeu­ tet wurde, daß sie lediglich mit beschränkten Bitraten von 1/(DT+Tr) eingesetzt werden können, wobei DT die Dauer des Übertragungsfensters und Tr die Wiederherstellungszeit für die Nicht-Linearität des Verstärkers ist.

Zur Beseitigung dieses Nachteils kann man einen schnell sättigbaren Halbleiter-Absorber in Betracht ziehen, wie er in der folgenden Veröffentlichung beschrieben wird:
[8] A. HIRANO & al: "10 ps pulse all-optical discrimination using a high-speed saturable absorber optical gate", Elec­ tronics Letters, Vol. 31, Nr. 9, 1995, Seiten 736-737. Allerdings ist eine derartige Komponente bis zum heutigen Tage noch nicht zufriedenstellend ausgereift, da sie bedeu­ tende Verluste verursacht (ungefähr 10dB) und eine ungefähr zehnmal höhere Steuer-Energie benötigt, als sie für die opto-optischen Tore bei Verwendung optischer Halbleiterver­ stärkern notwendig ist.

Das von der Erfindung vorgeschlagene opto-optische Tor ermöglicht für sich betrachtet, eine Bitrate zu erzielen, die größer ist als das Inverse der Wiederherstellungszeit des Verstärkungsfaktors oder der Phase des optischen Halb­ leiterverstärkers, den es verwendet. Damit ist ein Faktor der Größenordnung 2 im Vergleich zu dem Tor gewonnen, wie es in [6] beschrieben ist.

Das von der Erfindung vorgeschlagene opto-optische Tor ist in Fig. 2 dargestellt. Es besteht aus einem Mach-Zehnder- Interferometer 30 mit einem Ausgang S und drei Eingängen E₁, E₂, E₃, dessen zwei Zweige 31a, 31b jeweils mit einem opti­ schen Halbleiter-Verstärker 32a, 32b ausgestattet sind. Das am Eingang E₁ ankommende Signal S_S wird in zwei Teile ver­ zweigt, die jeweils einen der Zweige 31a und 31b durchlau­ fen. Die an den Eingängen E₂ und E₃ ankommenden Signale durchlaufen jeweils die Zweige 31a und 31b, indem sie die Verstärker 32a und 32b in Gegenrichtung zu dem am Eingang E₁ verzweigten Signal durchlaufen. Ein derartiger Aufbau ist bereits in folgender Veröffentlichung beschrieben:
[9] N. SCHILLING & al: "Wavelength converter based on inte­ grated all-active three-port Mach-Zehnder interferometer", Electronics Letters, Vol. 30, Nr. 25, 1994, Seiten 2128-2130, auf die für weitere Details zur Verwirklichung eines derartigen Aufbaus verwiesen wird, und die damit als zu­ sätzliche Offenbarung anzusehen ist.

Die im Zusammenhang mit diesem Aufbau in [9] beschriebene Verwendung ist eine andere als diejenige der Erfindung. Es sei insbesondere bemerkt, daß in [9] einer der Eingangs­ zweige, der lediglich aus Symmetriegründen dargestellt ist, nicht verwendet wird.

Der Eingang E₁ stellt den Quellen-Eingang des derart ausge­ bildeten opto-optischen Tores dar. Das Steuersignal S_C wird mittels eines optischen Kopplers 33 auf beide Eingänge E₂ und E₃ gesandt. Das Signal am Ausgang S des Mach-Zehnder- Interferometers ist das Ausgangs-Quellensignal.

In der Fig. 2 sind der Koppler 33 und die Koppler am Ein­ gang E₁, E₂, E₃ und am Ausgang S des Interferometers 30 leistungsteilende Koppler (50/50). Als Alternative können diese Koppler Richtkoppler sein. Richtkoppler für das In­ terferometer 30 erleichtern die Regelung der Hell-Dunkel- Erscheinungen.

Die optische Leitung 35 zwischen dem optischen Koppler 33 und dem Eingang E₃ stellt eine optische Verzögerung R be­ züglich der Leitung 36 zwischen dem optischen Koppler 33 und dem Eingang E₂ dar. Ein optisches Dämpfungsglied 34 ist ebenfalls auf der optischen Leitung 35 vorgesehen.

Die optischen Strahlenverläufe auf den Zweigen 31a und 31b sind wie bei Fehlen des Impulses auf den Eingängen E₂ oder E₃ des Interferometers. Dieses ist im Gleichgewicht und kein Signal verläßt die Strecke S.

Das Senden eines Steuerimpulses auf den Eingang E₂ des Interferometers 30 verstimmt es und macht den Ausgang S passierbar (Öffnung eines Zeitfensters). Dieses Fenster wird durch späteres Aussenden eines zweiten Steuerimpulses mit einer schwächeren Energie an den Eingang E₃ geschlossen. Die Verstärkungsfaktoren der Verstärker 32a und 32b sind somit zum Zeitpunkt des Schließens der Tore angepaßt, was folglich zum Abgleich des Interferometers führt. Damit er­ hält man ein Tor, das sauber öffnet und schließt und nicht auf eine Zeitdauer innerhalb der Bit-Zeit beschränkt ist.

Es ermöglicht, Bitraten in der Größenordnung von 1/Tr zu erzielen, wobei Tr die Wiederherstellungszeit für die Nicht-Linearität ist, und dies unabhängig von der Dauer des Übertragungsfensters, was zum Glätten eines größeren zeit­ lichen Jitterns führt.

Eine noch höhere Bit-Rate wird erreicht, wenn die Ampli­ tudenvariationen der "1" mittels des Sequenz-Effekts (pat­ terning) vermindert werden, die Transmission des Tores für ein Bit hängt von den vorhergehenden Bits ab. Es sei be­ merkt, daß dieses nicht mit dem nicht-linearen, in [6] beschriebenen Spiegel verwirklichbar ist, der nur einen einzigen Verstärker besitzt.

Es ist jedoch möglich, dem Steuer-Signal Sc einen kontinu­ ierlichen optischen Strahl zu überlagern, der zum Erhalt des optischen Verstärkers derart beiträgt, daß er die Dyna­ mik für die Wiederherstellung des Verstärkungsfaktors und der Phase verbessert, wie in der folgenden Veröffentlichung beschrieben ist:
[10] R.J. MANNING und J. SHERLOCK: "Recovery of a P-phase shift in 12.5 ps in a semiconductor laser amplifier", Elec­ tronics Letters, Vol. 31, Nr. 4, 1995, Seiten 307-308.

Das Quellen- und das Steuer-Signal breiten sich in entge­ gengesetzter Richtung in der Vorrichtung aus, es ist dar­ überhinaus vorteilhaft, mit derselben Wellenlänge für das Quellen- und das Steuer-Signal zu arbeiten, da nur die Quellen-Impulse am Ausgang S₂ vorhanden sind.

Alternativ können sich der Quell- und der Steuer-Strahl in derselben Richtung durch das Interferometer ausbreiten, wobei ein auf die Wellenlänge des Quellen-Signals zentrier­ tes Filter am Ausgang des Tores zum Unterdrücken des Steu­ er-Strahls vorgesehen ist.

Ein derartiges Tor ist besonders gut an die erfindungsgemä­ ße Regenerationsvorrichtung in Kaskaden-Struktur angepaßt, kann aber auch allgemeiner für jede vollständig-optische Regenerationsvorrichtung verwendet werden.

Es sei bemerkt, daß die Idee, einen Torschließimpuls nach einem Öffnungsimpuls zu senden, bereits für Demultiplex- Anwendungen mit Hilfe eines Michelson-Interferometers oder eines Mach-Zehnder-Interferometers mit nicht-linearen opti­ schen Leitern in folgenden Veröffentlichungen vorgeschlagen wird:

• - [11] N. STORKFELT: "Functional components in advanced optical communication systems", Ph. D. Thesis, Techni­ cal Universitiy od Denmark, Januar 1995, LD115, Seiten 101, 103;
• - [12] S. NAKAMURA, K. TAJIMA und Y. SUGIMOTO: "High­ repetition operation of a symmetric Mach-Zehnder all­ optical switch" Applied Physics Letters, Vol. 66, Nr. 19, 1995, Seiten 2457-2459.

Der erfindungsgemäße Aufbau ist besonders an die Regenera­ tion von RZ-Format-Impulsen angepaßt. Er ist außerdem be­ züglich der in den Veröffentlichungen [11] und [12] be­ schriebenen Aufbauten vereinfacht, da er keinen Ausgangs­ filter zum Unterdrücken der Steuerimpulse benötigt, diese breiten sich in entgegengesetzter Richtung des zu regene­ rierenden Signals aus.

In der Veröffentlichung, [13] K. J. KANG & al: "Demonstra­ tion of all-optical Mach-Zehnder demultiplexer", Electro­ nics Letters, Vol. 31, Nr. 9, 1995, Seiten 749-750, ist ein opto-optisches Tor für die zeitliche Demultiplexbildung vorgeschlagen, daß aus einem Mach-Zehnder-Interferometer mit zwei optischen Halbleiter-Verstärkern besteht, welches mit einem Toröffnungsimpuls und einem verzögerten Tor­ schließimpuls eingesetzt wird.

Die Auftrennung in zwei Impulse auf jeweils einen der bei­ den optischen Halbleiterverstärker wird mit Hilfe des Aus­ gangskopplers des Mach-Zehnder-Interferometers erzielt, was allerdings keine unabhängige Leistungsregelung der auf beide optische Halbleiter-Verstärker gesandten Impulse ermöglicht. Dieser Punkt ist jedoch für die Anwendung der Demultiplexbildung, wie sie in der Veröffentlichung [13] vorgeschlagen wird, ohne Belang, wo lediglich ein schmales Übertragungsfenster benötigt wird. Allerdings kann diese Struktur nicht für Anwendungen zur Regeneration von RZ- Format-Impulsen eingesetzt werden, wie es bei der Erfindung angestrebt ist, die breite Übertragungsfenster benötigen.

Der spezielle Aufbau des von der Erfindung vorgeschlagenen opto-optischen Tores ermöglicht eine unterschiedliche Rege­ lung der Impulsleistungen für jeden Zweig. Diese unter­ schiedliche Regelung stellt den Abgleich der beiden Zweige zu jedem Zeitpunkt sicher, nachdem der Schließimpuls das Interferometers erreicht hat.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel für eine Kaskaden- Struktur beschrieben.

Die Parameter des einfallenden Signals sind:

• - die Bit-Rate: 10 Gbit/s,
• - die Impulsbreite bei mittlerer Höhe (FWHM): 20 ps,
• - der Kontrast: 10 dB,
• - die relative Energieschwankungen auf der "1": 7%,
• - das zeitliche Jittern: 8 ps.

Das Taktsignal besteht aus Impulsen von 4 ps Dauer mit einer Wiederholfrequenz von 10 GHz. Die opto-optischen Tore P001 bis P003 sind von der Art, wie sie in Fig. 1 beschrie­ ben sind. Ihre Schwellwerte für die Steuerenergie liegen in der Größenordnung von Picojoule. Die verwendete typische Bit-Rate von 10 Gbit/s entspricht einem Verstärker mit einer Wiederherstellungszeit von 100 ps, was zur Zeit mög­ lich ist.

Jedoch erlaubt die Verwendung eines kontinuierlichen opti­ schen Erhaltungsstrahles, wie er in der Veröffentlichung [10] beschrieben ist, Wiederherstellungszeiten für die Phase von ca. 15 ps zu erhalten. Eine Bit-Rate in der Grö­ ßenordnung von 80 Gbit/s bei einem Tor auf der Basis eines Mach-Zehnder-Interferometers mit Mehrfach-Eingängen, wie in Fig. 2 gezeigt, wird in Betracht gezogen.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Fig. 3a-d in Form von optischen Augendiagrammen für das Signal am Eingang des Blocks 11 und für das Signal am Ausgang der unterschiedli­ chen Blöcke 11 bis 13 dargestellt.

Vergleicht man die Fig. 3a und 3b, so stellt man fest, daß das Signal am Ausgang des Blocks 11 einen sehr viel höheren Kontrast als das einfallende Signal Si hat. Der Gewinnfaktor ist 8 dB. Vergleicht man die Fig. 3b und 3c, so erkennt man, daß das Signal in dem Block 12 resyn­ chronisiert ist (Unterdrückung des zeitlichen Jitterns), aber am Ausgang dieses Blockes Amplitudenschwankungen zeigt. Der Block 13 vermindert diese Amplitudenschwankungen (ein Spitzenwert von 0,6% am Ausgang sei ein Verstärkungs­ faktor 10 bezüglich des einfallenden Signals).

Die Fig. 4a und 4b zeigen die Signale am Ausgang der Blöcke 12 und 13 für dasselbe einfallende Signal, die bei Fehlen des Blockes 11 erhalten wurden. Der Kontrast war am Eingang der Blöcke 12 und 13 nicht genügend ausgeprägt, die Resyn­ chronisations- und Regenerationsfunktionen der Verstärkung der "1" sind zwar sicher erfüllt, jedoch auf Kosten einer Herabsetzung des Kontrastes, was sich durch die Anwesenheit beträchtlicher Übertragungen für die "0" äußert.

Aus den Fig. 3a-3d ist ferner ersichtlich, daß der Block 11 es ermöglicht, den Kontrast des einfallenden Signals über einen Schwellwert von 15 dB anzuheben. Die Blöcke 12 und 13 heben diesen noch weiter bis auf 30 dB an. Was das Rauschen betrifft, hat die erfindungsgemäße Kaskaden-Struktur den Vorteil, daß allein das Rauschen des letzten durchlaufenen opto-optischen Tores zählt.

Tatsächlich wird das durch die Tore in den vorhergehenden Blöcken hervorgerufene Rauschen allmählich von einem zum nächsten Block durch die nicht-linearen Übertragungsfunk­ tionen dieser Tore unterdrückt. Allein der Beitrag des Rau­ schens von dem letzten Tor bleibt weiter bestehen, hervor­ gerufen durch die von den optischen Halbleiter-Verstärkern verstärkte spontane Emission. Dies ergibt einen Faktor an Restrauschen von N_s,e/4N_sp, wobei N_s,e die Anzahl der pro Im­ puls am Quellen-Eingang des letzten Tores (optischer Takt­ geber) vorhandenen Photonen und N_sp der spontane Emissions­ faktor seines bzw. ihrer optischen Halbleiterverstärker ist. Dieser Beitrag ist mit den Parametern aus dem vorste­ hend beschriebenen Ausführungsbeispiel vernachlässigbar. Die Regenerationsvorrichtung verbessert das Signal-zu- Rausch-Verhältnis des einfallenden Signals um einen Faktor von ca. 20 dB.

Wie leicht einzusehen ist, hat die vorstehend für die er­ findungsgemäße Regenerationsvorrichtung beschriebene Struk­ tur keine Grenzen. Zusätzliche Bearbeitungsstufen können zu dem Prinzip der Blöcke 12 und 13 ergänzt werden. Es können ebenso diese unterschiedlichen Blöcke mit weiteren opto­ optischen Toren in Serie geschalten werden, nach einem Prinzip, wie es in der hinterlegten französischen Patentan­ meldung Nr. 94 14639 beschrieben ist. Die Offenbarung die­ ser Patentanmeldung wird hiermit in die vorliegende Be­ schreibung miteinbezogen.

Das optische Signal wird auf die Steuer-Eingänge der unter­ schiedlichen Tore gesandt. Der Quellen-Ausgang eines Tores greift auf den Quellen-Eingang des nachfolgenden Tores. Eine derartige Schaltungsanordnung ermöglicht eine weitere Verbesserung des Kontrastes gemäß den Charakteristiken des einfallenden Signals und der gewünschten Qualität am Aus­ gang. In dieser Schaltungsanordnung ist die Verwendung eines optischen Halbleiterverstärkers im an den Verstär­ kungsbereich angrenzenden Sättigungsbereich als opto-opti­ sches Tor bevorzugt, wobei als Besonderheit dieses Tor invers geschaltet ist.

Claims (11)

1. Optische Vorrichtung zur Regeneration eines optischen Signales (Si), das gemäß einem RZ-Format moduliert ist, wobei die Vorrichtung ein opto-optisches Tor (P002) aufweist, dessen Steuer-Eingang (E_C2) ein dem zu regenerierenden Signal entsprechendes optisches Signal empfängt und dessen Quellen-Eingang (E_S2) ein mit dem zu regenerierenden Signal synchronisiertes optisches Taktsignal (H) empfängt, gekennzeichnet durch wenig­ stens ein zweites opto-optisches Tor (P003), das am Steuer-Eingang das Signal (S₂) vom Ausgang des ersten opto-optischen Tores (P002) und am Quellen-Eingang (E_S3) das optische Taktsignal (H) empfängt, wobei das erste Tor (P002) ein Resynchronisations-Tor und das zweite Tor (P003) ein Amplitudenregenerations-Tor ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein opto-optisches Tor (P001), das ein zu regenerierendes optisches Signal (Si) gleichzeitig am Quellen-Eingang (E_S1) und am Steuer-Eingang (E_C1) empfängt, wobei das Tor (P001) ein Kontrastregenerations-Tor ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein opto-optisches Tor (P001, P002, P003) ein Mach-Zehnder-Interferometer (30) mit 3 Ein­ gängen (E₁, E₂, E₃) aufweist, wobei die zwei Zweige (31a, 31b) dieses Interferometers (30) jeweils einen optischen Halbleiterverstärker (32a, 32b) aufweisen, wobei das auf einen ersten Eingang (E₁) des Interfero­ meters (30) gesandte Quellen-Signal (S_S) mittels eines Kopplers an diesem Eingang in zwei Teile verzweigt wird, welche jeweils die zwei Zweige (31a, 31b) des Interferometers (30) durchlaufen, das Steuersignal auf zwei jeweils mit dem zweiten und dem dritten Eingang (E₂, E₃) des Interferometers (30) verbundene optische Leitungen (35, 36) gesandt wird, wobei die mit dem dritten Eingang (E₃) verbundene Leitung (35) ein Dämp­ fungsglied (34) aufweist und eine optische Verzögerung (R) bezüglich der mit dem zweiten Eingang (E₂) verbun­ denen Leitung (36) darstellt, wobei die auf den zwei­ ten und den dritten Eingang (E₂, E₃) gesandten Steuer- Signalteile jeweils die zwei optischen Halbleiter- Verstärker (32a, 32b) derart durchlaufen, daß die Impulse des ersten Teils das opto-optische Tor öffnen und die Impulse des zweiten Teils das Tor schließen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kontrastregenerations-Tor (P001) vor dem Resynchronisations- und dem Amplitudenregenera­ tions-Tor (P002, P003) angeordnet ist, wobei das Si­ gnal (S₁) am Ausgang des Kontrastregenerations-Tors (P001) auf den Steuer-Eingang (E_C2) des Resynchronisa­ tions-Tors (P002) anliegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekenn­ zeichnet durch einen Koppler (14), der das zu rege­ nerierende Signal (Si) verzweigt und zwei Teile des verzweigten Signals auf zwei optische Leitungen (15, 16) sendet, von denen die eine mit dem Steuer-Eingang (E_C1) des opto-optischen Kontrastregenerations-Tores (P001) und die andere mit dessen Quellen-Eingang ver­ bunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite (16) der zwei Leitungen eine optische Verzögerung bezüglich der ersten Leitung (15) dar­ stellt, wobei die Verzögerung derart ist, daß die optischen Impulse des zu regenerierenden Signales (Si) den Quellen-Eingang (E_S1) des opto-optischen Kontrast- Regenerations-Tores (P001) in der Mitte der Zeitfen­ ster ankommen, die durch dieselben am Steuer-Eingang (E_C1) ankommenden Impulse geöffnet werden.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Resynchronisations-Tor (P002) ein Zeitfenster vorsieht, das gleich dem dop­ pelten der Summe aus der Jitteramplitude des zu rege­ nerierenden Signals und der Impulsbreite des einfal­ lenden Signals ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es Mittel zum Einstellen der mittleren Energie der am Steuer-Eingang (E_C3) des Amplitudenregenerations-Tores (P003) ankommenden Im­ pulse aufweist, derart, daß diese einem Transmissions­ verhalten des Tores (P003) entspricht, das eine gerin­ ge Empfindlichkeit bezüglich der Steuerenergie zeigt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite und der dritte Eingang (E₂, E₃) des Interferometers (30) auf seinen Zweigen (31a, 31b) bezüglich der Durchlaufrichtung der Quel­ len-Signalteile durch die beiden Zweigen (31a, 31b) des Interferometers (30) nach den optischen Halblei­ ter-Verstärkern (32a, 32b) angeordnet sind, wobei die Steuersignalteile die zwei Zweige (31a, 31b) des In­ terferometers (30) entgegengesetzt zum Quellen-Signal durchlaufen.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Taktsignal- Impulse kürzer als 1/10 der Bit-Zeit ist.

11. Verfahren zur Regeneration eines optischen Signales (Si), das gemäß einem RZ-Format moduliert ist, wobei ein dem zu regenerierenden Signal entsprechendes opti­ sches Signal dem Steuer-Eingang (E_C2) eines opto-opti­ schen Tores (P002) und ein mit dem zu regenerierenden Signal synchronisiertes optisches Taktsignal (H) dem Quellen-Eingang (E_S2) des opto-optischen Tores (P002) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal (S₂) vom Ausgang des ersten opto-optischen Tores (P002) am Steuer-Eingang wenigstens eines zweiten opto-optischen Tores (P003) und das optische Taktsi­ gnal (H) dem Quellen-Eingang (E_S3) des zweiten opto­ optischen Tores (P003) zugeführt wird, wobei das opti­ sche Signal im ersten Tor (P002) resynchronisiert und im zweiten Tor (P003) amplitudenregeneriert wird.