DE4427090A1 - Optical signal transmission system for FM signals - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine optische Sendeeinrichtung für frequenzmodulierte Signale.The invention relates to an optical transmission device for frequency modulated signals.
Frequenzmodulierte optische Signale werden z. B. in einem aus EP-A-0 554 736 bekannten optischen Übertragungssystem übertragen. Dort wird ein FSK-moduliertes optisches Signal über einen bei der Betriebswellenlänge dispersionsbehafteten Lichtwellenleiter gesendet und einem auf den Intensitätsverlauf seines optischen Eingangssignal ansprechenden optischen Empfänger zugeführt.Frequency-modulated optical signals are e.g. B. in one EP-A-0 554 736 known optical transmission system. There, an FSK-modulated optical signal is transmitted to the Operating wavelength of dispersion-prone optical waveguide sent and one on the intensity curve of its optical Input signal responsive optical receiver supplied.
Ein FSK-moduliertes optisches Signal, also ein in seiner optischen Frequenz umgetastetes optisches Signal (Frequency-Shift-Keying, FSK), wird z. B. dadurch erzeugt, daß ein Laser durch einen Strom mit geringem Modulationshub direkt moduliert wird. Bei dieser direkten Modulation des Lasers tritt neben der gewünschten Frequenzmodulation im optischen Signal eine zusätzliche, gegebenenfalls unerwünschte Amplitudenmodulation auf. An FSK-modulated optical signal, i.e. one in its optical Frequency shift keyed optical signal (frequency shift keying, FSK), z. B. generated by a laser by a current is modulated directly with a small modulation stroke. At this Direct modulation of the laser occurs in addition to the desired one Frequency modulation in the optical signal an additional, possibly unwanted amplitude modulation.
Ferner ist aus H. Burkhard et al: "Multigigabit-per-second standard-fiber transmission by injection-locked directly modulated lasers", Optical Fiber Communication OFC′94, 22. bis 25. Februar 1994, San Jose, Kalifornien, Technical Digest Volume 4 eine Einrichtung bekannt, die ein amplitudenmoduliertes optisches Signal aussendet. In Fig. 1 ist ein experimenteller Aufbau gezeigt, bei dem durch Injektion von Licht eines "master" Lasers in einen direkt modulierten "slave" Laser ein unerwünschter "chirp" soweit reduziert werden kann, daß aus dem "slave" Laser nur amplitudenmoduliertes Licht austritt. Unter "chirp" ist die mit der Amplitudenmodulation einhergehende Frequenzmodulation zu verstehen. Dem "master" Laser wird dafür ein Gleichstrom zugeführt. Liegen die optischen Frequenzen beider Laser innerhalb eines festgelegten Bereiches, rastet die optische Frequenz des "slave" Lasers in die optische Frequenz des "master" Lasers ein. Dies ist allgemein als "Injection Locking" bekannt. Mit diesem Aufbau wird ein amplitudenmoduliertes optisches Signal ausgesendet. Ein frequenzmoduliertes optisches Signal tritt nicht auf.Furthermore, from H. Burkhard et al: "Multigigabit-per-second standard-fiber transmission by injection-locked directly modulated lasers", Optical Fiber Communication OFC'94, February 22 to 25, 1994, San Jose, California, Technical Digest Volume 4 a device known that emits an amplitude-modulated optical signal. In Fig. 1, an experimental setup is shown, can be reduced in the "slave" by injection of light of a "master" Lasers in a directly modulated laser, an undesired "chirp" to the extent that emerges from the "slave" laser only amplitude modulated light . "Chirp" means the frequency modulation associated with the amplitude modulation. For this purpose, a direct current is fed to the "master" laser. If the optical frequencies of both lasers are within a defined range, the optical frequency of the "slave" laser snaps into the optical frequency of the "master" laser. This is commonly known as "injection locking". With this structure, an amplitude-modulated optical signal is emitted. A frequency-modulated optical signal does not occur.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Sendeeinrichtung für frequenzmodulierte optische Signale anzugeben, bei der die unerwünschte Amplitudenmodulation im ausgesendeten optischen Signal deutlich reduziert ist. Eine die Aufgabe lösende optische Sendeeinrichtung ist Gegenstand des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. The invention has for its object an optical Transmission device for frequency-modulated optical signals specify where the unwanted amplitude modulation in emitted optical signal is significantly reduced. A the Objective optical transmission device is the subject of Claim 1. Advantageous embodiments of the invention are in specified in the subclaims.
Ein Vorteil der Erfindung ist, daß bei Verwendung der optischen Sendeeinrichtung in dem optischen Übertragungssystem gemäß EP-A-0 554 736, die Streckenlänge, über die ein optisches Signal hoher Bitfolgefrequenz übertragbar ist, gegenüber Systemen, die amplitudenmodulierte Signale übertragen, verlängert werden kann.An advantage of the invention is that when using the optical Transmitting device in the optical transmission system according to EP-A-0 554 736, the route length over which an optical signal high bit rate is transferable compared to systems that transmit amplitude-modulated signals, can be extended.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described with reference to the drawings explained. Show it:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer optischen Sendeeinrichtung und Fig. 1 shows a first embodiment of an optical transmitter and
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer optischen Sendeeinrichtung. Fig. 2 shows a second embodiment of an optical transmitter.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer optischen Sendeeinrichtung für frequenzmodulierte optische Signale gezeigt. Sie hat zwei Laser 1, 2, zwei Steuereinrichtungen 4, 5, zwei Verbindungsleitungen 8, 9, drei polarisationserhaltende Lichtwellenleiter 6, 7, 12, einen optischen Isolator 3 und eine Ankoppeleinrichtung 11. Die Laser 1, 2 sind z. B. DFB-Halbleiterlaser, die üblicherweise als komplettes Lasermodul erhältlich sind. Ein Lasermodul hat u. a. eine Stromregelung für den Laserstrom und eine Regelung für die Temperatur des Lasers. In einem Lasermodul ist ein Lichtwellenleiter an eine erste Stirnfläche des Lasers gekoppelt, so daß das vom Laser austretende Licht in den Lichtwellenleiter eingekoppelt wird. An der dieser Stirnfläche gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche tritt ebenfalls Licht aus, das von einer Monitordiode detektiert wird. Dadurch kann die optische Leistung des Laserlichts geregelt werden. In Fig. 1 ist ein Lichtwellenleiter, in den das an der ersten Stirnfläche des Lasers austretende Licht eingekoppelt wird, z. B. der am Ausgang 13 des ersten Lasers angeschlossene erste Lichtwellenleiter 6 oder der am Ausgang 10 des zweiten Lasers 2 angeschlossene dritte Lichtwellenleiter 12. In Fig. 1 a first embodiment is shown of an optical transmitting means for frequency-modulated optical signals. It has two lasers 1 , 2 , two control devices 4 , 5 , two connecting lines 8 , 9 , three polarization-maintaining optical fibers 6 , 7 , 12 , an optical isolator 3 and a coupling device 11 . The lasers 1 , 2 are e.g. B. DFB semiconductor lasers, which are usually available as a complete laser module. A laser module has, among other things, a current control for the laser current and a control for the temperature of the laser. In a laser module, an optical waveguide is coupled to a first end face of the laser, so that the light emerging from the laser is coupled into the optical waveguide. Light, which is detected by a monitor diode, also emerges on the second end face opposite this end face. This allows the optical power of the laser light to be regulated. In Fig. 1 is an optical fiber into which the light emerging at the first end face of the laser is coupled, for. B. the first optical fiber 6 connected to the output 13 of the first laser 6 or the third optical fiber 12 connected to the output 10 of the second laser 2 .
Das vom ersten Laser 1 ausgesendete Licht hat eine erste optische Frequenz ν₁ und das vom zweiten Laser 2 ausgesendete Licht hat eine zweite optische Frequenz ν₂. Die Laser 1, 2 sind so gewählt, daß deren optische Frequenzen ν₁, ν₂ innerhalb eines festgelegten Bereichs liegen; die optischen Frequenzen ν₁, ν₂ können gleich oder eng benachbart (z. B. einige 10 GHz Differenz) sein, d. h. ν₁ = ν₂ oder ν₁ ≈ ν₂. Die optischen Frequenzen ν₁, ν₂ können beispielsweise im Bereich um 1500 nm oder im Bereich um 1300 nm liegen.The light emitted by the first laser 1 has a first optical frequency ν₁ and the light emitted by the second laser 2 has a second optical frequency ν₂. The lasers 1 , 2 are chosen so that their optical frequencies ν₁, ν₂ are within a specified range; the optical frequencies ν₁, ν₂ may be the same or closely adjacent (e.g. some 10 GHz difference), ie ν₁ = ν₂ or ν₁ ≈ ν₂. The optical frequencies ν₁, ν₂ can for example be in the range around 1500 nm or in the range around 1300 nm.
Das vom ersten Laser 1 ausgesendete Licht wird über den ersten Lichtwellenleiter 6 dem optischen Isolator 3 zugeführt, der Licht, das sich entgegen der Richtung des vom ersten Laser 1 ausgesendeten Lichts ausbreitet, sperrt. Vom optischen Isolator 3 ausgehend wird das vom ersten Laser 1 ausgesendete Licht über den zweiten Lichtwellenleiter 7 der Ankoppeleinrichtung 11 und damit dem zweiten Laser 2 zugeführt. Durch die Ankoppeleinrichtung 11 wird das vom ersten Laser 1 ausgesendete Licht in den zweiten Laser 2 eingekoppelt und zwar in dessen zweite Stirnfläche.The light emitted by the first laser 1 is fed via the first optical waveguide 6 to the optical isolator 3 , which blocks light that propagates against the direction of the light emitted by the first laser 1 . Starting from the optical isolator 3 , the light emitted by the first laser 1 is fed via the second optical waveguide 7 to the coupling device 11 and thus to the second laser 2 . The coupling device 11 couples the light emitted by the first laser 1 into the second laser 2, specifically in its second end face.
Damit das möglich ist, ist ein Lasermodul zu schaffen, das an Stelle der Monitordiode die Ankoppeleinrichtung 11 hat. Licht für die Monitordiode kann bei einem solchen Lasermodul z. B. aus dem zweiten Lichtwellenleiter 7 ausgekoppelt werden. Dadurch kann auch hier die optische Leistung des aus dem Laser austretenden Lichts geregelt werden. An den Laser 2 sind somit zwei Lichtwellenleiter 7, 12 gekoppelt.To make this possible, a laser module has to be created which has the coupling device 11 instead of the monitor diode. Light for the monitor diode in such a laser module z. B. are coupled out of the second optical fiber 7 . As a result, the optical power of the light emerging from the laser can also be regulated here. Two optical fibers 7 , 12 are thus coupled to the laser 2 .
Die erste Steuereinrichtung 4 ist über die erste Verbindungsleitung 9 mit dem ersten Laser 1 verbunden und die zweite Steuereinrichtung 5 ist über die zweite Verbindungsleitung 8 mit dem zweiten Laser 2 verbunden. Vorzugsweise liefert die erste Steuereinrichtung 4 einen durch ein Datensignal modulierten Strom, der dem ersten Laser 1 über die erste Verbindungsleitung 9 zugeführt wird, so daß das Licht des ersten Lasers 1 in seiner optischen Frequenz ν₁ moduliert ist. Der Betrag des Stroms, den die Steuereinrichtung 4 liefert, ist so gewählt, daß ein frequenzmoduliertes optisches Signal entsteht. Die Steuerung des ersten Lasers 1 erfolgt hier also gemäß einem Datensignal. Ist das Datensignal ein Digitalsignal erzeugt der erste Laser 1 als frequenzmoduliertes Signal ein FSK-moduliertes Licht, das wie bereits erwähnt eine unerwünschte Amplitudenmodulation haben kann. Dieses FSK-modulierte Licht wird über die Koppelmittel (3, 6, 7, 11) dem zweiten Laser 2 zugeführt.The first control device 4 is connected to the first laser 1 via the first connecting line 9 and the second control device 5 is connected to the second laser 2 via the second connecting line 8 . Preferably, the first control device 4 supplies a current modulated by a data signal, which is fed to the first laser 1 via the first connecting line 9 , so that the light of the first laser 1 is modulated ν₁ in its optical frequency. The amount of current that the control device 4 supplies is selected so that a frequency-modulated optical signal is produced. The control of the first laser 1 takes place here according to a data signal. If the data signal is a digital signal, the first laser 1 generates an FSK-modulated light as a frequency-modulated signal, which, as already mentioned, can have an undesired amplitude modulation. This FSK-modulated light is fed to the second laser 2 via the coupling means ( 3 , 6 , 7 , 11 ).
Die zweite Steuereinrichtung 5 liefert vorzugsweise einen Gleichstrom, der dem zweiten Laser 2 über die zweite Verbindungsleitung 8 zugeführt wird. Dadurch, daß der zweite Laser 2 durch einen Gleichstrom gesteuert wird, sendet der zweite Laser 2 Licht konstanter Intensität aus, d. h. die optische Leistung des ausgesendeten Lichts ist konstant. Der Betrag der Intensität ist durch den Betrag des Gleichstroms einstellbar.The second control device 5 preferably supplies a direct current which is fed to the second laser 2 via the second connecting line 8 . Because the second laser 2 is controlled by a direct current, the second laser 2 emits light of constant intensity, ie the optical power of the emitted light is constant. The amount of the intensity can be set by the amount of the direct current.
Beide Steuereinrichtungen 4, 5 haben zum einen die Aufgabe, den jeweils an sie angeschlossenen Laser 1, 2 gemäß einem Signal (Datensignal, Gleichstrom) zu steuern, und zum anderen die optische Leistung des von den Lasern ausgesendeten Lichts auf einen vorgegebenen Wert zu regeln. Sie haben somit eine Steuer- und Regelfunktion.Both control devices 4 , 5 have the task, on the one hand, of controlling the laser 1 , 2 respectively connected to them according to a signal (data signal, direct current), and, on the other hand, of regulating the optical power of the light emitted by the lasers to a predetermined value. They therefore have a control function.
Bedingt durch die Injektion von Licht (Injection Locking) folgt die zweite optische Frequenz ν₂ des vom zweiten Laser 2 ausgesendeten Lichts der ersten optischen Frequenz ν₁ des vom ersten Laser 1 ausgesendeten Lichts. Am Ausgang 10 des zweiten Lasers 2 tritt ein FSK-moduliertes Licht konstanter Intensität aus, dessen Frequenz durch den ersten Laser 1 geprägt ist, und dessen Intensität durch den zweiten Laser 2 vorgegeben ist. Diese optische Sendeeinrichtung sendet also ein FSK-moduliertes optisches Licht aus, bei dem die unerwünschte Amplitudenmodulation unterdrückt ist.Due to the injection of light (Injection Locking), the second optical frequency ν₂ of the light emitted by the second laser 2 follows the first optical frequency ν₁ of the light emitted by the first laser 1 . At the output 10 of the second laser 2 , an FSK-modulated light of constant intensity emerges, the frequency of which is characterized by the first laser 1 , and the intensity of which is predetermined by the second laser 2 . This optical transmission device therefore emits an FSK-modulated optical light in which the undesired amplitude modulation is suppressed.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der optischen Sendeeinrichtung ist in Fig. 2 gezeigt. Sie hat ebenfalls zwei Laser 1, 2, zwei Steuereinrichtungen 4, 5, Lichtwellenleiter 6, 7, 12 und einen optischen Isolator 3. Deren Funktionen und Wirkungsweisen wurden bereits in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, so daß an dieser Stelle auf eine Beschreibung verzichtet wird. Außerdem hat die optische Sendeeinrichtung in Fig. 2 einen Koppler 21, der drei Anschlüsse 22, 23, 24 hat, und einen vierten Lichtwellenleiter 27. Das vom ersten Laser 1 ausgesendete Licht wird über die Lichtwellenleiter 6, 7 und den optischen Isolator 3 dem zweiten Ausgang 24 des Kopplers 21 zugeführt. Am ersten Anschluß 23 tritt dieses Licht in den dritten Lichtwellenleiter 12 ein und wird somit dem Anschluß 10 des zweiten Lasers 2 zugeführt. In diesem dritten Lichtwellenleiter 12 breiten sich also zwei gegenläufige Lichtwellen aus, die sich gegenseitig nicht stören: Eine dem zweiten Laser 2 zugeführte und eine von ihm ausgesendete Lichtwelle, die am dritten Anschluß 22 dem vierten Lichtwellenleiter 27 zugeführt wird.A second exemplary embodiment of the optical transmission device is shown in FIG. 2. It also has two lasers 1 , 2 , two control devices 4 , 5 , optical fibers 6 , 7 , 12 and an optical isolator 3 . Their functions and modes of operation have already been described in connection with FIG. 1, so that a description is not given here. In addition, the optical transmission device in Fig 2 has. A coupler 21, the three terminals 22, 23, 24 has, and a fourth light waveguide 27. The light emitted by the first laser 1 is fed via the optical fibers 6 , 7 and the optical isolator 3 to the second output 24 of the coupler 21 . At the first connection 23 this light enters the third optical waveguide 12 and is thus supplied to the connection 10 of the second laser 2 . Two opposing light waves, which do not interfere with each other, thus propagate in this third optical waveguide 12 : one light wave fed to the second laser 2 and one emitted by it, which is fed to the fourth optical waveguide 27 at the third connection 22 .
Vorteilhaft an diesem Ausführungsbeispiel ist, daß für den zweiten Laser 2 ein herkömmliches Lasermodul verwendet werden kann. Eine Ankoppeleinrichtung 11 wie in Fig. 1 ist nicht notwendig.An advantage of this embodiment is that a conventional laser module can be used for the second laser 2 . A coupling device 11 as in FIG. 1 is not necessary.
Auch in diesem zweiten Ausführungsbeispiel liefert die erste Steuereinrichtung 4 vorzugsweise einen durch ein Datensignal modulierten Strom und die zweite Steuereinrichtung 5 vorzugsweise einen Gleichstrom. Dadurch wird auch hier ein FSK-moduliertes optisches Signal konstanter Amplitude erzeugt, das am dritten Anschluß 22 des Kopplers 21 austritt. In this second exemplary embodiment too, the first control device 4 preferably supplies a current modulated by a data signal and the second control device 5 preferably supplies a direct current. As a result, an FSK-modulated optical signal of constant amplitude is also generated here, which exits at the third connection 22 of the coupler 21 .
Alternativ dazu gibt es eine weitere Möglichkeit für die Steuerung
der Laser 1, 2 durch die Steuereinrichtungen 4, 5:
Die erste Steuereinrichtung 4 und die zweite Steuereinrichtung 5
liefern jeweils einen durch ein Datensignal modulierten Strom.
Dadurch kann im ersten Laser 1 ein optisches Signal mit
definierter Frequenzmodulation und im zweiten Laser 2 ein
optisches Signal mit definierter Amplitudenmodulation erzeugt
werden.As an alternative to this, there is another possibility for the control of the lasers 1 , 2 by the control devices 4 , 5 :
The first control device 4 and the second control device 5 each deliver a current modulated by a data signal. As a result, an optical signal with a defined frequency modulation can be generated in the first laser 1 and an optical signal with a defined amplitude modulation in the second laser 2 .
Die erste Steuereinrichtung 4 liefert dabei immer einen Strom, der den ersten Laser 1 so steuert, daß ein frequenzmoduliertes optisches Signal erzeugt wird. Dies geschieht, wie bereits erwähnt, durch einen Strom mit geringem Modulationshub.The first control device 4 always supplies a current which controls the first laser 1 in such a way that a frequency-modulated optical signal is generated. As already mentioned, this is done by a current with a small modulation stroke.
Claims (6)
- - bei der zwei Laser (1, 2) und Koppelmittel (3, 6, 7, 11, 12, 21), durch die Licht des ersten Lasers (1) in den zweiten Laser (2) einkoppelbar ist, vorhanden sind,
- - bei der durch eine erste Steuereinrichtung (4) Licht des ersten Lasers (1) in seiner optischen Frequenz (ν₁) modulierbar ist,
- - bei der durch eine zweite Steuereinrichtung (5) Licht des zweiten Lasers (2) in seiner Intensität einstellbar ist, und
- - bei der Licht des zweiten Lasers (2) in seiner optischen Frequenz durch die optische Frequenz (ν₁) des vom ersten Laser (1) ausgesendeten Lichts geprägt ist.
- there are two lasers ( 1 , 2 ) and coupling means ( 3 , 6 , 7 , 11 , 12 , 21 ) through which light from the first laser ( 1 ) can be coupled into the second laser ( 2 ),
- - The light of the first laser ( 1 ) can be modulated in its optical frequency (ν₁) by a first control device ( 4 ),
- - The intensity of the light of the second laser ( 2 ) can be adjusted by a second control device ( 5 ), and
- - In the light of the second laser ( 2 ) is shaped in its optical frequency by the optical frequency (ν₁) of the light emitted by the first laser ( 1 ).
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