DE19910041A1 - Verfahren und Anordnung zur Einstellung der Verkippung eines optischen Datensignals - Google Patents

Abstract

Die Verkippung eines mehrkanaligen/breitbandigen optischen Datensignals (DS) wird geändert, indem ein Kompensations-Pumpsignal (PS) in eine dispersionskompensierende Faser (DCF) eingespeist wird, dessen Amplitude und Frequenz so gewählt sind, daß eine gewünschte Verkippung des optischen Datensignals (DS) erzielt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung, insbe­ sondere zur Kompensation, der Verkippung eines mehrkanali­ gen/breitbandigen optischen Datensignals und eine hierzu ge­ eignete Anordnung.

In eine optische Übertragungsstrecke eingesetzte optische Verstärker verarbeiten üblicherweise sämtliche in einer Faser übertragenen Kanäle. Um Qualitätsunterschiede der mehrkanali­ gen Signale (Wellenlängen-Multiplexsignale) am Streckenende zu vermeiden, müssen die Verstärker die einzelnen Kanäle mög­ lichst gleich behandeln, d. h., daß am Streckenende ein mög­ lichst flacher Pegelverlauf - eine geringe Verkippung - er­ zielt wird. Entsprechendes gilt für breitbandige Signale.

Häufig weisen die Streckenabschnitte nicht alle die gleichen Dämpfungen auf, dann werden die Verstärker zwangsläufig mit unterschiedlichen Eingangsleistungen betrieben. Sie müssen daher einen angemessenen Eingangspegelbereich und einen ent­ sprechenden Verstärkungsbereich aufweisen. Ohne zusätzliche Maßnahmen verkippt jedoch das Gewinnspektrum eines mit Ionen aus der Gruppe der seltenen Erden dotierten Faserverstärkers bei einer Änderung des Gewinns, d. h. bei einem geänderten Eingangspegel und gleichzeitig konstant gehaltener Ausgangs­ leistung.

Aus der Anmeldung PCT/DE98/03254 ist ein Verfahren bekannt, bei dem durch einen oder mehrere Pumplaser Licht in eine Glasfaser eingespeist wird, um einen von der Wellenlänge un­ abhängigen gleichförmigen Pegelverlauf eines breitbandigen Wellenlängen-Multiplexsignals zu erzielen.

In bisher eingesetzten Wellenlängen-Multiplex-Übertragungs­ systemen wird das Problem der Gewinnspektrum-Verkippung bei­ spielsweise durch eine Einschränkung des zulässigen Signalpe­ gel-Bereichs an den Eingängen der optischen Faserverstärker in Grenzen gehalten.

Eine weitere Lösung des Problems ist durch die Verwendung zwei- oder mehrstufiger Verstärker möglich. So lassen sich in einem zweistufigen Verstärker die einzelnen Verstärkerstufen so einstellen, daß sie deren Gewinnverkippungen in der Summe zumindest teilweise kompensieren. Eine weitere Kompensation kann durch Filter erfolgen. Solche Verstärker sind beispiels­ weise aus IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 8, No. 9, Sept. 1996, pages 1148 bis 1150 oder aus dem Patent US 5,664,131 bekannt.

Aus der japanischen Anmeldung 08248455 ist ein Verstärker mit zwei Verstärkerstufen bekannt, zwischen denen ein Dämpfungs­ glied angeordnet ist. Durch unterschiedliche Verstärkungs­ werte der beiden Verstärkerstufen wird eine Änderung der Ge­ winnverkippung ermöglicht, wobei das Dämpfungsglied wieder dazu dient, einen gewünschten Ausgangspegel zu erzielen. Eine Erhöhung der Dämpfung zwischen den Stufen verschlechtert je­ doch die Rauscheigenschaften des Verstärkers.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Verkippung eines optischen Datensignals geändert werden kann. Außerdem ist ein geeignet ausgebildeter Verstär­ ker zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Übertragungssysteme mit Kanaldatenraten von 10 GBit/s und darüber hinaus benötigen zum Ausgleich von Laufzeitverzerrun­ gen, die das Datensignal in der Übertragungsphase erfährt, Dispersionskompensatoren. Zur Kompensation können Disper­ sionskompensierende Fasern (DCF) verwendet werden. Diese kann in die Übertragungsstrecke eingebaut werden.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Ein geeigneter Verstärker ist in einem unabhängigen Anspruch angegeben.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine ohnehin benötigte dispersionskompensierende Faser gleichzeitig zur Kompensation der Gewinnverkippung verwendet wird, da das Hinzufügen eines Dämpfungsgliedes die Rauscheigenschaften des Verstärkers ver­ schlechtert.

Besonders vorteilhaft ist es, die dispersionskompensierende Faser (DCF) zwischen zwei Verstärkerstufen eines Verstärkers einzufügen, da sie sonst die Dämpfung der Streckenabschnitte erhöht.

Um die Rauschleistung möglichst gering zu halten, ist es vor­ teilhaft, die stimulierte Raman-Streuung mit Hilfe eines ent­ gegengesetzt zur Ausbreitungsrichtung des Datensignals lau­ fenden Pumpsignales zu erzeugen. Die mit unterschiedlichen Leistungen gepumpte DCF wirkt wie ein Filter, dessen Fre­ quenzgang sich durch Veränderung der Pumpleistung und der Pumpfrequenz abstimmen läßt.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher er­ läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer Anordnung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens,

Fig. 2 eine Variante dieser Anordnung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verstärkers,

Fig. 4 den Verlauf der Raman-Verstärkung in Abhängigkeit vom Frequenzunterschied zwischen Pumpsignal und ge­ pumptem Signal und

Fig. 5 und 6 Beispiele für einen verkippten und einen kor­ rigierten Gewinnverlauf des Verstärkers.

Fig. 1 zeigt eine dispersionskompensierende Faser DCF, die Teil einer Übertragungsstrecke sein kann oder aber auch am Ende einer Übertragungsstrecke an eine übliche Glasfaser FI angeschaltet ist. Das andere Ende der dispersionskompensie­ renden Faser ist mit einer Koppeleinrichtung KE, vorzugsweise einem optischen Filter, verbunden. Über die Koppeleinrichtung wird von einer Lichtquelle LA, beispielsweise einem Laser, ein Kompensations-Pumpsignal PS in die dispersionskompensie­ rende Faser eingespeist. Die Leistung des Pumpsignals ist einstellbar.

Entsprechend Fig. 4 wird durch das Einspeisen, eines Pumpsig­ nals, das eine höhere Frequenz als ein übertragenes optisches Datensignal DS aufweist, eine Verstärkung des Datensignals erzielt. Die Verstärkung G (Gewinn) wird zunächst mit zuneh­ mendem Frequenzabstand FS in THz (Terrahertz) zwischen Pump­ signal und Datensignal größer - dies ist der übliche Arbeits­ bereich - und fällt dann steil ab. Außerdem ist die Verstär­ kung von der Einspeisungslänge und von der Leistung der Lichtquelle abhängig. Bei einem breitbandigen optischen Sig­ nal wie einem Wellenlängen-Multiplexsignal werden deshalb die einzelnen Kanäle unterschiedlich verstärkt. Eine durch die Übertragungsstrecke und/oder einen vor- oder nachgeschalteten Verstärker V verursachte Verkippung kann deshalb durch das Pumpsignal ausgeglichen werden. Die Änderung der Frequenz des Pumpsignals kann ebenfalls zweckmäßig sein, ist aber tech­ nisch aufwendiger. Die Frequenz des Pumpsignals bestimmt etwa den Drehpunkt der Verkippung.

Die in Fig. 4 dargestellte Verstärkungskennlinie ist dreh­ symmetrisch, d. h. daß durch Einspeisen eines Pumpsignals mit niedriger Frequenz jetzt eine Verkippung in entgegengesetzter Richtung erfolgt, die allerdings mit einer Dämpfung des Da­ tensignals einhergeht. Eine Lichtquelle, die eine Verschie­ bung der Frequenz des Pumpsignals ermöglicht, kann unter­ schiedliche Bereiche der Verstärkungskennlinie nutzen. Werden zwei Lichtquellen mit unterschiedlichen Frequenzen ihrer Pumpsignale genutzt, so können die Verstärkung und Verkippung in einem weiten Bereich geregelt werden. Fig. 2 zeigt eine solche Anordnung mit zwei Lichtquellen LA1 und LA2, die zwei Pumpsignale PS1 und PS2 einspeisen.

Die Einspeisung sollte stets entgegen der Übertragungsrich­ tung erfolgen, um ein optimales Rauschverhalten zu erreichen.

Fig. 3 zeigt einen optischen Verstärker mit zwei Verstärker­ stufen V1 und V2, deren Gewinn oder, deren Ausgangsleistung einstellbar ist oder geregelt wird. Dabei soll meist ein be­ stimmter Ausgangspegel des gesamten Verstärkers erreicht wer­ den. Durch Einstellen unterschiedlicher Verstärkungen der er­ sten Verstärkerstufe V1 und der zweiten Verstärkerstufe V2 bei gleichbleibender Gesamtverstärkung kann die Verkippung bereits geändert werden. Durch die Steuerung der DCF ist eine erweiterte Einstellung der Verkippung in weiten Bereichen bei unterschiedlichen Verstärkungen möglich.

Die Verkippung kann selbstverständlich auch geregelt werden, indem zumindest über ein frequenzabhängiges Element das Aus­ gangssignal des Gesamtverstärkers überwacht wird. Hier wird ein Teil des Ausgangssignals über einen Meßkoppler MK ausge­ koppelt und über zwei Filter, F1 und F2, sowie über hier nicht dargestellte optoelektrische Wandler und Gleichrichter einer Regeleinrichtung RE zugeführt. Das Filter F1 ist als Bandpaß für beispielsweise vier "rote" Wellenlängenmultiplex- Kanäle mit größerer Wellenlänge konzipiert, während das zweite Filter F2 vier "blaue" Wellenlängenmultiplex-Kanäle mit kleinerer Wellenlänge durchläßt. Das Pumpsignal wird so geregelt, daß die Gesamtleistung beider Teilbänder gleich ist oder einem gewünschten Verhältnis entspricht.

Diese Regelung arbeitet auch bei unterschiedlichen Aus­ gangspegeln, wobei dieser meistens durch eine hier nicht dar­ gestellte Regelung der zweiten Verstärkerstufe konstant ge­ halten wird.

In Fig. 5 ist die Wirkungsweise des Pumpsignals PS darge­ stellt. Ein Datensignal DS mit stark unterschiedlichen Pegeln P der einzelnen WDM-Kanäle (linkes Diagramm) wird durch ein Pumpsignal mit höherer Frequenz dermaßen beeinflußt, daß die schwächsten Signale am stärksten verstärkt werden (mittleres Diagramm). Das Resultat ist ein Ausgangssignal DSV, dessen Kanäle gleiche Pegel aufweisen. Sind die Pegelunterschiede dagegen nicht so gravierend, reicht ein Pumpsignal mit klei­ nerer Energie aus, wie in Fig. 6 dargestellt, um die Pege­ lunterschiede auszugleichen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Einstellung der Verkippung eines breitbandi­ gen optischen Datensignals (DS) dadurch gekennzeichnet, daß in eine dispersionskompensierende Faser (DCF) mindestens ein Kompensations-Pumpsignal (PS) eingespeist wird, dessen Amplitude und Frequenz so gewählt sind, daß eine gewünschte Verkippung des optischen Datensignals (DS) erzielt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Kompensations-Pumpsignal (PS1) mit einer Pumpfrequenz oberhalb der Frequenz und ein zweites Kompensa­ tions-Pumpsignal (PS2) mit einer Frequenz unterhalb des Fre­ quenzbandes des optischen Signals (OS) eingespeist werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensations-Pumpsignal (PS, PS1, PS2) entgegen der Übertragungsrichtung des optischen Signals (OS) eingekoppelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Kompensations-Pumpsignals (PS, PS1, PS2) geregelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensations-Pumpsignal (PS) zwischen zwei geregel­ ten Verstärkernstufen (V1, V2) in die dispersionskompensie­ rende Faser (DCF) eingespeist wird.

6. Optischer Verstärker, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkerstufe (V2) eine dispersionskompensierende Faser (DCF) vor- oder nachgeschaltet ist und daß eine einstellbare Pumpquelle (LA) vorgesehen ist, die ein Kompensations-Pumpsignal (PS) in die dispersionskompensie­ rende Faser (DCF) einspeist.

7. Optischer Verstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Verstärkerstufen (V1, V2) vorgesehen sind und daß die dispersionskompensierende Faser (DCF) zwischen den Verstärkerstufen (V1, V2) angeordnet ist.

8. Optischer Verstärker nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisung des Kompensations-Pumpsignals (PS) entge­ gen der Übertragungseinrichtung des optischen Datensignals (OS) erfolgt.

9. Optischer Verstärker nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regeleinrichtung (RE) vorgesehen ist, der über eine frequenzselektive Meßeinrichtung (F1, F2) ein dem Ausgangs­ signal des Verstärkers entsprechendes Meßsignal zugeführt wird, das die Verkippung des optischen Datensignals (DS) ge­ regelt wird.

10. Optischer Verstärker nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Koppeleinrichtung (KE) für die Einspeisung des Kom­ pensations-Pumpsignals (PS) eine Filteranordnung vorgesehen ist.