DE19830808A1 - Wellenlängenüberwachungsvorrichtung für optische Signale - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Wellenlängen- Überwachung von Mehrwellenlängen-Lichtsignalen bei optischen Telekommunikationssystemen.

Bei optischen Telekommunikationssystemen werden hohe Daten­ raten unter Verwendung von DWDM-Signalen (DWDM = dense wave­ length division multiplexed = Wellenlängendichte-Divisions­ multiplex) erreicht. DWDM-Signale sind Mehrwellenlängen- Lichtsignale, die Mehrkanalsignale jeweils bei einer vorde­ finierten Kanalwellenlänge enthalten. Bei einem typischen optischen Telekommunikationssystem werden die Kanalsignale durch eine Reihe von modulierten Sendern erzeugt, wobei die Kanalsignale in dem Wellenlängenbereich von 1.528 bis 1.565 Nanometern, der durch die flache Verstärkungsregion von Er­ bium-dotierten Faserverstärkern (EDFA; EDFA = erbium doped fiber amplifier), einer kritischen Komponente moderner op­ tischer Telekommunikationssysteme, definiert ist, um 25 Gi­ gahertz bis 200 Gigahertz getrennt sein können. Das Verhal­ ten eines optischen Telekommunikationssystems kann durch ei­ ne Überwachung der Wellenlänge, der Leistung und des Signal/Rausch-Verhältnisses von jedem der DWDM-Kanalsignale verifiziert werden. Eine Wellenlängenüberwachung der Kanal­ signale stellt sicher, daß Abweichungen von den vordefinier­ ten Kanalwellenlängen aufgrund von Drifts oder Instabilitä­ ten der Sender erfaßt werden. Die Wellenlängenüberwachung verifiziert ferner, daß Kanalsignale, die nachfolgend zu dem Mehrwellenlängen-Lichtsignal addiert werden, innerhalb spe­ zifizierter Wellenlängenabweichungen von den vordefinierten Kanalwellenlängen der Kanalsignale liegen. Obwohl eine Wel­ lenlängenüberwachung unter Verwendung optischer Spektrumana­ lysatoren (OSA) durchgeführt werden kann, ist es möglich, daß OSAs, die Motoren, um optische Gitter oder optische Fil­ terelemente zu drehen, aufweisen, zu groß sein können, um in ein optisches Telekommunikationssystem integriert zu sein. OSAs, die auf InGaAs/Inp-Photodetektorarrays basieren, be­ sitzen eine kleine physikalische Größe, jedoch können die­ selben aufwendig herzustellen sein, was es ökonomisch un­ tragbar macht, diesen OSA-Typ in ein optisches Telekommuni­ kationssystem einzubauen. Weitere optische Meßgeräte, bei­ spielsweise Mehr-Wellenlängen-Messer, können verwendet wer­ den, um die Wellenlänge von Kanalsignalen zu Überwachen, wo­ bei diese Gerätetypen jedoch physikalisch groß und aufwendig herzustellen sind. In der US-5,583,683 ist eine kostengün­ stige, physikalisch kompakte optische Multiplexvorrichtung zur Überwachung der Leistung von DWDM-Kanalsignalen offen­ bart, wobei die Vorrichtung jedoch keine Wellenlängenüber­ wachung der Kanalsignale liefert.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine physikalisch kompakte Wellenlängenüberwachungsvorrichtung zur Überwachung der Wellenlänge von Kanalsignalen in einem Mehrwellenlängen-Lichtsignal zu schaffen, die kostengünstig herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dar­ in, eine Verfahren zur Überwachung der Wellenlänge von Ka­ nalsignalen in einem Mehrwellenlängen-Lichtsignal zu schaf­ fen, das mit einer physikalisch kompakten und kostengünsti­ gen Ausrüstung durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 6 ge­ löst.

Eine Wellenlängenüberwachungsvorrichtung, die gemäß bevor­ zugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung auf­ gebaut ist, weist eine kompakte Größe auf und ist kostengün­ stig herzustellen. Die Wellenlängenüberwachungsvorrichtung kann ohne weiteres in optische Telekommunikationssysteme in­ tegriert werden, um Wellenlängenabweichungen der Komponen­ tenkanalsignale in einem Mehrwellenlängen-Lichtsignal, bei­ spielsweise einem Wellenlängendichte-Divisionsmultiplex-Signal (DWDM-Signal), zu Überwachen. Die Wellenlängenüberwa­ chungsvorrichtung empfängt das Mehrwellenlängen-Lichtsignal und kaskadiert das Signal entlang eines Mehrpunkt-Ausbrei­ tungswegs. In dem Ausbreitungsweg fallen die Komponentenka­ nalsignale auf eine Reihe von Wellenlängendiskriminatoren, die auf einem optisch durchlässigen Bauglied angeordnet sind. Jeder Wellenlängendiskriminator läßt selektiv ein vor­ bestimmtes der Kanalsignale durch und reflektiert die übri­ gen Komponentenkanalsignale des Mehrwellenlängen-Lichtsi­ gnals. Gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt die Wellenlängenüberwa­ chungsvorrichtung Wellenlängendiskriminatoren, die jeweils eine optische Transmission aufweisen, die monoton entspre­ chend den Wellenlängenabweichungen eines Komponentenkanal­ signals variiert. Jedes selektiv durchgelassene Kanalsignal wird durch einen Detektor aufgefangen, der ansprechend auf die Stärke des aufgefangenen Signals einen Ausgangsstrom er­ zeugt. Der Ausgangsstrom wird auf entsprechende Signalwel­ lenlängen abgebildet und wird verwendet, um die Wellenlänge der Komponentenkanalsignale zu Überwachen. Gemäß einem zwei­ ten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung umfaßt jeder Wellenlängendiskriminator in der Wellen­ längenüberwachungsvorrichtung ein dispersives Element, das die Wellenlänge eines zugeführten Kanalsignals auf einen entsprechenden räumlichen Ort auf einem Schlitzdetektor abbildet. Der Schlitzdetektor erzeugt Ausgangsströme, die verwendet werden, um Wellenlängenabweichungen des Kompo­ nentenkanalsignals von der vordefinierten Kanalwellenlänge zu Überwachen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine bekannte optische Multiplexvorrichtung;

Fig. 2 eine optische Wellenlängenüberwachungsvorrichtung, die gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;

Fig. 3 eine optische Übertragung über der Wellenlänge für einen ersten Wellenlängendiskriminator, der in der optischen Wellenlängenüberwachungsvorrichtung von Fig. 2 enthalten ist und gemäß einem ersten bevor­ zugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung aufgebaut ist;

Fig. 4 eine optische Übertragung über der Wellenlänge für einen zweiten Wellenlängendiskriminator, der in der optischen Wellenlängenüberwachungsvorrichtung von Fig. 2 enthalten und gemäß einem zweiten bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist; und

Fig. 5 einen Schlitzdetektor, der in der optischen Wellen­ längenüberwachungsvorrichtung von Fig. 2 enthalten ist und gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.

Fig. 1 zeigt eine bekannte optische Multiplexvorrichtung 10, die in der US-5,583,683 offenbart ist. Ein einfallendes op­ tisches Mehrwellenlängensignal 11 wird entlang eines Aus­ breitungswegs in einem Zick-Zack-Muster kaskadiert und fällt auf mehrere Tore 12a bis 12h der optischen Multiplexvorrich­ tung 10. Jedes der Mehrzahl von Toren 12a bis 12h ist für ein Wellenlängenband, das eines der optischen Signale in dem optischen Mehrwellenlängensignal 11 enthält, transparent, und ist für die anderen optischen Signale in dem optischen Mehrwellenlängensignal 11 reflektierend. Die optische Durch­ lässigkeit der Tore 12a bis 12h ermöglicht, daß jedes opti­ sche Komponentensignal des optischen Mehrwellenlängensignals 11 an einem getrennten der Tore 12a bis 12h isoliert wird. Sobald jedes Kanalsignal 13a bis 13h isoliert ist, können Leistungsmessungen von jedem der optischen Signale 13a bis 13h ohne weiteres unter Verwendung eines Detektors oder ei­ nes optischen Leistungsmessers erhalten werden. Während die optische Multiplexvorrichtung 10, die in der US-5,583,683 offenbart ist, Leistungsmessungen der optischen Komponenten­ signale 13a bis 13h liefert, liefert die Vorrichtung 10 kei­ ne Überwachung der Wellenlänge der Komponentenkanalsignale 13a bis 13h des optischen Mehrwellenlängensignals 11. Ein alternativer Typ eines optischen Demultiplexers, der in der US-4,244,045 gelehrt wird, kaskadiert ebenfalls Licht mit mehreren Wellenlängen in einem Zick-Zack-Muster zwischen mehreren Toren.

Fig. 2 zeigt eine optische Wellenlängenüberwachungsvorrich­ tung 20, die gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Ein einfallendes Mehr­ wellenlängen-Lichtsignal 21, beispielsweise ein DWDM-Signal, wird entlang eines Mehrpunkt-Ausbreitungswegs in einem Zick-Zack-Muster durch ein optisch durchlässiges Bauglied 26 kaskadiert. Komponentenlichtsignale oder Kanalsignale 23a bis 23h des Mehrwellenlängensignals 21 fallen auf eine Reihe von Wellenlängendiskriminatoren 22a bis 22h, die auf dem op­ tisch durchlässigen Bauglied 26 angeordnet sind. Wie gezeigt ist, ist das optisch durchlässige Bauglied 26 ein Block. Al­ ternativ ist das optisch durchlässige Bauglied 26 ein Befe­ stigungsrahmen, der die Wellenlängendiskriminatoren 22a bis 22h derart positioniert, daß sich das Mehrwellenlängen- Lichtsignal 21 durch die Luft oder ein anderes Umgebungsme­ dium zwischen aufeinanderfolgenden Wellenlängendiskrimina­ toren 22a bis 22h ausbreitet. Jeder Wellenlängendiskrimina­ tor 22a bis 22h ist nicht optisch transparent, sondern ist vielmehr selektiv durchlässig für Lichtsignale in einem vor­ bestimmten Wellenlängenbereich, der ein vorbestimmtes der Kanalsignale 23x enthält, während derselbe für die verblei­ benden Komponentenkanalsignale in dem Mehrwellenlängen- Lichtsignal 21 reflektierend ist.

Fig. 3 zeigt die optische Übertragung über der Wellenlänge für einen ersten Typ eines Wellenlängendiskriminators, der in der optischen Wellenlängenüberwachungsvorrichtung 20, die gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung aufgebaut ist, enthalten ist. Die ge­ zeigte optische Übertragungscharakteristik stellt eine sol­ che eines typischen der Wellenlängendiskriminatoren 22a bis 22h bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel dar. Die optische Transmission und die optische Reflexion jedes Wel­ lenlängendiskriminators 22a bis 22h hängt von der Wellenlän­ ge λ des Komponentenkanalsignals 23x ab. Die Komponentenka­ nalsignale, die Wellenlängen aufweisen, die außerhalb eines vorbestimmten Wellenlängenbereichs λSUBx des speziellen Wel­ lenlängendiskriminators liegen, werden durch den Wellenlän­ gendiskriminator reflektiert und werden zu weiteren Wellen­ längendiskriminatoren in der Reihe geleitet. Jeder Wellen­ längendiskriminator 22a bis 22h weist einen vorbestimmten Wellenlängenbereich λSUBx auf, der die vordefinierte Kanal­ wellenlänge λx des Komponentenkanalsignals 23x, die durch den Wellenlängendiskriminator selektiv durchgelassen werden soll, einschließt. Das spezielle Kanalsignal 23x (das ein typisches der Komponentenkanalsignale 23a bis 23h dar­ stellt), das innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbe­ reichs λSUBx liegt, wird durch den Wellenlängendiskriminator selektiv transmittiert, mit einer optischen Transmission, die von der Wellenlängenabweichung Δλ des Kanalsignals 23x von der vordefinierten Kanalwellenlänge λx abhängt.

Der Wellenlängendiskriminator erzeugt eine Änderung der op­ tischen Transmission ΔT, die der Wellenlängenabweichung Δλ entspricht. Der Wellenlängendiskriminator, der in Fig. 3 ge­ zeigt ist, weist eine optische Transmission auf, die monoton abnimmt, wenn die Wellenlänge des Kanalsignals 23x zunimmt. Alternativ ist der Wellenlängendiskriminator aufgebaut, um eine optische Transmission zu liefern, die monoton zunimmt, wenn die Wellenlänge des Kanalsignals 23x zunimmt.

Das Komponentenkanalsignal 23x, das innerhalb des vorbe­ stimmten Wellenlängenbereichs λSUBx liegt, wird selektiv durch einen der Wellenlängendiskriminatoren 22a bis 22h transmittiert, die jeweils eines der selektiv transmittier­ ten Kanalsignale 25a bis 25h erzeugen. Die selektiv trans­ mittierten Kanalsignale 25a bis 25h werden jeweils durch einen der zugeordneten Detektoren 24a bis 24h aufgenommen. Ein Rahmen 28 richtet die Detektoren 24a bis 24h mit den selektiv transmittierten Kanalsignalen 25a bis 25h aus. Je­ der Detektor erzeugt einen Ausgangsstrom Ix (der einen der Ausgangsströme Ia bis Ih darstellt), der auf die Stärke des selektiv transmittierten Kanalsignals, das auf den Detektor einfällt, anspricht. Da die Stärke der selektiv transmit­ tierten Kanalsignale 25a bis 25h durch Wellenlängenabwei­ chungen Δλ der Kanalsignale 23a bis 23h und durch Leistungs­ schwankungen der Kanalsignale beeinflußt wird, werden die Ausgangsströme Ia bis Ih auf die Leistung der Komponentenka­ nalsignale 23a bis 23h normiert, um zu ermöglichen, daß Wel­ lenlängenabweichungen Δλ des Kanalsignals 23x von Leistungs­ schwankungen des Kanalsignals 23x unterschieden werden. Die normierten Ausgangssignale Ia bis Ih von jedem der Detekto­ ren 24a bis 24h werden auf die entsprechenden Signalwellen­ längen in dem Wellenlängenbereich λSUBx von jedem der Wel­ lenlängendiskriminatoren 22a bis 22h abgebildet.

Die Normierung wird durchgeführt, indem ein Kalibrierungssignal von einem abstimmbaren Laser oder einer anderen Licht­ quelle (nicht gezeigt) zu jedem der Wellenlängendiskrimina­ toren 22a bis 22h zugeführt wird. Die Wellenlänge des Kali­ brierungssignals wird innerhalb jedes der vordefinierten Wellenlängenbereiche λSUBx konstant gehalten, während die Leistung des Kalibrierungssignals über einen vordefinierten Leistungsbereich variiert wird. Der Ausgangsstrom, der jedem Leistungspegel in dem vordefinierten Leistungsbereich ent­ spricht, wird aufgezeichnet.

Die Abbildung wird durchgeführt, indem ein Kalibrierungs­ signal jedem der Wellenlängendiskriminatoren 22a bis 22h zugeführt wird. Während die Leistung des Kalibrierungssi­ gnals konstant gehalten wird, wird die Wellenlänge λ des Kalibrierungssignals innerhalb des vorbestimmten Wellenlän­ genbereichs λSUBx des Wellenlängendiskriminators gewobbelt, während der Ausgangsstrom bei jeder speziellen Wellenlänge λ des Signals aufgezeichnet wird. Die Abbildung und die Nor­ mierung werden für jeden der Wellenlängendiskriminatoren 22a bis 22h und die zugeordneten Detektoren 24a bis 24h durchge­ führt. Die Wellenlängenüberwachung wird durch das Messen der Ausgangsströme Ia bis Ih, das Überwachen der Leistung von jedem der Kanalsignale 23a bis 23h, die Normierung der Aus­ gangsströme Ia bis Ih entsprechend der Leistung des Kanalsi­ gnals 23x durch Skalieren der Ausgangsströme Ia bis Ih durch den Strom, der der überwachten Leistung jedes Kanalsignals 23a bis 23h entspricht, und durch die Verwendung der Abbil­ dung zwischen dem Ausgangsstrom Ix und der Wellenlänge λ, um die Wellenlängenabweichung Δλ zwischen der tatsächlichen Wellenlänge λ des Kanalsignals 23x und der vordefinierten Kanalwellenlänge λx anzuzeigen, durchgeführt.

Die Wellenlängendiskriminatoren 22a bis 22h, die gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung gebildet sind, sind Filtereinfassungen von Fabry-Pe­ rot-Filtern oder anderen Filtertypen, die unter Verwendung bekannter Techniken aufgebaut sind. Beispielsweise umfaßt der Wellenlängendiskriminator eine geschichtete Struktur, die auf ein poliertes Glassubstrat aufgebracht ist, oder die direkt auf das optisch durchlässige Bauglied 26 aufgebracht ist. Die Struktur umfaßt eine Reihe von wechselnden Dünn­ filmschichten eines Materials mit hohem Brechungsindex, bei­ spielsweise Titandioxid (TiO₂) mit einem Brechungsindex von 2,235, und eines Materials mit einem geringen Brechungsin­ dex, beispielsweise Siliziumdioxid (SiO₂) mit einem Bre­ chungsindex von 1,44. Die erste Schicht, die Dünnfilmschicht benachbart zu dem Glassubstrat, besteht aus dem Material mit dem hohen Brechungsindex, wobei eine Gesamtzahl von 70 Schichten existiert. Jede Schicht mit Ausnahme der Schicht 18 und der Schicht 53 weisen bei der vordefinierten Kanal­ wellenlänge λx eine optische Viertelwellendicke auf. Die Schicht 18 besitzt eine optische Dicke von 0,4998 bei der vordefinierten Kanalwellenlänge λx, während die Schicht 53 eine optische Dicke der Hälfte der Wellenlänge der vordefi­ nierten Kanalwellenlänge λx aufweist.

Ein Filtertyp wird als ein Beispiel der Wellenlängendiskri­ minatoren 22a bis 22h, die bei der Wellenlängenüberwachungs­ vorrichtung 20 verwendet sind, beschrieben. Andere Filter­ typen oder optische Elemente können aufgebaut sein, um eine selektive optische Transmission für Komponentenkanalsignale innerhalb jedes vorbestimmten Wellenlängenbereichs λSUBx zu liefern und die optischen Signale außerhalb des vorbestimm­ ten Wellenlängenbereichs λSUBx zu reflektieren.

Fig. 4 zeigt die optische Transmission über der Wellenlänge für einen zweiten Typ eines Wellenlängendiskriminators, ein dispersives Element, das bei der optischen Wellenlängenüber­ wachungsvorrichtung 20 gemäß einem zweiten bevorzugten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet ist. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jeder der Wellenlängendiskriminatoren 22a bis 22h mittels eines dis­ persiven Elements implementiert, das in Verbindung mit einem Schlitzdetektor 34x (der in Fig. 5 gezeigt ist) verwendet ist. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel stellt der Schlitzdetektor 34x einen typischen der Detektoren 24a bis 24h, die in Fig. 2 gezeigt sind, dar. Die selektiv transmit­ tierten Kanalsignale, die durch die dispersiven Elemente er­ zeugt werden, sind dispergierte Signale. Jedes dispersive Element bildet ein zugeführtes Kanalsignal 23x innerhalb eines vorbestimmten Wellenlängenbereichs λSUBx auf einen räumlichen Ort in der physikalischen Punktgröße des opti­ schen Strahls des dispergierten Signals entsprechend der Wellenlänge λ des Kanalsignals 23x ab. Kanalsignale, die Wellenlängen λ außerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbe­ reichs λSUBx aufweisen, werden durch das dispersive Element reflektiert und zu den anderen dispersiven Elementen gelei­ tet, die die Reihe von Wellenlängendiskriminatoren 22a bis 22h bilden. Das dispergierte Signal 25x von jedem dispersi­ ven Element fällt auf den Schlitzdetektor 34x, der dem spe­ ziellen dispersiven Element zugeordnet ist, ein. Die Fig. 4 und 5 zeigen die Entsprechung zwischen der Wellenlänge λ des Komponentenkanalsignals 23x, die dem dispersiven Element zu­ geführt wird, und dem räumlichen Ort auf dem zugeordneten Schlitzdetektor 34x. Wellenlängenabweichungen Δλ des einfal­ lenden Kanalsignals 23x von der vordefinierten Kanalwellen­ länge λx werden aus dem Verhältnis der Ausgangsströme Ixa, Ixb, die durch jede Hälfte des Schlitzdetektors 34x erzeugt werden, erfaßt.

Die kombinierte Übertragungsfunktion des dispersiven Ele­ ments und des zugeordneten Schlitzdetektors 34x ist kali­ briert, um eine entsprechende Signalwellenlänge λ innerhalb des Wellenlängenbereichs λSUBx auf ein Verhältnis der Aus­ gangsströme Ixa, Ixb abzubilden. Die Abbildung wird durchge­ führt, indem zuerst ein Kalibrierungssignal von einem ab­ stimmbaren Laser oder einer anderen Lichtquelle (nicht ge­ zeigt) zu jedem der dispersiven Elemente geleitet wird. Die Wellenlänge λ des Kalibrierungssignals wird dann innerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereiche λSUBx gewobbelt, wäh­ rend das Verhältnis der Ausgangsströme Ixa, Ixb bei jeder speziellen Wellenlänge des Kalibrierungssignals aufgezeich­ net wird. Die Abbildung zwischen dem Verhältnis der Aus­ gangsströme Ixa, Ixb und der Signalwellenlänge ermöglicht, daß die Wellenlänge λ des zugeführten Kanalsignals 23x über­ wacht wird. Die Abbildung wird für jedes der dispersiven Elemente, die die Reihe von Wellenlängendiskriminatoren 22a bis 22h bilden, und jeden der zugeordneten Schlitzdetektoren durchgeführt.

Die dispersiven Elemente, die verwendet sind, um die Wellen­ längendiskriminatoren 22a bis 22h gemäß dem zweiten bevor­ zugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu bilden, sind Fabry-Perot-Filter oder andere Filtertypen, die unter Verwendung bekannter Techniken aufgebaut sind. Bei­ spielsweise umfaßt das dispersive Element eine Schichtstruk­ tur mit einer Reihe von wechselnden Dünnfilmschichten aus einem Material mit einem hohem Brechungsindex, beispielswei­ se Titandioxid (TiO₂) mit einem Brechungsindex von 2,235, und aus einem Material mit einem geringen Brechungsindex, beispielsweise Siliziumdioxid (SiO₂) mit einem Brechungs­ index von 1,44, die auf ein poliertes Glassubstrat aufge­ bracht sind, oder auf das optisch durchlässige Bauglied 26 aufgebracht sind. Die erste Schicht, die Dünnfilmschicht be­ nachbart zu dem Glassubstrat, besteht aus dem Material mit dem hohen Brechungsindex, wobei eine Gesamtzahl von 70 Schichten existiert. Jede der Schichten besitzt eine ver­ jüngte Dicke, die sich von einer Kante zu der anderen Kante des dispersiven Elements ändert. Die dünne Kante von jeder der wechselnden Schichten fällt mit einer gemeinsamen Kante des dispersiven Elements zusammen, so daß der Querschnitt der wechselnden Schichten keilförmig ist. An der Position des dispersiven Elements, wo die physikalische Mitte des optischen Strahls des zugeführten Kanalsignals einfällt, be­ sitzt jede Schicht eine optische Viertelwellendicke bei der vordefinierten Kanalwellenlänge λx mit Ausnahme der Schicht 18 und der Schicht 53, die bei der vordefinierten Kanalwel­ lenlänge λx jeweils eine optische Halbwellendicke aufweisen.

Als ein Beispiel liefert ein typisches optisches Kommunika­ tionssystem der Wellenlängenüberwachungseinrichtung 20 ein Mehrwellenlängen-Lichtsignal, das einen optischen Strahl­ durchmesser von einem Millimeter und einen Komponentenkanal­ abstand von 100 Gigahertz aufweist. Der vorbestimmte Wellen­ längenbereich λSUBx kann gewählt sein, um 0,4 Nanometer zu betragen. Relativ zu der nominellen optischen Dicke jeder Schicht des dispersiven Elements an der physikalischen Mitte des einfallenden optischen Strahls ändert sich die optische Dicke über die Breite des Strahls. Bei einem Versatz von 0,5 mm in einer Richtung von der Mitte des optischen Strahls ist die optische Dicke jeder Schicht in dem dispersiven Element eine Viertelwelle bei einer mittleren Wellenlänge, die gleich der vordefinierten Kanalwellenlänge λx ist, plus 0,2 nm, mit Ausnahme der Schichten 18 und 53, die jeweils eine optische Halbwellendicke bei einer mittleren Wellenlänge, die gleich der vordefinierten Kanalwellenlänge λx ist, plus 0,2 nm aufweisen. Bei einem Versatz von 0,5 mm in der entge­ gengesetzten Richtung von der Mitte des optischen Strahls beträgt die optische Dicke jeder Schicht eine Viertelwelle bei einer mittleren Wellenlänge, die gleich der vordefi­ nierten Kanalwellenlänge λx ist, minus 0,2 nm, mit Ausnahme der Schichten 18 und 53, die jeweils eine optische Halbwel­ lendicke bei einer mittleren Wellenlänge, die gleich der vordefinierten Kanalwellenlänge λx ist, minus 0,2 nm aufwei­ sen.

Diese Filterbeschreibung zeigt ein Beispiel eines dispersi­ ven Elements, das bei der Wellenlängenüberwachungsvorrich­ tung 20 verwendet ist. Andere Filtertypen oder optische Ele­ mente können aufgebaut sein, um selektiv optische Signale innerhalb eines vorbestimmten Wellenlängenbereichs λSUBx zu transmittieren und optische Signale außerhalb des vorbe­ stimmten Wellenlängenbereichs λSUBx zu reflektieren.

Claims (10)

1. Wellenlängenüberwachungsvorrichtung (20) für Kanalsi­ gnale (23a bis 23h) mit vordefinierten Kanalwellenlän­ gen in einem Mehrwellenlängen-Lichtsignal, mit folgen­ den Merkmalen:
einem optisch durchlässigen Bauglied (26), das das Mehrwellenlängen-Lichtsignal (21) empfängt;
einer Reihe von Wellenlängendiskriminatoren (22a bis 22h), wobei jeder Wellenlängendiskriminator in der Rei­ he entsprechend der Wellenlängenabweichung des vorbe­ stimmten Kanalsignals von der vordefinierten Kanalwel­ lenlänge des vorbestimmten Kanalsignals ein vorbestimm­ tes der Kanalsignale (23a bis 23h) selektiv transmit­ tiert, um ein selektiv transmittiertes Signal (25a bis 25h) zu erzeugen, und die anderen der Kanalsignale re­ flektiert, wobei die Reihe von Wellenlängendiskrimina­ toren (23a bis 23h) auf dem optisch durchlässigen Bau­ glied (26) angeordnet ist, um die reflektierten Kanal­ signale zu aufeinanderfolgenden Wellenlängendiskrimi­ natoren (22a bis 22h) in der Reihe zu kaskadieren; und
einer Reihe von Detektoren (24a bis 24h), wobei jeder Detektor in der Reihe das selektiv transmittierte Signal von einem entsprechenden der Wellenlängendiskrimi­ natoren empfängt und ansprechend auf die Stärke des se­ lektiv transmittierten Signals ein Ausgangssignal (Ia bis Ih) erzeugt, wobei das Ausgangssignal kalibriert ist, um die Wellenlängenabweichung des vorbestimmten Kanalsignals von der vordefinierten Wellenlänge des vorbestimmten Kanalsignals (23a bis 23h) anzuzeigen.

2. Wellenlängenüberwachungsvorrichtung (20) gemäß Anspruch 1, bei der jeder Wellenlängendiskriminator (22a bis 22h) ein optisches Filter aufweist, das eine optische Transmission besitzt, die sich entsprechend einer Wel­ lenlängenabweichung (Δλ) eines vorbestimmten Kanal­ signals (23a bis 23h) von der vordefinierten Wellenlän­ ge (λ) des vorbestimmten Kanalsignals (23x) innerhalb eines vorbestimmten Wellenlängenbereichs (λSUBx) mono­ ton ändert.

3. Wellenlängenüberwachungsvorrichtung (20) gemäß Anspruch 1, bei der jeder Wellenlängendiskriminator in der Reihe von Wellenlängendiskriminatoren (22a bis 22h) ein dis­ persives Element aufweist, und bei der jeder Detektor in der Reihe von Detektoren (24a bis 24h) einen Schlitzdetektor (34) aufweist, wobei jedes dispersive Element eine räumliche Position des Schlitzdetektors (34) entsprechend der Wellenlängenabweichung des vorbe­ stimmten Kanalsignals (23x) von der vordefinierten Wel­ lenlänge des vorbestimmten Kanalsignals innerhalb eines vorbestimmten Wellenlängenbereichs (λSUBx) beleuchtet.

4. Wellenlängenüberwachungsvorrichtung (20) gemäß Anspruch 3, bei der jeder Schlitzdetektor (34) zwei Hälften auf­ weist, wobei jede der Hälften durch das empfangene se­ lektiv transmittierte Signal gleich beleuchtet wird, wenn die Wellenlänge des vorbestimmten Kanalsignals (23x) gleich der vordefinierten Wellenlänge ist.

5. Wellenlängenüberwachungsvorrichtung (20) gemäß Anspruch 4, bei der die zwei Hälften ungleich beleuchtet werden, wenn die Wellenlänge des Komponentensignals von der vordefinierten Wellenlänge (λ) abweicht.

6. Verfahren zur Wellenlängenüberwachung für Kanalsignale (23a bis 23h) in einem Mehrwellenlängen-Lichtsignal (21), wobei jedes Kanalsignal eine vordefinierte Kanal­ wellenlänge (λ) und eine zugeordnete Leistung aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Empfangen des Mehrwellenlängen-Lichtsignals (21);
Kaskadieren des Mehrwellenlängen-Lichtsignals (21) zwi­ schen einer Reihe von Wellenlängendiskriminatoren (22a bis 22h);
selektives Transmittieren eines vorbestimmten der Ka­ nalsignale (23a bis 23h) entsprechend der Wellenlängen­ abweichung (Δλ) des vorbestimmten Kanalsignals (23x) von der vordefinierten Wellenlänge des vorbestimmten Kanalsignals (23x) an einem entsprechenden der Wellen­ längendiskriminatoren (22a bis 22h) in der Reihe;
Reflektieren der anderen Kanalsignale an dem entspre­ chenden der Wellenlängendiskriminatoren (22a bis 22h);
Erfassen des selektiv transmittierten Kanalsignals (23x) und Erzeugen eines Ausgangssignals (Ia bis Ih) ansprechend auf das selektiv transmittierte Signal;
Normieren des Ausgangssignals entsprechend der Leistung des vorbestimmten Kanalsignals (23x); und
Abbilden des normierten Ausgangssignals auf Wellenlän­ genabweichungen (Δλ) des vorbestimmten Kanalsignals (23x) von der vordefinierten Wellenlänge (λx).

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem der Schritt des se­ lektiven Transmittierens eines vorbestimmten der Kanal­ signale (23a bis 23h) das monotone Variieren der opti­ schen Transmission des vorbestimmten Kanalsignals ent­ sprechend der Wellenlängenabweichung (Δλ) des vorbe­ stimmten Kanalsignals (23x) von der vordefinierten Wel­ lenlänge (λ) des vorbestimmten Kanalsignals umfaßt, und bei dem das Ausgangssignal auf die Stärke des selektiv transmittierten Kanalsignals (23x) anspricht.

8. verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem der Schritt des Ab­ bildens des normierten Ausgangssignals das Zuführen ei­ nes Kalibrierungssignals zu jedem Wellenlängendiskrimi­ nator (22a bis 22h) in der Reihe, das Wobbeln der Wel­ lenlänge des Kalibrierungssignals innerhalb eines vor­ bestimmten Wellenlängenbereichs (λSUBx) und das -Auf­ zeichnen des Ausgangssignals (Ix) bei mehreren Wellen­ längen des Kalibrierungssignals umfaßt.

9. Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem der Schritt des se­ lektiven Transmittierens eines vorbestimmten der Kanal­ signale (23x) das Dispergieren des vorbestimmten der Kanalsignale (23x) auf einen räumlichen Ort entspre­ chend der Wellenlängenabweichung (Δλ) des vorbestimmten Kanalsignals (23x) von der vordefinierten Wellenlänge (λ) des vorbestimmten Kanalsignals (23x) umfaßt.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem das Ausgangssignal (Ix) auf den räumlichen Ort des dispergierten Signals anspricht.