DE60008726T2

DE60008726T2 - Verfahren zur Einschränkung des Wellenlängenabstands einer Wellenlängenüberwachung in einem Lasersystem

Info

Publication number: DE60008726T2
Application number: DE60008726T
Authority: DE
Inventors: Franck Le-Gall; Daniel Mousseaux
Original assignee: Oclaro North America Inc
Current assignee: Oclaro North America Inc
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2020-09-02
Also published as: ATE261217T1; US20020044286A1; JP2002232360A; EP1185005A1; EP1185005B1; US6894789B2; DE60008726D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erweitern des Erfassungsbereiches einer Wellenlängenüberwachungseinrichtung für die Laser eines Wellenlängenmultiplex-(WDM)Übertragungssystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, eine Wellenlängenüberwachungseinrichtung mit einem Wellenlängenfilter und Mitteln zur Erzeugung eines periodischen Fehlersignals für das Einstellen eines Lasers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 4 und ein Lasersystem mit Lasern und mindestens einer Wellenlängenüberwachungseinrichtung, wobei jeder der Laser mit Hilfe eines Fehlersignals gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 auf eine gewünschte Wellenlänge eingestellt wird.
WDM-Verfahren werden zunehmend in optischen Übertragungssystemen verwendet. Bei solchen Verfahren wird eine Anzahl modulierter optischer Träger mit unterschiedlichen Frequenzen gleichzeitig in einer Glasfaser übertragen. Jeder dieser Träger bildet einen Kanal, der logisch von den Trägern unabhängig ist, wobei jeder Kanal durch einen Laser versorgt wird. Um die Übertragungskapazität zu erhöhen, wird die Anzahl der Kanäle der WDM-Übertragungssysteme zunehmend vergrößert, wobei der Frequenzabstand und somit auch der Wellenlängenabstand zunehmend verringert werden. Bei derzeitigen Übertragungssystemen mit sogenanntem dichten WDM (DWDM), die im Folgenden als DWDM-Übertragungssysteme bezeichnet werden, werden zum Beispiel 16 Kanäle mit einem äquidistanten Frequenzabstand von 100 GHz übertragen. Um weiterhin die Übertragungskapazität zu erhöhen, ist gemäß der internationalen Telekommunikationsunion (ITU) vorgeschlagen, daß dieser Frequenzabstand auf 50 GHz halbiert wird. Mit abnehmendem Frequenzabstand werden jedoch die Anforderungen an die Genauigkeit und Stabilität der Wellenlängen, welche von den Laserdioden emittiert werden, die im Folgenden auch als ITU-Wellenlängen bezeichnet werden, größer. Die ITU erlaubt eine Wellenlängenabweichung von maximal 10% des Wellenlängenabstandes zwischen zwei benachbarten Kanälen, nachfolgend auch als ITU-Wellenlängenabstand bezeichnet.
Die Wellenlänge einer Laserdiode, die abgekürzt im Folgenden Laser genannt wird, ist eine Funktion ihrer Temperatur. Mit Hilfe einer steuerbaren Lasererwärmungseinheit wird diese Temperatur so eingestellt, daß die gewünschte Wellenlänge emittiert wird. Zu diesem Zweck wird mit Hilfe einer Wellenlängenüberwachungseinrichtung ein wellenlängenabhängiges Fehlersignal erzeugt, aus welchem ein geeignetes Steuersignal für die Steuerung der Lasererwärmungseinheit gebildet wird. Bei der Wellenlängenüberwachungseinrichtung wird das eingegebene Laserlicht durch eine Spalteinrichtung in zwei optische Zweige gespalten; in dem ersten optischen Zweig wird das Licht direkt einer ersten Photodiode zugeführt, während das Licht in dem zweiten optischen Zweig durch ein Wellenlängenfilter hindurchgeht, bevor es auf eine zweite Photodiode auftrifft. Während die erste Photodiode der Wellenlängenüberwachungseinrichtung einen Strom zuführt, welcher der Intensität des eingegebenen Laserlichts unabhängig von der Wellenlänge proportional ist, führt die zweite Photodiode einen Strom zu, der mit der Wellenlänge periodisch ist. Das Fehlersignal wird zum Beispiel durch Bilden der Differenz zwischen den Ausgangsströmen der Photodioden erzeugt. Damit alle die Laser eines DWDM-Übertragungssystems jeweils auf eine ITU-Wellenlänge mit Hilfe einer Wellenlängenüberwachungseinrichtung eingestellt werden können, muß der Periodenabstand des Wellenlängenfilters, wobei der Periodenabstand auch als der freie Spektralbereich (FSR) bekannt ist, exakt dem ITU-Wellenlängenabstand entsprechen.
Eine solche Vorrichtung ist zum Beispiel in der US-5,798,859 offenbart.
Um in jedem Fall ein unzweideutiges Einstellen der Laser auf eine spezielle ITU-Wellenlänge zu erreichen, muß sichergestellt werden, daß, bevor die Wellenlängensteuerung in Wirkung tritt, die Emission jedes Lasers immer in einen speziellen Wellenlängenbereich fällt. Dieser Wellenlängenbereich, der im Nachfolgenden auch als Erfassungsbereich (CR) bezeichnet wird, entspricht dem freien Spektralbereich, wobei ein Erfassungsbereich in jedem Fall nur die gewünschte ITU-Wellenlänge enthält.
Als Folge der vorher beschriebenen, geplanten Verringerung in dem ITU-Wellenlängenabstand wird der freie Spektralbereich des Wellenlängenfilters proportional reduziert. Folglich wird auch der Erfassungsbereich proportional reduziert.
Laser unterliegen infolge Alterung einer Verschiebung in der emittierten Wellenlänge. Der Erfassungsbereich sollte deshalb ausreichend groß sein, um sicherzustellen, daß selbst nach einer Alterung die emittierte Wellenlänge immer noch in den Erfassungsbereich fällt. Wenn der Erfassungsbereich zu klein ist, besteht das Risiko, daß nach einer bestimmten Zeit die Wellenlänge sich außerhalb des Ertassungsbereiches befindet und deshalb nicht mehr auf die vorgesehene ITU-Wellenlänge eingestellt werden kann.
Wenn ein Fabry-Perot-(FP)Interferometer als Wellenlängenfilter benutzt wird, welches in abgekürzter Form im Folgenden als FP-Interferometer bezeichnet wird, führt die Verringerung im ITU-Wellenlängenabstand auch zu einer Vergrößerung des Luftspaltes, was der angestrebten vergrößerten Integration der optischen Komponenten zuwiderläuft.
US-6,067,181 beschreibt deshalb eine optische Vorrichtung mit Filterelementen, zum Beispiel Fabry-Perot-Filtern, die erweiterte, sich überlappende Erfassungsbereiche haben. Bei der Anpassung dieses Verfahrens an ein WDM-System werden ein Filterelement für die ungeradzahligen Kanäle und ein Filterelement für die geradzahligen Kanäle verwendet, wobei jedes der Filterelemente entweder die entsprechenden Wellenlängen auf die Maximalwerte oder auf die Minimalwerte des periodischen Fehlersignals (Übertragungsspektrum) festsetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren und alternative Vorrichtungen vorzusehen, wodurch erweiterte Erfassungsbereiche ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, eine Wellenlängenüberwachungseinrichtung und ein Lasersystem nach den Ansprüchen gelöst.
Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, daß bei der Bildung des Steuersignals für die Wellenlängeneinstellung des Lasers das Vorzeichen des Gradienten des Fehlersignals bei der gewünschten ITU-Wellenlänge berücksichtig wird. In jeder Periode hat das Fehlersignal exakt einen Teil mit einem positiven Gefälle und einen Teil mit einem negativen Gefälle; das Fehlersignal wird auf solche Weise erzeugt, daß die ITU-Wellenlängen in jedem Fall alternativ an Orten des Fehlersignals mit einem positiven und einem negativen Gradienten auftreten. Der ITU-Wellenlängenabstand ist deshalb im Vergleich zu dem freien Spektralbereich und somit auch dem Erfassungsbereich halbiert. Weil die periodische Übertragungskurve eines FP-Interferometers jedoch relativ scharfe Spitzen hat und dazwischen relativ flach ist, würden Vergleichswerte, die zu einer äquidistanten Verteilung der ITU-Wellenlängen über diese Fehlersignalkurve führen, in den flachen Bereichen dieser Kurve auftreten mit der Folge einer Qualitätsbeeinträchtigung des Wellenlängensteuerverfahrens. Um dieselbe Qualität des Steuerverfahrens wie beim Stand der Technik zu erreichen, wird ein modifiziertes Fehlersignal erzeugt, welches sinusförmig oder mindestens sinusähnlich ist. Für ein solches Fehlersignal können in jedem Fall äquidistante Vergleichswerte in den steilen Bereichen des Fehlersignals bestimmt werden. Zwei unterschiedliche Verfahren für das Erhalten eines solchen Fehlersignals werden vorgeschlagen. Bei einem ersten Verfahren wird ein geeignetes Fehlersignal dadurch erhalten, daß das FP-Interferometer einer Wellenlängenüberwachungseinrichtung der im einleitenden Teil beschriebenen Art insofern geändert wird, als der Einfallswinkel des in das FP-Interferometer eintretenden Lichts zu der optischen Achse nicht parallel ist. Dies ruft ein sinusähnliches Fehlersignal hervor. Bei einem zweiten Verfahren erfolgt eine zusätzliche Messung der Reflexionskomponente des in das FP-Interferometer eintretenden Lichts einer Wellenlängenüberwachungseinrichtung der in dem einleitenden Teil beschriebenen Art mittel einer dritten Photodiode. Eine geeignete Verknüpfung der Ausgangsströme der drei Photodioden ruft ein sinusförmiges Fehlersignal hervor.
Weitere Entwicklungen der Erfindung kann man den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung entnehmen.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen weiter erläutert:
1 veranschaulicht den Aufbau einer Wellenlängenüberwachungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik,
2 ist ein Grunddiagramm der Wellenlängensteuerung eines Lasers,
3 veranschaulicht das Fehlersignal einer Wellenlängenüberwachungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik,
4 veranschaulicht das Fehlersignal einer Wellenlängenüberwachungseinrichtung gemäß der Erfindung,
5 ist ein Grunddiagramm eines FP-Interferometers für eine erste Ausführungsform einer Wellenlängenüberwachungseinrichtung gemäß der Erfindung,
6 veranschaulicht das Meßergebnis des Fehlersignals eines Labormodells gemäß der ersten Ausführungsform,
7 veranschaulicht den Aufbau einer zweiten Ausführungsform einer Wellenlängenüberwachungseinrichtung gemäß der Erfindung und
8 veranschaulicht das Meßergebnis des Fehlersignals eines Labormodells gemäß der zweiten Ausführungsform.
Schematisch veranschaulicht 1 den Aufbau einer Wellenlängenüberwachungseinrichtung. Die Wellenlängenüberwachungseinrichtung weist eine optische Spalteinrichtung (Strahlteiler) 3, ein Wellenlängenfilter 4, eine erste Photodiode P1 und eine zweite Photodiode P2 auf. Ein optisches Eingangssignal I₀ wird der optischen Spalteinrichtung 3 zugeführt, welche das Eingangssignal I₀ zwischen zwei optischen Ausgangssignalen spaltet. Das erste Ausgangssignal der optischen Spalteinrichtung 3 wird direkt der ersten Photodiode P1 zugeführt. Das zweite optische Ausgangssignal der optischen Spalteinrichtung wird über das zwischengeschaltete Wellenlängenfilter der zweiten Photodiode P2 zugeführt. Die Photodioden P1 und P2, deren elektrische Anschlüsse hier nicht gezeigt wurden, führen einen ersten Photostrom I₁ bzw. einen zweiten Photostrom I₂ zu, deren Wellenformen über der Wellenlänge λ des optischen Eingangssignals I₀ aufgetragen wurden. Während der erste Photostrom I₁ mit einer sich verändernden Wellenlänge λ konstant ist, ändert sich der zweite Photostrom I₂ mit sich verändernder Wellenlänge λ. Sogenannte Mach-Zehnder-Interferometer oder Fabry-Perot-Interferometer können zum Beispiel als Wellenlängenfilter benutzt werden. FP-Interferometer werden aus wirtschaftlichen Gründen bevorzugt verwendet. Ein FP-Interferometer besteht grundsätzlich aus zwei reflektierenden, parallelen Oberflächen, zwischen denen ein Luftspalt besteht. Das durch eine Kollimatorlinse eingekoppelte Licht wird zwischen diesen Oberflächen so oft wie erwünscht vor- und zurückreflektiert, wobei eine spezielle Komponente des Lichtes nach jeder Reflexion in die Ausgangsfaser eingekoppelt wird. Die Überlagerung dieser Lichtkomponenten ruft eine Intensitätscharakteristik hervor, die über der Wellenlänge periodisch ist, wobei der Periodenabstand umgekehrt proportional zu dem Luftspaltabstand ist. Der Periodenabstand repräsentiert den oben erwähnten freien Spektralbereich (FSR).
2 veranschaulicht das Prinzip der Wellenlängensteuerung eines Lasers. Ein Abschnitt bzw. Teil der Differenz zwischen den oben erwähnten Photoströmen I₂ – I₁ ist über der Wellenlänge λ aufgetragen. Diese Differenz veranschaulicht hier das Fehlersignal, welches im einleitenden Teil er wähnt ist. In dem veranschaulichten Abschnitt nimmt der Wert des Fehlersignals monoton über die Wellenlänge zu und schneidet die Abszisse an dem Wert λ₀, auf welchen der Laser eingestellt werden soll. Über dieser Wellenlänge ist das Fehlersignal positiv und fällt in den Kühlbereich der Wellenlängensteuerung. Unter dieser Wellenlänge ist das Fehlersignal negativ und fällt in den Erwärmungsbereich der Wellenlängensteuerung. Wenn der Laser eingeschaltet wird, emittiert er im allgemeinen zuerst eine Wellenlänge, die sich von dem gewünschten Wert λ₀ unterscheidet und die im Fall einer negativen Wellenlängenabweichung zu einem negativen Fehlersignal führt. Der Laser wird dann erwärmt, bis die gewünschte Wellenlänge λ₀ erreicht ist, und somit nimmt das Fehlersignal den Wert null an. Im Fall einer positiven Wellenlängenabweichung und somit eines positiven Fehlersignals wird der Laser gekühlt, bis das Fehlersignal verschwindet und die gewünschte Wellenlänge λ₀ somit erreicht ist. Die gewünschte Wellenlänge λ₀ kann durch Verändern der Verstärkung der Photodioden P1 und P2 und/oder durch Verändern der Parameter des Wellenlängenfilters 4 geändert werden.
3 veranschaulicht ein Fehlersignal E1, welches über der Wellenlänge λ periodisch ist und zum Beispiel durch die Differenz zwischen den zwei Strömen I₂ und I₁ gebildet wird, wie in 1 beschrieben ist. Das Fehlersignal E1 schneidet die Nullinie (Abszisse) periodisch mit seinen negativen Gefälleteilen. Der Abstand zwischen diesen Schnittpunkten entspricht dem ITU-Wellenlängenabstand, wobei die Schnittpunkte die ITU-Wellenlänge λ₀, λ_j+1, λ_j+1,... des DWDM-Übertragungssystems darstellen. Gezeigt ist auch ein Erfassungsbereich CR, der genau eine Periode des periodischen Fehlersignals E1 aufweist. Der Erfassungsbereich CR ist derjenige Bereich, in welchem die Laseremission für eine unzweideutige Einstellung an der gewünschten ITU-Wellenlänge λ_j erfolgen kann. Dieser Bereich muß deshalb keinen weiteren Schnittpunkt des periodischen Fehlersignals E1 mit der Nullinie außer an der gewünschten ITU-Wellenlänge λ_j enthalten, weil der Laser sonst auf einen solchen Schnittpunkt und somit auf eine falsche Wellenlänge eingestellt werden könnte. Wie oben erwähnt, werden zunehmend kleinere ITU-Wellenlängenabstände in DWDM-Übertragungssystemen ausgeführt. Nach dem Stand der Technik werden der freie Spektralbereich ( FSR) und somit auch der Erfassungsbereich (CR) proportional zu diesen reduziert. Das Reduzieren im Erfassungsbereich CR ruft jedoch Probleme bezüglich der Langzeitstabilität des Lasersystems hervor: infolge Alterung unterliegen Laser einer Verschiebung in der emittierten Wellenlänge. Der Erfassungsbereich sollte deshalb ausreichend groß sein, um sicherzustellen, daß die emittierte Wellenlänge nach der Alterung noch in den Erfassungsbereich fällt. Wenn der Erfassungsbereich CR zu klein ist, besteht das Risiko, daß nach einer bestimmten Zeit die Wellenlänge außerhalb des Ertassungsbereiches CR liegt und deshalb nicht mehr an der gewünschten ITU-Wellenlänge λ; eingestellt werden kann. Ein weiterer Nachteil der Verwendung eines FP-Interferometers ist die Größenzunahmen infolge der erforderlichen Vergrößerung des Luftspaltes. Die folgende 4 veranschaulicht eine vorgeschlagene Lösung dieser Probleme, wodurch insbesondere ein Halbieren des ITU-Wellenlängenabstandes bei demselben Erfassungsbereich CR ermöglicht wird. Als Beispiel veranschaulicht 4 ein Fehlersignal E2, welches über der Wellenlänge λ sinusförmig ist, und zwar von einer Wellenlängenüberwachungseinrichtung gemäß der Erfindung. Die Schnittpunkte der negativen Gefälleteile des sinusförmigen Fehlersignals E2 mit einem ersten Vergleichswert C1 und ihrer positiven Gefälleteile mit einem zweiten Vergleichswert C2 treten an äquidistanten Wellenlängen mit dem ITU-Wellenlängenabstand A auf, wobei diese zum Beispiel durch die ITU-Wellenlängen λ_j, λ_j+1, λ_j+1, ..., dargestellt werden, die aus 3 bekannt sind. Wie in 3 weist der Erfassungsbereich CR eine Periode des sinusförmigen Fehlersignals E2 auf. Verglichen mit nur einem ITU-Wellenlängenabstand A gemäß 3 entspricht hier der Erfassungsbereich CR zwei ITU-Wellenlängenabständen. Da jedoch die ITU-Wellenlängen λ₀, λ_j+1, λ_j+1,... hier abwechselnd an Schnittpunkten des ersten Vergleichswertes C1 mit den negativen Gefälleteilen und an Schnittpunkten des zweiten Vergleichswertes C2 mit den positiven Gefälleteilen des sinusförmigen Fehlersignals E2 auftreten, muß das Vorzeichen des Gefälles beim Bilden des Steuersignals für die Steuerung der Lasererwärmungseinheit berücksichtig werden. Auf diese Weise wird je nach dem Gefällevorzeichen die Lasererwärmungseinheit entweder im Fall einer positiven oder einer negativen Differenz zwischen dem sinusförmigen Fehlersignal E2 und dem entsprechenden Vergleichswert C1 oder C2 eingeschaltet.
Die folgenden Parameter werden somit für jede ITU-Wellenlänge bestimmt und werden in der Wellenlängenüberwachungseinrichtung oder der Lasersystem gespeichert:
– der Erfassungsbereich CR,
– das Gefällevorzeichen (positiv oder negativ) und
– der Vergleichswert (C1 oder C2).
Ein Problem besteht jedoch bei der Erzeugung eines geeigneten Fehlersignals, zum Beispiel das hier gezeigte sinusförmige Fehlersignal E2. Das periodische Fehlersignal E1, das in 3 veranschaulicht ist, entspricht der Übertragungskurve eines FP-Interferometers, welches relativ scharfe Spitzen hat und dazwischen flach ist (siehe 6). Würde dieses periodische Fehlersignal E1 äquidistant aufgeteilt, so daß die ITU-Wellenlängen abwechselnd auf einem positiven und einem negativen Gefälleteil des Fehlersignals E1 lägen, würden die Vergleichswerte C1 und C2 in die flachen Bereiche des periodischen Fehlersignals E1 fallen mit dem Ergebnis einer Qualitätsbeeinträchtigung des Wellenlängensteuerverfahrens, welches von der Wellenlängenüberwachungseinrichtung durchgeführt wird. Um ein Wellenlängensteuerverfahren mit derselben Qualität wie beim Stand der Technik zu erreichen, ist es notwendig, ein Fehlersignal zu bilden, welches eine äquidistante Aufteilung in jedem Fall bei steilen Gefällen des Fehlersignals erlaubt. Das hier gezeigte sinusförmige Fehlersignal E2 oder ein sinusähnliches Fehlersignal ist für diesen Zweck geeignet. Als Beispiel sollten zwei Verfahren zum Erzeugen eines solchen Fehlersignals in den folgenden Zeichnungen beschrieben werden.
5 ist ein Grundschema eines FP-Interferometers, welches als Wellenlängenfilter 4 in einer ersten Ausführungsform einer Wellenlängenüberwachungseinrichtung gemäß der Erfindung benutzt wird. Ein erster (optischer) Spiegel 51 und ein zweiter (optischer) Spiegel 52 wurden gezeigt. Von rechts tritt ein breiter, normalerweise verteilter Strahl unter einem Einfallswinkel α in das FP-Interferometer ein, wobei ein erster Teil des Strahles durch die zwei Spiegel 51 und 52 hindurchgeht, um auf eine Photodiode 56 mit einer großen Oberfläche aufzutreffen, während ein weiterer Teil des Stahles von dem zweiten Spiegel 52 zu dem ersten Spiegel 51 reflektiert wird und von dort zurück zu dem zweiten Spiegel 52, wobei ein Abschnitt desselben seinerseits auf die Photodiode 56 versetzt relativ zu dem ersten Teil auftrifft. Hier ist die Photodiode 56 zum Beispiel so angeordnet, daß sie symmetrisch von dem ersten Teil des Strahles bestrahlt wird. Wegen der Tatsache, daß sich der Einfallswinkel α von null unterscheidet, gibt es über die ganze Oberfläche der Photodiode 56 keine Interferenz; zur Vereinfachung sind hier ein Teil 55, in dessen Fall periodische Interferenzen auftreten, und ein Teil 54, in dessen Fall keine Interferenzen auftreten, gezeigt.
6 veranschaulicht ein Meßergebnis einer Übertragungskurve 61 eines FP-Interferometers eines ersten Labormodells gemäß der Beschreibung der 5. Der Einfallswinkel α unterscheidet sich von null. Die Wellenform ihrer Amplitude 1 der Übertragungskurve 61 ist über der Wellenlänge in 6 aufgetragen. Zum Vergleich ist die Wellenform einer zweiten Übertragungskurve 62 für einen Einfallswinkel von 0° entsprechend dem in der Einleitung beschriebenen Stand der Technik auch gezeigt worden. Die Übertragungskurven 61 und 62 sind für den leichteren Vergleich normiert worden. Man sieht deutlich, daß die Übertragungskurve 61 eine sinusähnliche Form hat, während die Übertragungskurve 62 scharfe Spitzenwerte hat.
7 veranschaulicht den Aufbau einer zweiten Ausführungsform einer Wellenlängenüberwachungseinrichtung gemäß der Erfindung als Verlängerung der Wellenlängenüberwachungseinrichtung, die unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde. Die Wellenlängenüberwachungseinrichtung besteht aus der ersten Photodiode P1, der zweiten Photodiode P2, einer Spalteinrichtung (Strahlteiler) 73, der bezüglich 1 modifiziert ist mit einem zusätzlichen optischen Ausgang, der zu einer zusätzlichen dritten Photodiode P3 führt, und dem Wellenlängenfilter in der Form des FP-Interferometers 74. Die modifizierte Spalteinrichtung 73 ist als halbtransparenter, optischer Spiegel aufgebaut, welcher das optische Signal I₀ zwischen zwei Ausgängen wie in 1 spaltet. Das erste Ausgangssignal wird direkt zu der ersten Photodiode P2 und das zweite Ausgangssignal wird zu dem FP-Interferometer 74 geführt, wodurch dieses Signal zum Teil zu der zweiten Photodiode P2 zugeführt wird und zum Teil zu der modifizierten Spalteinrichtung 73 reflektiert wird, deren optischer Spiegel diese Signalkomponente über den vorgenannten zusätzlichen optischen Ausgang zu der dritten Photodiode P3 zuführt. Die in den Photodioden P1, P2 und P3 erzeugten Photoströme sind proportional der Intensität der empfangenen Lichtsignale.
Die Intensität I₂ der Lichtkomponente, die von dem FP-Interferometer übertragen und von der zweiten Photodiode P2 empfangen wird, wird gegeben durch:
Die Intensität I₃ der von dem FP-Interferometer reflektierten und von der dritten Photodiode P3 empfangenen Lichtkomponente ist gegeben durch:

R: Reflexionskoeffizient der Spiegel des FP-Interferometers,
V_R, V_T: Verlustfaktoren
δ (λ): zu der Frequenz des einfallenden Lichtes proportionale Funktion.

Das Verhältnis der reflektierten Lichtkomponente zu der übertragenen Lichtkomponente ergibt eine Verhältnisfunktion E (λ):
Die Intensität I₁ der von der ersten Photodiode P1 empfangenen Lichtkomponente ist von der Wellenlänge unabhängig: I₁ (λ) = c.I₀ (4) wobei I₀ die Intensität des Eingangssignals ist und c ein konstanter Faktor ist.
Ähnlich der Intensitätsfunktion I₂(λ) des übertragenen Lichtsignals ist die Verhältnisfunktion E(λ) periodisch mit (δ(λ)) = k_π, wobei k ein Element der ganzen Zahlen ist. Die Verhältnisfunktion E(λ) hat eine quadrierte sinusförmige Wellenform, so daß sie gut geeignet ist, um ein Fehlersignal gemäß 4 zu bilden. Für die Bildung des Fehlersignals wird das Verhältnis oder die Differenz der Verhältnisfunktion E(λ) zu dem Photostrom Ι₁ bestimmt: Die Verhältnisfunktion E(λ) kann zum Beispiel durch analoge Berechnung unter Verwendung einer geeigneten elektronischen Schaltung oder durch numerische Berechnung in einem Rechner, zum Beispiel einem Mikrocontroller, erzeugt werden.
8 veranschaulicht ein Meßergebnis eines zweiten Labormodells, in welchem die Wellenform eines Fehlersignals 82, das gemäß 7 erzeugt ist, über der Wellenlänge aufgetragen wird. Außerdem wurde zum Vergleich ein Vergleichssignal 81 über der Wellenlänge aufgetragen, wobei das Vergleichssignal 81 einem Fehlersignal gemäß dem Stand der Technik und somit der ersten Übertragungskurve 61 gemäß 6 entspricht. Die Übertragungskurven 81 und 82 wurden für den leichteren Vergleich normiert. Das Fehlersignal zeigt die gewünschte sinusförmige Wellenform.

Claims

Verfahren zum Erweitern des Erfassungsbereiches (CR) einer Wellenlängenüberwachungseinrichtung für die Laser eines Wellenlängenmultiplex, nachfolgend als WDM bezeichnet,– Übertragungssystems, bei welchem – der Erfassungsbereich (CR) eine Wellenlängenperiode (FSR) eines sinusförmigen oder sinusartigen, periodischen Fehlersignals (E) aufweist, welches von einem Wellenlängenfilter (4) erzeugt ist, – der Erfassungsbereich eine gewünschte Wellenlänge (λ_j) einer Vielzahl von äquidistanten Wellenlängen (λ_j, λ_j+1, λ_j+1,...) aufweist, – jeder der Laser des WDM-Übertragungssystems dadurch auf seine gewünschte Wellenlänge (λ₀) eingestellt wird, daß das Fehlersignal (E) mit einem Vergleichswert (C1 oder C2) verglichen wird, der für ein ausgewähltes Steigungsvorzeichen des Fehlersignals (E) in dem Erfassungsbereich (CR) einzigartig ist, – die Wellenlängenperiode (FSR) des Fehlersignals (E) derart eingestellt wird, daß es dem Doppelten des Wellenlängenabstandes (A) zweier benachbarter Wellenlängen des WDM-Übertragungssystems entspricht, und dadurch gekennzeichnet, daß – die gewünschte Wellenlänge (λ₀) unter Berücksichtigung des Steigungsvorzeichens des Fehlersignals (E) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Intensität (I₁) einer Lichtkomponente des Laserlichts direkt gemessen wird (P1) und eine zweite Intensität (I₂) einer Lichtkomponente (P2) des Laserlichts (I₀), welches durch ein Fabry Perot (FP)-Interterometer hindurchgeht, gemessen wird, wo die Bestrahlung in das FP-Interferometer bei einem Winkel (α) zu der optischen Achse ungleich 0° erfolgt und das Fehlersignal (E) durch Verknüpfen der Intensitäten (I₁ und I₂) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Intensität (I₁) einer Lichtkomponente des Laserlichts direkt gemessen wird (P1), eine zweite Intensität (I₂) einer Lichtkomponente (P2) des Laserlichts, welches durch ein FP-Interferometer hindurchgeht, gemessen wird, wo die Bestrahlung in das FP-Interferometer hinein parallel zu der optischen Achse erfolgt, eine dritte Intensität (I₃) der Lichtkomponente (P3) des Laserlichts, welches von dem FP-Interferometer reflektiert wird, gemessen wird und das Fehlersignal (E) durch Verknüpfen dieser drei Intensitäten (I₁, I₂ und I₃) gebildet wird.
Wellenlängenüberwachungseinrichtung mit einem Wellenlängenfilter (4) und Mitteln zum Erzeugen eines sinusförmigen oder sinusartigen periodischen Fehlersignals (E) zum Einstellen eines Lasers, wobei der Erfassungsbereich (CR) der bestrahlten Wellenlänge eine Wellenlängeperiode des Fehlersignals (E) aufweist und eine gewünschte Wellenlänge (λ0) einer Mehrzahl von äquidistanten Wellenlängen (λ_j, λ_j+1, λ_j+1,...) eines WDM-Übertragungssystems enthält und wobei der Wellenlängenfilter (4) derart eingestellt ist, daß die Wellenlängeperiode des Fehlersignals (E) dem Doppelten des Wellenlängenabstandes (A) zweier benachbarter Wellenlängen des WDM-Übertragungssystems entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlängen (λ₀, λ_j+1, λ_j+1,...) alternativ auf positiven Steigungen und auf negativen Steigungen des Fehlersignals (E) vorkommen und das Vorzeichen der Steigung bei der Bildung eines Steuersignals für die Steuerung des Lasers in Rechnung gestellt wird.
Wellenlängenüberwachungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenlängenfilter (4) als ein FP-Interferometer ausgeführt ist, wo das Mittel zum Erzeugen des Fehlersignals (E) aus einem ersten Meßmittel (P1) zum Messen einer ersten Intensität einer direkten Lichtkomponente des Laserlichts (I₀), einem zweiten Meßmittel (P2) zum Messen einer zweiten Intensität einer Lichtkomponente (P2) des Laserlichts (I₀), welches durch ein FP-Interferometer hindurchgeht, einem dritten Meßmittel (P3) zum Messen einer dritten Intensität der Lichtkomponente des Laserlichts (I₀), welches von dem FP-Interferometer reflektiert wird, und Berechnungsmitteln für das Berechnen des Fehlersignals (E) aus den von den Meßmitteln (P1, P2 und P3) bestimmten Intensitäten besteht.
Wellenlängenüberwachungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenlängenfilter (4) als ein FP-Interferometer ausgeführt ist, wo das Mittel zum Erzeugen des Fehlersignals (E) aus einem ersten Meßmittel (P1) zum Messen einer ersten Intensität einer direkten Lichtkomponente des Laserlichts (I₀), einem zweiten Meßmittel (P2) zum Messen einer zweiten Intensität einer Lichtkomponente (P2) des Laserlichts (I₀), welches durch ein FP-Interferometer hindurchgeht, und aus Berechnungsmitteln zum Berechnen des Fehlersignals (E) aus den von den Meßmitteln (P1, P2) bestimmten Intensitäten besteht, wobei die Bestrahlung in das FP-Interferometer nicht parallel zur optischen Achse des FP-Interferometers erfolgt.
Lasersystem mit Lasern und mindestens einer Wellenlängenüberwachungseinrichtung, wobei jeder der Laser auf eine gewünschte Wellenlänge mit Hilfe eines Fehlersignals (E) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlängenüberwachungseinrichtung nach Anspruch 4 ausgestaltet ist.