-
Gebiet der
Erfindung
-
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet
der Verarbeitung eines optischen Signals. Genauer gesagt betrifft
die Erfindung die Regenerierung eines optischen Informationsübertragungssignals.
-
Technischer
Hintergrund
-
8 zeigt
sehr schematisch einen Regenerator 20, in den ein von einer Übertragungsleitung
L kommendes Signal eingespeist wird. Die Funktion des Regenerators
ist, das Signal zu regenerieren, indem er es neu verstärkt, neu
formt und wieder in Phase bringt. Diese Funktion ist bekannt unter
der Bezeichnung 3R-Wiederherstellung für „Reamplification, Reshaping,
Retiming". Die Regenerierung
kann auch nur bestimmte, der Regenerierungsfunktionen, z.B. die
Neuformung oder die Neuverstärkung,
umfassen. Der Regenerator 20 umfasst einen Detektor 21,
der das empfangene optische Signal in ein elektrisches Signal wandelt,
das die Modulation des optischen Signals trägt, ein Taktwiedergewinnungsmittel 22 zum
Wiederherstellen des Taktsignals des Signals, ein Mittel 23 zur
Wiederherstellung der Form der Modulation des von der Leitung L
empfangenen Signals und schließlich
einen Modulator 24, der einerseits eine Trägerwelle
von einem gestrichelt dargestellten Lokaloszillator 100 und
das neu geformte elektrische Signal von dem Mittel 23 zur
Wiederherstellung der Form der Modulation des auf der Leitung L
empfangenen Signals empfängt,
um am Ausgang ein wiederhergestelltes weitergesendetes Signal zu ergeben.
-
Man stellt fest, dass bei dieser
Vorrichtung 20 die Trägerwelle
des weitergesendeten Signals lokal wieder hergestellt wird und sich
deshalb von der ursprünglichen
Trägerwelle
durch Veränderungen von
Eigenschaften wie etwa der Wellenlänge, die geringfügig anders
sein kann, selbst wenn die zwei Wellenlängen den gleichen nominellen
Wert haben, der Polarisation, der Phase unterscheiden kann.
-
Ein anderes Ausführungsbeispiel ist beschrieben
in dem Patent US-A-S 781 326 der Anmelderin, erteilt am 14.07.1998
(
EP 813 097 A1 ).
Die in diesem Patent beschriebene Erfindung hat die Aufgabe, eine
rein optische Regenerationsvorrichtung vorzuschlagen, d.h. ohne
optisch-elektrische und entgegengesetzte Wandlung.
-
Die Vorrichtung zur Formung eines
binären Eingangssignals
in Form einer ersten, zwischen hohen und niedrigen Leistungspegeln
modulierten optischen Welle umfasst:
- – eine erste
Stufe zum Liefern, in Abhängigkeit von
dem Eingangssignal, eines modulierenden optischen Signals in Form
einer zweiten optischen Welle mit festgelegter Wellenlänge, die
zwischen ersten und zweiten Leistungsniveaus moduliert ist, wobei
die höheren
unter den ersten und zweiten Niveaus stabilisiert sind, so dass
sie wenig von Fluktuationen der niedrigen und hohen Niveaus des
Eingangssignals abhängen,
und
- – eine
zweite Stufe mit einer interferometrischen Struktur, die an die
erste Stufe gekoppelt ist, um das modulierende Signal zu empfangen
und konstruiert ist, um ein Ausgangssignal zu liefern, das aus einer
konstruktiven bzw. destruktiven Interferenz zwischen ersten und
zweiten Hilfswellen resultiert, wenn die Leistung des modulierenden
Signals gleich den ersten bzw. zweiten Niveaus ist.
-
Die erste und die zweite Stufe dieser
Formungsvorrichtung könnte
jeweils isoliert verwendet werden, um ein regeneriertes Ausgangssignal
aus dem Eingangssignal zu erzeugen. Natürlich können die erste und zweite Stufe
auch – wie
in diesem Patent beschrieben – hintereinander
geschaltet werden, um ein verbessertes regeneriertes Signal zu liefern, d.h.
sie sind in der Lage, ausgehend von einem modulierten Eingangssignal
von schlechter Qualität
ein Ausgangssignal zu liefern, dessen hohe Pegel mit einer konstanten
optischen Leistung stabilisiert sind und dessen niedrige Pegel eine
praktisch verschwindende Leistung haben, und das dabei ein sehr
hohes Signal-Rausch-Verhältnis
aufweist.
-
Für
ein gutes Verständnis
des Beitrags der Erfindung zu der in diesem Patent beschriebenen Vorrichtung
ist jede der Stufen der in diesem Patent beschriebenen Vorrichtung
in 1 der vorliegenden Anmeldung
dargestellt.
-
Die erste Stufe ist in einem Teil
A dargestellt, und die zweite Stufe ist in einem Teil B dargestellt.
-
Die erste Stufe 61 empfängt ein
optisches Signal E in Form einer binär modulierten kontinuierlichen
optischen Welle λe.
-
Die erste Stufe 61 umfasst
einen optischen Faserverstärker 63,
der das Eingangssignal E empfängt
und ein verstärktes
Eingangssignal AE an eine Spitzendämpfungsvorrichtung 64 liefert.
Die Spitzendämpfungsvorrichtung 64 umfasst
einen optischen Halbleiterverstärker
OA, von dem eine erste Seite an einen Laseroszillator 66 gekoppelt
ist, der eine intermediäre
Trägerwelle
L liefert. Die andere Seite des Verstärkers OA ist mit einem Zirkulator 5 verbunden, der
einen ersten und einen zweiten Anschluss aufweist, die vorgesehen
sind, um das verstärkte
Eingangssignal AE von dem Faserverstärker 63 zu empfangen
bzw. es in den Verstärker
OA einzuspeisen. Ein dritter Anschluss des Zirkulators 65 liefert
das Signal B über
ein auf die Wellenlänge λe des Eingangssignals
einge stelltes Unterdrückungsfilter
F. Die Wellenlänge λb der intermediären Welle
L ist verschieden von der des Signal E gewählt.
-
Das Signal B kann das regenerierte
Signal oder ein modulierendes Signal für die im Abschnitt B dargestellte
zweite Stufe darstellen, die nun beschrieben wird.
-
Die zweite Stufe 62 der
Vorrichtung aus 1B umfasst
eine interferometrische Struktur 67, bestehend aus zwei
leitenden Zweigen, die jeweils mit optischen Halbleiterverstärkern OA1
und OA2 versehen sind. Ein erster Koppler K1 erlaubt es, ein Ende
jedes dieser Zweige an eine Laserquelle 68 zu koppeln,
die eine Ausgangsträgerwelle
M mit Wellenlänge λs liefert.
Ein zweiter Koppler K2 ist so angeordnet, dass er die Einspeisung
des zu regenerierenden ersten Signals in den ersten Verstärker OA1
ermöglicht.
Ein mit dem Koppler K2 und dem zweiten Verstärker OA2 verbundener dritter
Koppler ist so angeordnet, dass er ein Ausgangssignal S liefert,
das aus der Kopplung von jeweils von den Verstärkern OA1 bzw. OA2 gelieferten
Hilfswellen AM1 und AM2 resultiert. Die Wellen AM1 und AM2 entsprechen
den Wellen M1 und M2 aus dem Koppler M1, jeweils durch die Verstärker OA1
bzw. OA2 verstärkt.
-
Ströme I1 und I2 werden jeweils
in die Verstärker
OA1 und OA2 eingespeist. Einer ersten Möglichkeit zufolge sind diese
Ströme
so angepasst, dass das Ausgangssignal S aus einer konstruktiven
Interferenz der Wellen AM1 und AM2 resultiert, wenn die Leistung
des Eingangssignals niedrig ist und im entgegengesetzten Fall aus
einer destruktiven Interferenz resultiert.
-
Einer anderen Möglichkeit zufolge kann der Strom
I2 auf einen Wert I21 oberhalb von I20 eingestellt sein, um eine
destruktive Interferenz bei niedriger Leistung des Eingangssignals
und konstruktive Interferenz bei hoher Leistung zu erreichen. Unabhängig davon,
ob man sich im Fall der 1A oder der
-
1B oder
auch in dem im vorgenannten Patent zitieren Fall befindet, wo das
Signal B das Eingangssignal der im Teil B dargestellten Vorrichtung bildet,
ist die Ausgangswellenlänge
wie in der in Verbindung mit 8 beschriebenen
Vorrichtung verschieden von der Eingangswellenlänge λe. Entsprechend weisen die Polarisation
und die Phase der Ausgangswelle Abweichungen in Bezug auf die Eingangswelle
auf.
-
Das Patent
US 5 781 327 , erteilt an TRW Inc. beschreibt
ein elektrooptisches Modulationssystem, das im geschlossenen Regelkreis
arbeitet. Die optische Trägerwelle
wird von einem optischen Verstärkermedium
12,
1 und
5 und
32,
3 erzeugt. Dieses Verstärkermedium
wird von einer kontinuierlichen Welle gepumpt, die die kontinuierliche
Welle am Ausgang des Verstärkermediums
ist, an den Eingang dieses Mediums durch die Schleife zurückgeführt.
-
Dieser Zyklus der Schleife weist
Modulationsmittel 10 zum Modulieren der aus dem optischen Verstärkungsmedium
hervorgegangenen Welle auf. Die Schleife hat einen Schleifenausgang
für die
modulierte optische Welle. Der Zyklus der Schleife umfast Filter-
oder Demodulationsmittel zum Verringern der Bandbreite der Pumpwelle.
Dadurch wird die optische Effizienz der gesamten Vorrichtung verbessert (Spalte
2, Zeile 43). Insbesondere wird die Rückeinspeisung von unerwünschten
Resonanzen in den Modulator vermieden, die die Modulation stören würden (Ende
des Anspruchs 1 dieses Patents).
-
Das optische Verstärkungsmedium
in diesem Patent verhält
sich wie ein Lokaloszillator mit einer Rückkoppelschleife, die auf den
Eingang einen Teil des Ausgangs zurückführt. Dieses Patent wird zitiert,
weil es bestimmte Filtermittel offenbart, die in der nachfolgend
beschriebenen Erfindung verwendet werden.
-
In den Regenerationsvorrichtungen
können die
Schwankungen der Phase, der Wellenlänge oder der Polarisation,
die auf eine lokale Erzeugung der Schwebungswelle zurückgehen,
Nachteile aufweisen, insbesondere in einem Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystem (WDM, Wavelength
Division Multiplex). Entsprechend sind die Vorrichtungen zur kohärenten Verarbeitung
eines optischen Signals, in denen die Polarisation des empfangenen
Signals nicht bekannt ist, realisiert wie in 9 dargestellt. In der in dieser Figur
dargestellten Vorrichtung 40 wird, um sicher zu sein, dass
ein auf einer Leitung L eintreffendes Signal mit einer Welle mit
gleicher nomineller Wellenlänge
wie eine Trägerwelle
des Signals zur Schwebung gebracht werden kann, mit Hilfe von Lokaloszillatoren 28, 29 und
Mischern 26 bzw. 27 eine polarisierte Trägerwelle
TE bzw. eine polarisierte Trägerwelle
TM eingespeist. So wird eine Erfassung des von der Trägerwelle
getragenen Signals realisiert. Die aus den Mischerdetektoren 26 und 27 hervorgegangenen
elektrischen Signale werden anschließend in bekannter Weise in
einem Addierer 31 addiert.
-
Kurzbeschreibung
der Erfindung
-
Ziel der Erfindung ist, Verbesserungen
an einer Übertragungsleitung
zu erreichen, insbesondere zielt sie darauf ab, die Wellenlänge der
Trägerwelle auf
der gesamten Länge
einer Übertragungsleitung konstant
zu halten. Hierfür
wird erfindungsgemäß die von
einem Lokaloszillator lokal erzeugte kontinuierliche Welle durch
eine aus der vorhandenen modulierten Trägerwelle extrahierte kontinuierliche
Welle in Höhe
eines Eingangs eines Regenerators des von der Übertragungsleitung übertragenen
Signals ersetzt. Wenn jeder der Regeneratoren erfindungsgemäß ist, bleibt
die Wellenlänge
der ursprünglichen Welle
mit ihrer Phase und ihrer Polarisation auf der gesamten Länge der Übertragungsleitung
erhalten. Wenn gesagt wird, dass die Phase und die Polarisation
erhalten bleiben, bedeutet dies, dass der Phasen- oder Polarisationsversatz
in Bezug auf die gesendete Welle konstant ist.
-
Diese Aufrechterhaltung hat Vorteile
im Fall einer WDM-Übertragung,
aber auch Vorteile im Hinblick auf das optische Rauschen auf der
Leitung.
-
Die Erfindung betrifft somit einen
Regenerator für
optische Telekommunikation, mit:
- – einem
optischen Eingang zum Empfangen einer ein Modulationssignal tragenden,
von einem anderen Regenerator oder einer entfernten Sendequelle
kommenden Welle über
eine optische Übertragungsleitung
(L),
- – Mittel
zum Erzeugen einer reinen optischen Welle,
- – einem
Modulator, der eine für
die am Eingang empfangene Modulation repräsentative Modulation empfängt, wobei
dieser Modulator eine von den Mitteln zum Erzeugen einer reinen
optischen Welle kommende reine optische Welle empfängt, wobei
ein Ausgang des Modulators an einen Ausgang des Regenerators gekoppelt
ist,
wobei der Regenerator dadurch gekennzeichnet ist, dass
die Mittel zum Erzeugen der reinen optischen Welle durch Extraktionsmittel
gebildet sind, die die von dem anderen Regenerator oder der entfernten Sendequelle
kommende optische Welle empfangen und diese Extraktionsmittel diese
Welle verarbeiten, um die Trägerwelle
wiederherzustellen.
-
In ihrer einfachsten Form umfassen
die Mittel zum Extrahieren der Trägerwelle Tiefpassfiltermittel, die
das modulierte Signal empfangen und die von dem Generator erzeugte
kontinuierliche optische Welle abgeben. Wenn von Hochpass- oder
Tiefpassfilter die Rede ist, handelt es sich um tiefe oder hohe Frequenzen
in Bezug auf das Basisband des getragenen Signals.
-
Das Tiefpassfilter kann durch eine
Fabry-Perot-Kavität
gebildet sein, von der eine der nominellen Resonanzfrequenzen gleich
der nominellen Frequenz der vom Regenerator empfangenen Trägerwelle
ist, wobei die Kavität
das modulierte Signal empfängt
und die kontinuierliche optische Welle liefert.
-
Je nach Art des ursprünglichen
Signals und der Qualität,
die man für
die regenerierte Trägerwelle erreichen
will, kann man auch ein Hochpassfilter vorsehen, das die vom Tiefpassfilter
kommende optische Welle empfängt,
wobei diese optische Welle in diesem Fall nicht mehr die kontinuierliche
Ausgangswelle wird, sondern eine erste intermediäre kontinuierliche Welle. Das
Hochpassfilter beseitigt Niederfrequenzkomponenten, die in dieser
intermediären
kontinuierlichen Welle noch vorhanden sein könnten. Das Ausgangssignal des
Hochpassfilters stellt in diesem Fall die von den Mitteln zum Erzeugen
einer reinen optischen Welle erzeugte kontinuierliche optische Welle
dar. Später
wird man sehen, dass das Hochpassfilter durch einen optischen Halbleiterverstärker gebildet
sein kann.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Ausführungsbeispiele und Anwendungen der
Erfindung sowie Ergebnisse von mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
durchgeführten
Versuchen werden nun in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen:
-
1 mit
Teilen A und B, bereits kommentiert, Beispiele von bekannten Regeneratoren;
-
2 die
einfachste Ausgestaltung eines für die
Erfindung verwendbaren Generators für eine kontinuierliche Welle;
-
3 eine
besondere Form der einfachsten Ausgestaltung des Generators einer
kontinuierlichen Welle, wie in 2 dargestellt;
-
4 und 5 eine Ausgestaltung eines
für die Erfindung
verwendbaren Generators einer kontinuierlichen Welle, bei dem ein
Hochpassfilter in Reihe mit dem Tiefpassfilter montiert ist.
-
4 umfasst
einen Teil A, der schematisch die Vorrichtung darstellt, und einen
Teil B, der eine Kurve zur Erläuterung
von dessen Betriebsweise ist;
-
6 eine
Ausgestaltung eines für
die Erfindung verwendbaren Generators einer kontinuierlichen Welle,
bei dem ein Phasenfilter in Reihe mit dem Tiefpassfilter montiert
ist;
-
7 eine
Ausgestaltung eines für
die Erfindung verwendbaren Generators einer kontinuierlichen Welle,
bei dem ein Hochpassfilter und dann ein Phasenfilter in Reihe hinter
dem Tiefpassfilter montiert sind;
-
8 bereits
teilweise kommentiert, Abwandlungen, die an einer bekannten Vorrichtung
vorgenommen werden können,
um daraus einen erfindungsgemäßen Regenerator
zu machen;
-
9 bereits
kommentiert, eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik zur lokalen
Erzeugung eines Trägers
mit Polarisationen TE und TM;
-
10 die
Vorrichtungen, die an der in 9 gezeigten
bekannten Vorrichtung vorzunehmen sind, um zu dieser eine Vorrichtung
nach einer der 2 bis 7 hinzuzufügen;
-
11 schematisch
einen experimentellen Aufbau zum Durchführen von Versuchen an der Erfindung;
-
12 Kurven
von Versuchsergebnissen der Erfindung, erzielt mit dem in 11 gezeigten experimentellen
Aufbau.
-
In den Figuren tragen die Elemente
mit gleicher Funktion das gleiche Bezugszeichen.
-
Beschreibung
der Ausgestaltungen der Erfindung
-
Die 2 bis 7 zeigen eine Vorrichtung 1 mit Mitteln
(2) zum Extrahieren einer reinen kontinuierlichen Welle
aus einer an einem Eingang der Vorrichtung 1 empfangenen,
eine Modulation tragenden kontinuierlichen Welle, die von einer
entfernten Quelle über
eine Übertragungsleitung
L kommt. Die Mittel 66, 68 der 8 und die Mittel 26 bis 29 und 31 können jeweils
vorteilhaft durch eine Vorrichtung nach einer der 2 bis 7 ersetzt
werden. Bei ihrer in 2 dargestellten
einfachsten Ausgestaltung sind die Mittel 2 durch ein Tiefpassfilter 3 dargestellt.
Dieses Tiefpassfilter kann die Form eines Fabry-Perot-Resonators 30 annehmen,
wie schematisch in 3 gezeigt. Bei
diesem Resonator 30 ist eine seiner nominellen Resonanzfrequenzen
gleich der Trägerfrequenz
des empfangenen modulierten Signals. Wenn das empfangene Signal
ein wellenlängengemultiplextes
Signal ist, ist es vorteilhaft, einen Resonator vorzusehen, dessen
Resonanzfrequenzen mehrere oder gar alle Wellenlängen des gemultiplexten Signals
umfassen. So ist es möglich,
am Ausgang des Resonators jede der Signalträgerwellenlängen des gemultiplexten Signals
wiederzufinden. Die Trägerwelle
wird dadurch wiederhergestellt, dass das Filter, z.B. der Resonator,
ein sehr schmales Durchgangsband um die Trägerwelle herum hat, so dass
nur die Trägerwel le
es passiert. Die durch die Modulation eingespeisten Frequenzkomponenten
werden nicht durchgelassen.
-
Wenn man unter Berücksichtigung
des modulierten Signals und der Qualität, die man für den Träger erhalten
will, den Träger
am Ausgang des Filters 3, 30 weiter filtern will,
kann man ein Hochpassfilter 5 vorsehen, wie in den 4 bis 7 dargestellt. In diesem Fall kann das
am Ausgang des Tiefpassfilters 3, 30 vorliegende
Signal nicht mehr als die wieder hergestellte Trägerwelle angesehen werden.
Aus terminologischen Gründen
werden die verschiedenen Signale, die die Trägerwelle in einer mehr oder
weniger reinen Form bilden, als „intermediäre kontinuierliche Welle" bezeichnet. Je nach
der Zahl von Vorrichtungen zur Verbesserung dieser Welle, die hinter dem
Tiefpassfilter 3, 30 vorhanden sind, kann es eine erste
intermediäre
kontinuierliche Welle oder eine zweite intermediäre kontinuierliche Welle oder
gar eine dritte intermediäre
kontinuierliche Welle geben. Das Hochpassfilter ist vorgesehen,
um Niederfrequenzkomponenten zu beseitigen, die den Träger am Ausgang
des Tiefpassfilters 3, 30 noch verunreinigen.
Zwei Ausgestaltungen dieses Filters sind dargestellt, die eine in 4 und die andere in 5. Bei der in 4 dargestellten Form ist
das Filter ein optischer Halbleiterverstärker 6. Die Funktionsweise wird
deutlich anhand der Kurve, die die Verstärkung des Verstärkers in
Dezibel in Abhängigkeit
von der optischen Leistung des Eingangssignals, dargestellt an der
Abszisse, darstellt. Diese Verstärkung
weist ein Plateau für
einen Leistungsbereich um eine nominelle Leistung des Verstärkers herum
und dann eine Abnahme auf, wenn die optische Eingangsleistung zunimmt.
Wenn man darauf achtet, durch eine geeignete vorherige Verstärkung die
erste intermediäre kontinuierliche
Welle so zu platzieren, dass ihr Leistungspegel in den Leistungswerten
liegt, die sich in den von zwei gestrichelten vertikalen Linien
in 4, Teil B, eingerahmten
Werten der Verstärkung
finden, werden die Fluktuationen des Ausgangsleistungspegels stark
gedämpft
oder gar unterdrückt.
Die hohen Leistungspegel werden wenig verstärkt, da die Verstärkung für sie gering
ist, die niedrigen Leistungspegel hingegen werden stärker verstärkt, da
sie sich in einer Zone höherer
Verstärkung
befinden. Der Pegel der ersten intermediären kontinuierlichen Welle
ist daher konstanter, was auch einer Frequenz mit einem Spektrum
näher an
dem einer reinen Welle entspricht. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil,
dass sie auf einem einzigen Bauelement realisiert werden kann, das
nur optische Verarbeitungen des Signals durchführt. 5 zeigt eine andere Ausgestaltung des
dem Tiefpassfilter 3, 30 nachgeschalteten Hochpassfilters.
Bei dieser Ausgestaltung wird die erste intermediäre kontinuierliche
Welle in einen elektrooptischen Demodulator 8 über eine
Verzögerungsvorrichtung 9 eingespeist.
Die erste intermediäre
kontinuierliche Welle wird ebenfalls in einem invertierendem elektrooptischen
Verstärker 7 empfangen.
Ein am Ausgang des invertierenden Detektors 7 vorliegendes
elektrisches Signal, das die Restmodulation invers zu der der ersten
intermediären
kontinuierlichen Welle darstellt, wird an den Modulator 8 angelegt.
Wenn die Verzögerung
geeignet gewählt
ist, das heißt
wenn sie gleich der in der den invertierenden Detektor 7 und
ggf. einen Verstärker 10 aufweisenden
Schleife zum Erfassen notwendigen Zeit ist, wird die erste intermediäre kontinuierliche
Welle im Modulator 8 durch ein von dem Detektor 7 kommendes elektrisches
Signal moduliert, das gegenphasig zur Restmodulation der ersten
intermediären
Trägerwelle
ist. Die kontinuierliche Welle am Ausgang des Modulators 8 wird
so von der am Ausgang des Tiefpassfilters 3, 30 vorhandenen
Restmodulation befreit. Man erkennt, dass die erste intermediäre kontinuierliche
Welle vor ihrer Einspeisung in das Hochpassfilter 5 mit
Hilfe eines Verstärkers 4 verstärkt oder
nicht verstärkt
sein kann. Genauso kann am Ausgang des invertierenden Detektors 7 die
erste intermediäre kontinuierliche
Welle mit Hilfe eines Verstärkers 10 verstärkt oder
nicht verstärkt
sein. Die Notwendigkeit des einen oder des anderen der zwei Verstärker 4 und 10 ist
für den
Fachmann in Abhängigkeit
vom Pegel der ersten intermediären
kontinuierlichen Welle und der für
den Modulator 8 und den invertierenden Detektor 7 erforderlichen
Pegel erkennbar.
-
Eine Verbesserung der ersten intermediären kontinuierlichen
Welle am Ausgang des Tiefpassfilters 3, 30 kann
auch erzeugt werden durch eine Filterung einer evtl. Restmodulation
der Phase. Hierfür und
wie in 6 dargestellt
wird ein Phasenfilter 11 hinter das Tiefpassfilter 3, 30 eingefügt. Bei
der als Beispiel in 6 dargestellten
Ausgestaltung wird die erste intermediäre kontinuierliche Welle, die
von dem Tiefpassfilter 3, 30 kommt, über eine
erste Verzögerung 30,
z.B. in Form einer Länge
von optischer Faser, in einen Phasenmodulator 12 eingespeist. Dieser
Modulator empfängt
ein Modulationssignal in Form eines elektrischen Signals von einem
Phasenkomparator 14. Der Phasenkomparator 14 empfängt an einem
ersten Eingang 15 die erste intermediäre kontinuierliche Welle und
an einem zweiten Eingang 17 eine durch eine zweite Verzögerung 16 verzögerte Welle.
Diese am zweiten Eingang 17 über die Verzögerung 16 eintreffende
Welle ist die Ausgangswelle des Modulators 12. Diese Welle
stellt in diesem Fall die vom Generator 1 erzeugte kontinuierliche
optische Welle dar. Das von dem Phasenkomparator 14 kommende
elektrische Modulationssignal moduliert gegenphasig zur Restphasenmodulation
die erste intermediäre
kontinuierliche Welle, so dass am Ausgang des Modulators 12 diese
erste intermediäre kontinuierliche
Welle von einer eventuellen Rest-Phasenmodulation befreit ist, und
bildet so die vom Generator 1 erzeugte kontinuierliche
Welle. Natürlich
kann – wie
im Fall des Hochpassfilters 5 – die erste intermediäre kontinuierliche
Welle vor ihrer Einspeisung in das Phasenfilter 11 mit
Hilfe eines Verstärkers 4 verstärkt oder
nicht verstärkt
sein. Genauso kann das detektierte und phaseninvertierte elektrische
Signal an seinem Ausgang des Phasenkomparators 14 mit einem
Verstärker 19 verstärkt oder
nicht verstärkt
werden. Die Notwendigkeit des einen oder anderen oder beider Verstärker 4 und 19 ist
dem Fachmann in Abhängigkeit
vom Pegel der ersten intermediären
kontinuierlichen Welle und, in dem in 6 dargestellten
Beispiel, der für
den Phasenmodulator 12 und den Phasenkomparator 14 erforderlichen
Pegel erkennbar.
-
Bei der in 7 dargestellten Ausgestaltung folgt auf
das Hochpassfilter 5, wie z.B. in 4A oder 5 dargestellt,
ein Phasenfilter 11, wie z.B. in 6 dargestellt. In diesem Fall wird die
am Ausgang des Hochpassfilters 5 vorhandene kontinuierliche
Welle zu der zweiten intermediären
kontinuierlichen Welle, und die von dem Generator 1 erzeugte
kontinuierliche Welle ist in diesem Fall am Ausgang des Phasenfilters 11 vorhanden.
Die Betriebsweise jedes dieser Filter 5, 11 ist
die gleiche wie oben in Verbindung mit den 4, 5 bzw. 6 beschrieben, und wird nicht
erneut erläutert.
Dadurch, dass die Filter, Hochpassfilter 5 und Phasenfilter 11,
in Reihe geschaltet sind, werden die erste bzw. die zweite intermediäre kontinuierliche
Welle von den Rest-Amplituden- und -Phasenmodulationen befreit.
-
Anwendungsbeispiele einer durch einen
Generator 1 erzeugten kontinuierlichen Welle, wie z.B. in
einer der 2 bis 7 dargestellt, werden nun
in Verbindung mit den 1 bis 8 und 10 behandelt. In den in den Teilen A
und B der 1 dargestellten
Regeneratoren können
die Wellengeneratoren 66, 68 durch einen Generator 1 ersetzt
werden, wie in Verbindung mit den 2 und 7 beschrieben, was zu einem
Regenerator gemäß der Erfindung
führt. Die
bereits kommentierte 8 stellt
einen anderen Regenerator 20 dar, wie etwa jene, die bei
der optischen Telekommunikation verwendet werden, um ein z.B. aufgrund
des bereits zurückgelegten
Abstandes abgeschwächtes
Signal zu regenerieren. Wie weiter oben erläutert, kann dieses Signal in
3R-Form regeneriert werden. Die Weiter sendung dieses Signals erfordert
die Erzeugung einer Trägerwelle,
die, wie man gesehen hat, von einem Lokaloszillator 100,
gestrichelt dargestellt, erzeugt wird. Vorteilhafterweise kann der
in 8 gestrichelt dargestellte
Lokaloszillator 100 durch einen Generator 1 für eine kontinuierliche
Welle, wie in den 2 bis 7 dargestellt, ersetzt werden.
Der durch diese Ersetzung erreichte Hauptvorteil ist, dass die Wellenlänge für das weitergesendete
Signal exakt gleich der Sendewellenlänge des ersten Senders des
Signals bleibt. Der evtl. Nachteil kann daher rühren, dass das in dem Band
vorhandene spontane Emissionsrauschen aufrecht erhalten bleibt.
Es ist jedoch zu erkennen, dass es sich nur um Rauschen in einem
sehr engen Band um die reine Frequenz des Trägers herum handelt, weil die
anderen Teile des vom Regenerator 20 empfangenen Signals
gefiltert worden sind. Wie man später sehen wird, erhöht dieses
Rauschen nicht wesentlich den Gesamtwert des Signal-Rausch-Verhältnisses.
-
Ein anderes Ausführungsbeispiel wird nun in Bezug
mit den 9 und 10 kommentiert. Die bereits kommentierte 9 zeigt einen Teil 40 einer
bekannten Vorrichtung, die vorgesehen ist, um eine Verarbeitung
an einem auf einer Leitung L eintreffenden Signal vorzunehmen. Es
könnte
sich typischerweise um einen Teil eines kohärenten Empfängers handeln. Das auf der
Leitung eintreffende Signal ist gebildet durch eine modulierte Trägerwelle.
Um sicher zu sein, dass eine Erfassungsschwebung zwischen einer
lokal mit der nominellen Wellenlänge
des Trägers erzeugten
Welle und dem Signal erfolgreich realisiert werden kann, wird in
dieser Vorrichtung das Signal mit zwei Trägerwellen, einer TE-Welle und
einer TM-Welle,
in den zwei Mischerdetektoren 26 und 27 gemischt,
die jeweils einen TE- bzw. TM-Träger
von lokalen Oszillatoren 28 bzw. 29 empfangen.
Die an dem Ausgang der Mischer 26 bzw. 27 vorhandenen elektrischen
Erfassungssignale werden anschließend in einem Addierer 31 addiert.
Mit einigen bekannten Ein schränkungen
betreffend die Verstärkungen
der zwei Detektoren 26, 27 ist das am Ausgang des
Addierers 31 erfasste Signal unabhängig von Fluktuationen der
Polarisation des auf der Leitung L vorhandenen Signals. Wie in 10 dargestellt, kann der
Teil 40 der Vorrichtung vorteilhaft durch einen Vorrichtungsteil 41 ersetzt
werden, der einen Generator 1 für eine Trägerwelle nach einer der 2 bis 7 und einen einzigen Mischerdetektor 32 umfasst. Der
Mischerdetektor 32 empfängt
das von der Leitung L kommende modulierte Signal und die von der Vorrichtung 1 erzeugte
wieder hergestellte Trägerwelle.
Die eventuelle Polarisationsdifferenz zwischen der Polarisation
der auf der Leitung L eintreffenden Trägerwelle und der am Ausgang
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 vorhandenen
Trägerwelle
ist konstant. Dadurch ist man nach Zufügung von nicht dargestellten
bekannten Mitteln vor einem der zwei Eingänge des Mischerdetektors 32 zum
Kompensieren der Polarisationsdrehung sicher, dass die am Eingang
des Mischerdetektors 32 anliegenden Signale die gleiche
Polarisation und natürlich
die gleiche Wellenlänge
haben.
-
Versuche an einem Regenerator mit
einem Generator 1 werden nun in Verbindung mit den 11 und 12 kommentiert. Die 11 zeigt schematisch einen experimentellen
Aufbau, der dazu dient, Versuche an der Erfindung durchzuführen. 12 zeigt Kurven von Versuchsergebnissen
der Erfindung, die mit dem in 11 dargestellten
experimentellen Aufbau erhalten wurden.
-
Mit Bezug auf 11 wird ein gleicher Generator 54 einer
pseudozufälligen
binären
Folge als Modulationssignal einerseits für einen Modulator 51,
der einen Teil dessen bildet, was als anfängliche Sendekette angesehen
werden kann, und andererseits für einen
zweiten Modulator 55 verwendet, der Teil einer Vorrichtung
ist, die als ein Regenerator angesehen werden könnte. Der erste Modulator 51 empfängt eine
von einem Halbleiterlaseroszillator mit verteiltem Reflektor (Distribu ted
Feedback Laser) erzeugte Trägerwelle.
Dieser Trägerwelle
wird von dem Pseudozufallsbinärfolgengenerator 54 moduliert.
Der Modulator 51 versorgt über einen regelbaren Dämpfer, der
vorgesehen ist, um eine Dämpfung
aufgrund eines zurückgelegten
Abstandes zu simulieren, und einen Verstärker 53 einen Generator 1 nach
einer der 2 bis 7, der in Form eines gestrichelten
Blocks dargestellt ist. Bei der für die Versuche verwendeten Konfiguration
wies der Generator in Reihe ein Tiefpassfilter 3 in Form
eines Fabry-Perot-Resonators 30, einen Verstärker 4 und
ein Hochpassfilter 5 in Form eines optischen Halbleiterverstärkers 6 auf.
Die wieder hergestellte Trägerwelle
am Ausgang des Generators 1 versorgt den zweiten Modulator 55 und wird
daher durch das Signal am Ausgang des Pseudozufallsbinärfolgengenerators 54 moduliert.
Die von den Modulatoren 51 und 52 kommenden Signale werden
in Empfänger 56 bzw. 57 eingespeist,
und die erfassten Signale werden in einem Fehlerdetektor 58 verglichen.
-
Gemessene Fehlerraten sind Gegenstand der
Kurven a, b, c und d der 12.
Diese Kurven stellen die Fehlerraten zwischen Ausgangssignalen der
Empfänger 56 bzw. 57 und
dem von dem Pseudozufallsbinärfolgengenerator 54 erzeugten
Modulationssignal dar. Die Kurven a und b stellen die Fehlerraten
in Abhängigkeit
von den empfangenen Leistungen in am Ausgang des Empfängers 56 vorhandenen Signalen
dar. Die von dem Pseudozufallsbinärfolgengenerator 54 erzeugten
Signale hatten Folgen einer Länge
von 27 – 1
Bits und ein optisches Auslöschungsverhältnis am
Ausgang des Modulators 51 von 7 dB. Für die Kurve a ist das Signal-Rausch-Mischverhältnis 44
dB, und 25 dB ist es für
die Kurve b. Die in diesem Versuchsbericht angegebenen Werte der
Signal-Rauschverhältnisse
werden immer für
Frequenzbandbreiten entsprechend einer Schwankung der Wellenlänge von
0,1 nm um die zentrale Wellenlänge
gemessen. Die Fehlerraten in in den Kurven c und d dargestellten
Bits stellen die Bitfehlerrate für
das am Ausgang des Empfängers
57 vorliegende
Signal dar, d. h. für
ein Signal, das als Träger
einen von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 erzeugten
Träger
verwendet, wie in 11 dargestellt.
Die Kurve c stellt die Bitfehlerrate dar, wenn der Träger extrahiert
wird, während
das Signal-Rauschverhältnis
44 dB ist, und die Kurve d, wenn es 25 dB ist.
-
In beiden Fällen hatte das mit Hilfe der
Trägerwelle
erzeugte wieder hergestellte Signal eine Standardempfindlichkeit
für den
verwendeten Empfänger
von ca. 15,5 dB bei einer Fehlerquote von 10–9.
Diese Ergebnisse wurden erhalten mit einer ausreichenden Leistung,
um den optischen Halbleiterverstärker 6 in
dem Eingangsleistungsbereich arbeiten zu lassen, wo die Verstärkung mit
der Eingangsleistung abnimmt.