DE19623634B4

DE19623634B4 - Optische Vorrichtung und Verfahren zur Regeneration eines nach dem RZ-Format modulierten optischen Signals

Info

Publication number: DE19623634B4
Application number: DE19623634A
Authority: DE
Inventors: Laurent Billes; Jean-Claude Simon; Ivan Valiente
Original assignee: France Telecom SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 1995-06-13
Filing date: 1996-06-13
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2016-06-14
Also published as: FR2735637B1; US5798852A; GB9612307D0; GB2302225B; GB2302225A; FR2735637A1; DE19623634A1

Abstract

Optische Vorrichtung zur Regeneration eines optischen Signals (Si), das gemäß einem RZ-Format moduliert ist, wobei die Vorrichtung ein opto-optisches Resynchronisations-Tor (P002), dessen Steuer-Eingang (E_C2) ein dem zu regenerierenden Signal (Si) entsprechendes optisches Signal empfängt und dessen Quellen-Eingang (E_S2) ein mit dem zu regenerierenden Signal (Si) synchronisiertes optisches Taktsignal (H) empfängt, und wenigstens ein opto-optisches Amplitudenregenerations-Tor (P003) aufweist, das am Steuer-Eingang (E_C3) das Signal (S₂) vom Ausgang des opto-optischen Resynchronisations-Tores (P002) und am Quellen-Eingang (E_S3) das optische Taktsignal (H) empfängt, gekennzeichnet durch ein optooptisches Kontrastregenerations-Tor (P001), welches das zu regenerierende optische Signal (Si) gleichzeitig am Quellen-Eingang (E_S1) und am Steuer-Eingang (E_C1) empfängt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung und ein Verfahren zur Regeneration bzw. Signalaufbereitung 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 Lichtleitfasern unter Verwendung einer digitalen Modulation mit zwei Zuständen eingesetzt. Sie ermöglichen mit Hilfe ausschließlich optischer Techniken, das zeitliche Jittern (d.h. insbesondere die Schwankungen der Kennzeitpunkte eines Digitalsignals 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 Lichtleitfaser, das mit einem hohen Informationsdatenfluß bzw. mit einer hohen Bitrate pro Träger (10 Gbit/s und mehr) arbeitet, das Signal verschlechtert, was die Reichweite des Systems erheblich begrenzen kann, und zwar durch:

– Dämpfung, und
– durch die chromatische Dispersion und die Polarisationsdispersion, 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: "Nonlinear 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 Impulslage aus. Dies kann die Verbindungsqualität beeinträchtigen. Heutzutage verwendet man zur bloßen Bekämpfung der Dämpfung optische, mit Erbium dotierte Lichtleitfaser-Verstärker. 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 elektronischen Schaltkreises zu regenerieren und anschließend eine optische Trägerwelle mit diesem regenerierten Signal zu modulieren. Diese Technik ist sehr effektiv, aber ebenso sehr komplex, und damit in ihrer Zuverlässigkeit umso empfindlicher, je höher die Bitrate 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 chromatischen Dispersion und der durch den Kerr-Effekt induzierten Phasenselbstmodulation nicht verformen; es scheint, daß diese Technik sehr vielversprechend für Anwendungen bei Unterwasserübertragungen über sehr lange Strecken ist, aber dafür schwieriger für Anwendungen 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 optoelektronische Technik. Die vollständig-optische Regeneration 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 Vorrichtungen sei auf folgenden Artikel verwiesen: [2] M. JINNO: "Alloptical signal regularizing/regeneration using a nonlinear fiber Sagnac interferometer switch with signal-clock walk-off", Journal of Lightwave Technology, Vol. 12, No. 9, 1994, S. 1648–1659.

Das Prinzip der letztgenannten Vorrichtung ist in 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 empfangenen 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 Lichtleitfaser-Verstärker, und an den Steuer-Eingang einer Regenerationstufe 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 gesteuert, der am Steuer-Eingang ankommt.

Wenn die Öffnungsdauer deutlicher länger ist als die Dauer eines Taktimpulses, der am "Quellen-Eingang" des Regenerators 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 öffnen. 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 vollständig-optischen Regenerationsvorrichtungen vom Typ "3R" beschreiben, sei auf die folgenden Veröffentlichungen verwiesen:

– [3] EP 0 571 134 , 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. Repeater-Regeneratoren betreffen, einschließlich einer Taktwiedergewinnung, deren Signalregenerationsstufe ein opto-optisches Tor verwendet, das auf einem nichtlinearen Spiegel basiert, dessen Nicht-Linearität durch den Kerr-Effekt in einer sehr langen Lichtleitfaser hervorgerufen wird;
– [5] M. EISELT, W. PIEPER, und H.G. WEBER: "Decision gate for all-optical data retiming using a semiconductor laser amplifier in a loop mirror configuration", Electronics Letters, Vol. 29, No. 1, 1993, Seiten 107–109, die ein Regenerationssexperiment 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 nonlinear 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 Veröffentlichung ist, aber deren Anordnung von Steuerung und Quelle verschieden ist;
– [7] M. JINNO und T. MATSUMOTO: "Nonlinear operations of 1.55 μm wavelength multielectrode distributed-feedback laser diodes and their applications for optical signal processing", Journal of Lightwave Technology, Vol. 10, No. 4, 1992, Seiten 448–457, die einen Zwischenregenerator beschreibt, der bistabile Halbleiterlaser verwendet.

Die bekannten Regeneratoren haben jedoch zahlreiche Nachteile.

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 ausschließt. Die damit verbundenen Kosten und Stabilitätsprobleme sind somit nachteilig. Im übrigen kann der Kontrast am Ausgang intrinsisch eingeschränkt sein.

Die Halbleitervorrichtungen haben diese Nachteile nicht und können deshalb integriert werden, was sie sehr viel leichter handhabbar macht. Berücksichtigt man jedoch die im Vergleich zum Kerr-Effekt in Lichtleitfasern relativ lange Zeit, bis die Nicht-Linearität ins Gleichgewicht zurückfällt (15-100 Picosekunden, je nach Funktionstyp und Verstärkerstruktur), so ist es sehr schwierig, wie es auch in der Veröffentlichung [6] gezeigt ist, die Regeneration mit einer zufriedenstellenden Amplitudenrauschminderung durchzuführen, wenn die Bitrate die Hälfte der inversen Zeit für die Wiederherstellung der Nicht-Linearität überschreitet. Mit den bekannten Vorrichtungen auf der Basis von Halbleitern muß somit ein Kompromiß zwischen der Reduktion des zeitlichen Jitterns und des Amplitudenrauschens geschlossen werden. Darüberhinaus sind diese unterschiedlichen bekannten Vorrichtungen anfällig, für ein verzerrtes Signal "1"-Impulse anstelle von nicht völlig ausgelöschten "0"-Impulsen zu erzeugen.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik zu verringern oder zu beheben.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 10. Weitere Ausführungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche 2–9.

Mit der optischen Vorrichtung gemäß Anspruch 1 ist insgesamt eine Struktur bzw. ein Aufbau geschaffen, 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 verbesserte 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 Regenerationsvorrichtung können insbesondere folgende Beeinträchtigungen des einfallenden Signals korrigiert werden:

– zeitlich große Impulse,
– das zeitliche Jittern, und
– das Amplitudenrauschen.

Ferner wird durch die Erfindung der Kontrast des einfallenden Signals verbessert und insbesondere ein weitestgehend verlorener Kontrast wiederhergestellt.

Dabei können die opto-optischen Tore dieser Kaskaden-Struktur bevorzugt auch von der Art einer nicht-linearen Lichtleitfaser oder eines optischen Halbleiter-Verstärkers sein. So verbessert die Kaskaden-Struktur deutlich die Amplitudenkorrektur 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 Kontrast des Signals.

Mit einer derartigen Regenerationsvorrichtung erhält man am Ausgang eine Folge von Impulsen, deren Dauer grundsätzlich gleich derjenigen der Taktsignale (oder länger, falls notwendig) 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 Signals 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 Modulationsvorrichtung für das optische Signal (zum Beispiel ein elektro-optischer Modulator) am Anfang der Übertragung mangelhaft ist.

Bei der Erfindung wird der Kontrast des einfallenden Signals dadurch verbessert, daß die Regenerationsvorrichtung ein opto-optisches Tor aufweist, das ein zu regenerierendes optisches Signal gleichzeitig am Quellen- und am Steuer-Eingang empfängt, wobei dieses Tor ein Kontrastregenerations-Tor ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Aufbau für ein opto-optisches Tor vorgesehen, der vorteilhaft 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 Wiederherstellungszeit der Nicht-Linearität des Verstärkers ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße 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-Signal 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 Interferometers 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 Interferometers 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 derart 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 Ausführungsbeispiele. Darin wird auf die beigefügte schematische Zeichnung Bezug genommen, in der
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen vollständig-optischen Regenerationsvorrichtung ist;
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen opto-optischen Tor-Aufbaus ist, der insbesondere vorteilhaft für die Regeneration von Impulsen ist, die nach dem RZ-Verfahren in der Intensität moduliert sind;
3a–d Augendiagramme für das auf die Vorrichtung aus 1 einfallende Signal und für die Ausgangssignale des ersten, zweiten und dritten Blocks dieser Vorrichtung sind;
4a, b Augendiagramme für das Signal am Ausgang des zweiten und dritten Blocks der Vorrichtung aus 1 bei Fehlen des ersten Blocks sind;
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 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 Resynchronisationsfunktion, und
– der letzte Block 13 ermöglicht die Amplitudenregeneration.

Der Aufbau dieser unterschiedlichen Blöcke 11–13 wird nachfolgend beschrieben.
Der Block 11 weist einen optischen Koppler 14 mit einer Eingangsstrecke und zwei Ausgangsstrecken sowie zwei optische Lichtleitfaserleitungen 15 und 16 auf, die die Ausgänge 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 dotiertem Lichtleitfaser-Verstärker 17 empfangen, der das Signal (zeitlich) vor dem Koppler 14 verstärkt.
Ein Dämpfungsglied 18 ist auf der optischen Leitung 16 zwischen dem Koppler 14 und dem Quellen-Eingang E_S1 vorgesehen. Diese Leitung 16 stellt darüberhinaus eine optische Verzögerung 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 einfallenden 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 Resynchronisation 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 empfängt am Quellen-Eingang E_S2 und E_S3 ein von demselben optischen Taktgeber H stammendes Signal. Das vom Taktgeber H ausgesandte optische Signal ist ein Taktsignal, das auf eine dem Durchschnittsfachmann bekannte Art aus dem einfallenden 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 anschließend auf den Steuer-Eingang E_C2 des Tores P002 gesandt. Das Signal am Ausgang des Blocks 12 ist eine Folge kurzer Impulse 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 Ausgang 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, vorgesehen.
Die Funktionsweise dieser Kaskaden-Struktur wird nunmehr nachstehend beschrieben:
Ein Lichtimpuls des einfallenden Signals Si kommt am Eingang des Blocks 11 an und wird mittels des optischen Kopplers 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-Eingang 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 Zeitfensters fällt, das durch denselben Impuls am Steuer-Eingang E_C1 geöffnet wird. Es sei bemerkt, daß diese Verzögerung von einem Bit zum anderen konstant ist und unabhängig von dem Jittern, welches das einfallende Signal beeinflußt, da man zwei Komponenten desselben Ausgangs- bzw. Startimpulses wechselwirken läßt. Das Signal am Ausgang entspricht dem Quellen-Signal Si multipliziert mit dem Transmissionsfaktor des Blocks 11.
Ein Impuls geringer Leistung, der einer "0" entspricht, hat einen kleinen Transmissionsfaktor T₀, während ein Impuls größerer Leistung, der einer "1" enspricht, 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 verschwindende 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 multipliziert mit dem Transmissionsfaktor. Der Kontrast am Ausgang ist damit: C1 = 10 log10 (PAusgang1/PAusgang0) ≈ C0 + Ct,wobei C_t = 10 log₁₀ (T₁/T₀) > 0 das Verhältnis der Transmissionen 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 Leistungsabstand 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 Steuer-Signals gewährleistet. Es ist jedoch noch nie vorgeschlagen worden, eine Folge von Impulsen zum Regenerieren ihres Kontrastes 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 ankommenden Lichtsignale werden bezüglich des einfallenden Signals Si von einer optischen Verzögerungsleitung so verzögert, 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 Jittern aufweisen, und unterdrückt folglich das zeitliche Jittern.
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 geöffnet wird. Dieser Arbeitspunkt ist nicht konstant, sondern kann kleiner werden oder eine kleine Degradation 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 E_C3 oder durch Einstellen an der Energie der Taktimpulse), damit sie einem Transmissionsverhalten für das Tor P003 entspricht, das in Bezug auf die Steuer-Energie 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 Zeitbereiche. 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 Quelleneingang E_S3 des Tores P003 ankommen.
Für den Fall opto-optischer Tore mit optischen Halbleiterverstärkern werden folglich die Sequenzeffekte (das sogenannte "patterning") durch die Beschränkungen der Wiederherstellungszeit der für diese Tore eingesetzten Halbleitervorrichtungen 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 bestätigt 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 Spektralbesetzung bezüglich der Bitrate vermeiden möchte, ist es ausreichend, beispielsweise ein auf der zentralen Wellenlänge des Taktgebers zentriertes enges optisches Filter zu verwenden, um das Signalspektrum am Ausgang zu reduzieren 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 anvisiert werden. Die in der Veröffentlichung [6] beschriebenen Tore haben allerdings den Nachteil, wie es bereits angedeutet 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 Nachteil 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", Electronics Letters, Vol. 31, Nr. 9, 1995, Seiten 736–737. Allerdings ist eine derartige Komponente bis zum heutigen Tage noch nicht zufriedenstellend ausgereift, da sie bedeutende Verluste verursacht (ungefähr 10dB) und eine ungefähr zehnmal höhere Steuer-Energie benötigt, als sie für die opto-optischen Tore bei Verwendung optischer Halbleiterverstärkern 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 Halbleiterverstärkers, 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 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 optischen Halbleiter-Verstärker 32a, 32b ausgestattet sind. Das am Eingang E₁ ankommende Signal S_S wird in zwei Teile verzweigt, die jeweils einen der Zweige 31a und 31b durchlaufen. 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] M. SCHILLING & al: "Wavelength converter based on integrated 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 zusätzliche 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 Eingangszweige, der lediglich aus Symetriegründen dargestellt ist, nicht verwendet wird.
Der Eingang E₁ stellt den Quellen-Eingang des derart ausgebildeten 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 2 sind der Koppler 33 und die Koppler am Eingang E₁, E₂, E₃ und am Ausgang S des Interferometers 30 leistungsteilende Koppler (50/50). Als Alternative können diese Koppler Richtkoppler sein. Richtkoppler für das Interferometer 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 bezüglich 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 erhält 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 zeitlichen Jitterns führt.
Eine noch höhere Bit-Rate wird erreicht, wenn die Amplitudenvariationen der "1" mittels des Sequenz-Effekts (patterning) vermindert werden, die Transmission des Tores für ein Bit hängt von den vorhergehenden Bits ab. Es sei bemerkt, 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 S_C einen kontinuierlichen optischen Strahl zu überlagern, der zum Erhalt des optischen Verstärkers derart beiträgt, daß er die Dynamik für die Wiederherstellung des Verstärkungsfaktors und der Phase verbessert, wie in der folgenden Veröffentlichung beschrieben ist:

[10] R. J. MANNING und G. SHERLOCK: "Recovery of a Πphase hift in ~ 12.5 ps in a semiconductor laser amplifier", Electronics Letters, Vol. 31, Nr. 4, 1995, Seiten 307–308.

Das Quellen- und das Steuer-Signal breiten sich in entgegengesetzter Richtung in der Vorrichtung aus, es ist darüberhinaus 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 zentriertes Filter am Ausgang des Tores zum Unterdrücken des Steuer-Strahls vorgesehen ist.
Ein derartiges Tor ist besonders gut an die erfindungsgemäße 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 optischen Leitern in folgenden Veröffentlichungen vorgeschlagen wird:

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

Der erfindungsgemäße Aufbau ist besonders an die Regeneration von RZ-Format-Impulsen angepaßt. Er ist außerdem bezüglich der in den Veröffentlichungen [11] und [12] beschriebenen Aufbauten vereinfacht, da er keinen Ausgangsfilter zum Unterdrücken der Steuerimpulse benötigt, diese breiten sich in entgegengesetzter Richtung des zu regenerierenden Signals aus.
In der Veröffentlichung, [13] K. I. KANG & al: "Demonstration of all-optical Mach-Zehnder demultiplexer", Electronics Letters, Vol. 31, Nr. 9, 1995, Seiten 749–750, ist ein opto-optisches Tor für die zeitliche Demultiplexbildung vorgeschlagen, das aus einem Mach-Zehnder-Interferometer mit zwei optischen Halbleiter-Verstärkern besteht, welches mit einem Toröffnungsimpuls und einem verzögerten Torschließimpuls eingesetzt wird.
Die Auftrennung in zwei Impulse auf jeweils einen der beiden optischen Halbleiterverstärker wird mit Hilfe des Ausgangskopplers 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 Regelung der Impulsleistungen für jeden Zweig. Diese unterschiedliche Regelung stellt den Abgleich der beiden Zweige zu jedem Zeitpunkt sicher, nachdem der Schließimpuls das Interferometer 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 zeitliches Jittern: 8 ps.

Das Taktsignal besteht aus Impulsen von 4 ps Dauer mit einer Widerholfrequenz von 10 GHz. Die opto-optischen Tore P001 bis P003 sind von der Art, wie sie in 1 beschrieben 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 möglich ist.
Jedoch erlaubt die Verwendung eines kontinuierlichen optischen Erhaltungsstrahles, wie er in der Veröffentlichung [10] beschrieben ist, Wiederherstellungszeiten für die Phase von ca. 15 ps zu erhalten. Eine Bit-Rate in der Größenordnung von 80 Gbit/s bei einem Tor auf der Basis eines Mach-Zehnder-Interferometers mit Mehrfach-Eingängen, wie in 2 gezeigt, wird in Betracht gezogen.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in den 3a–d in Form von optischen Augendiagrammen für das Signal am Eingang des Blocks 11 und für das Signal am Ausgang der unterschiedlichen Blöcke 11 bis 13 dargestellt.
Vergleicht man die 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 3b und 3c, so erkennt man, daß das Signal in dem Block 12 resynchronisiert 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 Verstärkungsfaktor 10 bezüglich des einfallenden Signals).
Die 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 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 Übertragungsfunktionen dieser Tore unterdrückt. Allein der Beitrag des Rauschens von dem letzten Tor bleibt weiter bestehen, hervorgerufen 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 Impuls am Quellen-Eingang des letzten Tores (optischer Taktgeber) vorhandenen Photonen und N_sp der spontane Emissionsfaktor seines bzw. ihrer optischen Halbleiterverstärker ist. Dieser Beitrag ist mit den Parametern aus dem vorstehend 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 erfindungsgemäße Regenerationsvorrichtung beschriebene Struktur keine Grenzen. Zusätzliche Bearbeitungsstufen können zu dem Prinzip der Blöcke 12 und 13 ergänzt werden. Es können ebenso diese unterschiedlichen Blöcke mit weiteren optooptischen Toren in Serie geschalten werden, nach einem Prinzip, wie es in der hinterlegten französischen Patentan meldung FR 2 727 771 A1 beschrieben ist. Die Offenbarung dieser Patentanmeldung wird hiermit in die vorliegende Beschreibung miteinbezogen.
Das optische Signal wird auf die Steuer-Eingänge der unterschiedlichen 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 Ausgang. In dieser Schaltungsanordnung ist die Verwendung eines optischen Halbleiterverstärkers im an den Verstärkungsbereich angrenzenden Sättigungsbereich als opto-optisches Tor bevorzugt, wobei als Besonderheit dieses Tor invers geschaltet ist.

Claims

Optische Vorrichtung zur Regeneration eines optischen Signals (Si), das gemäß einem RZ-Format moduliert ist, wobei die Vorrichtung ein opto-optisches Resynchronisations-Tor (P002), dessen Steuer-Eingang (E_C2) ein dem zu regenerierenden Signal (Si) entsprechendes optisches Signal empfängt und dessen Quellen-Eingang (E_S2) ein mit dem zu regenerierenden Signal (Si) synchronisiertes optisches Taktsignal (H) empfängt, und wenigstens ein opto-optisches Amplitudenregenerations-Tor (P003) aufweist, das am Steuer-Eingang (E_C3) das Signal (S₂) vom Ausgang des opto-optischen Resynchronisations-Tores (P002) und am Quellen-Eingang (E_S3) das optische Taktsignal (H) empfängt, gekennzeichnet durch ein optooptisches Kontrastregenerations-Tor (P001), welches das zu regenerierende optische Signal (Si) gleichzeitig am Quellen-Eingang (E_S1) und am Steuer-Eingang (E_C1) empfängt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der opto-optischen Tore (P001, P002, P003) ein Mach-Zehnder-Interferometer (30) mit 3 Eingängen (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 Interferometers (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 Dämpfungsglied (34) aufweist, und eine optische Verzögerung (R) bezüglich der mit dem zweiten Eingang (E₂) verbundenen Leitung (36) darstellt, wobei die auf den zweiten und den dritten Eingang (E₂, E₃) gesandten Steuersignalteile jeweils die zwei optischen Halbleiter-Verstärker (32a, 32b) derart durchlaufen, daß die Impulse des ersten Steuersignalteils das opto-optische Tor öffnen und die Impulse des zweiten Steuersignalteils das Tor schließen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontrastregenerations-Tor (P001) vor dem Resynchronisations- und dem Amplitudenregenerations-Tor (P002, P003) angeordnet ist, wobei das Signal (S₁) am Ausgang des Kontrastregenerations-Tors (P001) am Steuer-Eingang (E_C2) des Resynchronisations-Tors (P002) anliegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Koppler (14), der das zu regenerierende 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 (E_s1) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite (16) der zwei Leitungen eine optische Verzögerung bezüglich der ersten Leitung (15) darstellt, wobei die Verzögerung derart ist, daß die optischen Impulse des zu regenerierenden Signals (Si) den Quellen-Eingang (E_S1) des opto-optischen Kontrastregenerations-Tores (P001) in der Mitte der Zeitfenster erreichen, die durch dieselben am Steuer-Eingang (E_C1) ankommenden Impulse geöffnet werden.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Resynchronisations-Tor (P002) ein Zeitfenster aufweist, das gleich dem doppelten der Summe aus der Jitteramplitude des zu regenerie renden Signals (S_i) und der Impulsbreite des zu regenerierenden Signals (S_i) ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zum Einstellen der mittleren Energie der am Steuer-Eingang (E_C3) des Amplitudenregenerations-Tores (P003) ankommenden Impulse aufweist, derart, daß diese einem Transmissionsverhalten des Tores (P003) entspricht, das eine geringe Empfindlichkeit bezüglich der Steuerenergie zeigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite und der dritte Eingang (E₂, E₃) des Interferometers (30) auf seinen Zweigen (31a, 31b) bezüglich der Durchlaufrichtung der Quellen-Signalteile durch die beiden Zweige (31a, 31b) des Interferometers (30) nach den optischen Halbleiter-Verstärkern (32a, 32b) angeordnet sind, wobei die Steuersignalteile die zwei Zweige (31a, 31b) des Interferometers (30) entgegengesetzt zum Quellen-Signal durchlaufen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Taktsignal-Impulse kürzer als 1/10 der Bit-Zeit ist.
Verfahren zur Regeneration eines optischen Signals (Si), das gemäß einem RZ-Format moduliert ist, wobei ein dem zu regenerierenden Signal (S_i) entsprechendes optisches Signal dem Steuer-Eingang (E_C2) eines optooptischen Resynchronisations-Tores (P002) und ein mit dem zu regenerierenden Signal (S_i) synchronisiertes optisches Taktsignal (H) dem Quellen-Eingang (E_S2) des opto-optischen Tores (P002) zugeführt wird und das Signal (S₂) vom Ausgang des opto-optischen Resynchronisations-Tores (P002) dem Steuer-Eingang (E_C3) wenigstens eines opto-optischen Amplitudenregenerations-Tores (P003) und das optische Taktsignal (H) dem Quellen- Eingang (E_S3) des opto-optischen Amplitudenregenerations-Tores (P003) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zu regenerierende optische Signal (S_i) gleichzeitig dem Quellen-Eingang (E_S1) und dem Steuer-Eingang (E_C1) eines opto-optischen Kontrastregenerations-Tors (P001) zugeführt wird, wobei das optische Signal im Resynchronisations-Tor (P002) resynchronisiert, im Amplitudenregenerations-Tor (P003) amplitudenregeneriert und im Kontrastregenerations-Tor (P001) kontrastregeneriert wird.