DE60034618T2

DE60034618T2 - Optischer Verstärker zur Verschiebung der Ramanverstärkung angeordnet

Info

Publication number: DE60034618T2
Application number: DE60034618T
Authority: DE
Inventors: Matthias Tinton Falls Monmouth County Berger; Dirk Tinton Falls Bode; Daniel A. Lakewood Fishman; Gabriela Marlboro Livescu; Christian Tinton Falls Raabe; Fatimah Monmouth County Shehadeh; Jianhui Freehold Zhou; Martin Middletown Zirngibl
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2020-02-29
Also published as: CA2299143C; DE60034618D1; JP4279433B2; EP1035670B1; CA2299143A1; US6088152A; JP2000277834A; EP1035670A3; EP1035670A2; AU1951900A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft optische Übertragungssysteme und betrifft insbesondere einen optischen Übertragungsverstärker.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein optisches Übertragungssystem ist mit einer Reihe unterschiedlicher faseroptischer Nichtlinearitäten konfrontiert, von denen eine gemeinhin als die Ramanverstärkung. Die Ramanverstärkung ist (in dB) definiert als die Differenz zwischen der Leistung (in dB) des Kanals mit der längsten Wellenlänge und der Leistung (in dB) des Kanals mit der kürzesten Wellenlänge. Die Ramanverstärkung, oder der Ramaneffekt, wird zu einem besonderen Ärgernis, wenn ein hoher Grad an optischer Leistung, die über einen bestimmten Wellenlängenbereich verteilt ist, in eine optische Faser gepumpt wird. In diesem Fall neigt sich die Ramanverstärkung zu Gunsten der Kanäle mit den längeren Wellenlängen. Wie in 1 grafisch dargestellt, dämpft der Ramaneffekt die Leistungspegel der optischen Kanäle der kürzeren Wellenlängen, aber erhöht die Leistungspegel der optischen Kanäle der größeren Wellenlängen durch Verschieben der Leistung der ersteren Kanäle hin zu den letzteren Kanälen, wie in 1 veranschaulicht. Die Ramanverstärkung verschlechtert somit das Signal-Rausch-Verhältnis (SRV) der Signale in den Kanälen mit den kürzeren Wellenlängen und verschlechtert somit in hohem Maß ihre Leistung. Experimente zeigen, dass die Ramanverstärkung über einen Wellenlängenbereich von 32 nm mehr als 2,0 dB bei 22 dBm an in die Übertragungsfaser eingespeister Gesamtleistung für eine standardmäßige Einmodenfaser über eine optische Faserstrecke von 80 Kilometern betragen könnte.
Die Ramanverstärkung/-neigung kann einige optische Störungen in optischen Niedrigleistungssystemen hervorrufen, die eine schmale belegte Signalbandbreite haben, da die in die Faser eingespeiste Gesamtleistung ebenfalls niedrig ist. Das ist jedoch nicht der Fall bei einem optischen Hochleistungssystem mit einer relativ breiten belegten Signalbandbreite. Der Grund dafür ist, dass ein optisches Signal oder ein optischer Kanal in der Regel mit einem Leistungspegel von zum Beispiel > 0 dBm über eine optische Faser übertragen wird, um zu gewährleisten, dass das optische Signal ein günstiges SRV hat, wenn es an dem nachgeschalteten Empfänger ankommt. Da der Leistungspegel eines jeden der optischen Kanäle kumulativ ist, könnte in einem 80-Kanäle-System der Pegel der in die optische Faser eingespeisten Gesamtleistung am Ausgang eines optischen Verstärkers mehr als 20 dBm betragen.
Ein Beispiel des Kompensierens einer Ramanstreuung findet sich in "Compensation of Raman scattering und EDFA's non-uniform gain in ultra-long-distance WDM links", X. Y. Zou und Mitarbeiter, IEEE Photonics Tech. Letters, Nr. 1, 1996.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Wir haben festgestellt, dass die beste Art des Umgangs mit dem nachteiligen Effekt der Ramanverstärkung/-neigung darin besteht, optische Signale vor der Übertragung der Signale über eine optische Faserstrecke vorab aufzubereiten. In einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung kompensieren wir den Effekt der Ramanneigung durch Erzeugen einer Verstärkung, die der Ramanneigung entgegen vorgeneigt ist, und Anwenden der geneigten Verstärkung auf das Spektrum optischer Signale, die über eine optische Faser übertragen werden sollen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine solche Vorab-Aufbereitung dynamisch in Abhängigkeit von der Anzahl der Kanäle, die in einem empfangenen zusammengesetzten optischen Signal enthalten sind, und von dem Leistungspegel in jedem solchen Kanal erzeugt.
In einer weiteren veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung wird die Ramanneigung/-Verstärkung aus den empfangenen optischen Signalen herausgefiltert, bevor die Signale über eine nächste optische Faserstrecke am Ausgang eines optischen Verstärkers erneut übertragen werden.
Diese und weitere Merkmale unserer Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen problemlos verstanden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
1 ist ein veranschaulichendes Beispiel des Ramaneffekts.
2 ist ein allgemeines Blockschaubild eines optischen Übertragungssystems, in dem die Prinzipien der Erfindung praktiziert werden können.
3A ist eine grafische Darstellung der Verteilung der Leistungspegel von optischen Signalen, wenn sie am Ausgang eines optischen Verstärkers 100-i von 2 übertragen werden, wobei die Verstärkung zu Gunsten der optischen Signale am unteren Ende des Spektrums geneigt wurde.
3B ist ein veranschaulichendes Beispiel des Neigungsgrades infolge des Ramaneffekts, der auf die übertragenen Signale wirkt, während sie über die optische Übertragungsstrecke zwischen optischen Verstärkern transportiert werden, zum Beispiel einem Verstärker 100-1 und einem Verstärker 100-2 von 2.
3C veranschaulicht grafisch die Art und Weise, in der die Verstärkung von 3A die Ramanverstärkung von 3B auslöscht.
4 ist ein allgemeines Blockschaubild eines Verstärkers 100 von 2.
5 ist ein veranschaulichendes Beispiel der Art und Weise, in der die optische Überwachungsvorrichtung 70 von 4 den Leistungspegel jeder Wellenlänge misst, den sie in einem Signal detektiert, das durch den Verstärker von 4 ausgegeben wird.
6 veranschaulicht die verschiedenen Sättigungszustände für die Ausgangsverstärkungsstufe des optischen Verstärkers von 4.
7 und 8 zeigen in Flussdiagrammform ein veranschaulichendes Programm, das die Prinzipien der Erfindung in der Steuerung von 4 implementiert.
9 zeigt die Art und Weise, in der die 7 und 8 relativ zueinander angeordnet sein sollten.
10 zeigt in Flussdiagrammform ein veranschaulichendes Programm, das die Prinzipien der Erfindung in der optischen Überwachungsvorrichtung von 4 implementiert.
11 ist eine veranschaulichende Anordnung von Speicher zum Speichern einer Tabelle von Neigungswerten.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ein veranschaulichendes optisches Übertragungssystem, das die Prinzipien der Erfindung verkörpert, ist in vereinfachter Form in 2 gezeigt. Das optische System enthält insbesondere mehrere Lasersender 110-1 bis 110-N, einen Multiplexer 120, mehrere optische Verstärker, die entlang einer optischen Übertragungsstrecke 130 angeordnet sind, einen Demultiplexer 140 und optische Empfänger 150-1 bis 150-M. Jeder der Sender gibt ein jeweiliges informationstragendes optisches Signal aus, das eine eindeutige Wellenlänge, λ_i, aufweist. Es wird hier angenommen, dass ein bestimmtes optisches Signal für einen der Empfänger 150-1 bis 150-M bestimmt ist. Für die vorliegende Besprechung wird angenommen, dass das optische Übertragungssystem N optische Kanäle hat, wobei N > 1 und zum Beispiel 80 sein kann. Die optischen Kanäle sind jeweils den Sendern 110-1 bis 110-N zugeordnet. Die N Kanäle sind anhand ihrer jeweiligen Wellenlängen λ₁, λ₂, λ₃, ... λ_N identifiziert, die ausreichend voneinander beabstandet sind, um zu verhindern, dass Signale in benachbarten Kanälen sich gegenseitig stören. Eine solche Trennung kann zum Beispiel 200 GHz oder weniger betragen. Die Signale, welche die Sender 110-1 bis 110-N ausgeben, werden im MUX 120 kombiniert (gemultiplext) und dann über den optischen Verstärker 100-1 an die optische Übertragungsleitung 130 ausgegeben. Das kombinierte optische Signal wird dann über die Verstärker 100-2 bis 100-k – 1 und optische Kabel 130 zum DEMUX 140 über den optischen Verstärker 100-k übertragen. Der DEMUX 140 trennt die kombinierten Signale voneinander und speist die getrennten Signale in jeweilige der Empfänger 150-1 bis 150-M ein, wobei M gleich N ist.
Wie oben angesprochen, kann die sogenannte Ramanverstärkung/-neigung in optischen Übertragungssystemen toleriert werden, die eine relativ kleine Anzahl von Kanälen haben, zum Beispiel zweiunddreißig oder weni ger. Das gilt jedoch nicht bei einem optischen Übertragungssystem, das mit einer relativ großen Anzahl von optischen Kanälen arbeitet, zum Beispiel 80 Kanälen. In einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung löschen wir den Effekt der Ramanneigung durch Erzeugen einer Verstärkung, die der Ramanneigung entgegen vorgeneigt ist, und Anwenden der geneigten Verstärkung auf das Spektrum von optischen Signalen, die über eine optische Faser übertragen werden sollen, wie in den 3a, 3b und 3c veranschaulicht ist. Insbesondere ist 3a eine grafische Darstellung der Verteilung der Leistungspegel von optischen Signalen, während sie am Ausgang eines optischen Verstärkers 100-i, zum Beispiel 100-1 (2), ausgegeben werden, wobei die Verstärkung zu Gunsten der optischen Signale am unteren Ende des Spektrums geneigt wurde. 3b ist ein veranschaulichendes Beispiel des Grades der Neigung infolge des Ramaneffekts, dem die Signale unterliegen, während sie über die optische Übertragungsstrecke zwischen optischen Verstärkern 100-1 und 100-2 transportiert werden. Das Vorneigen der optischen Signale löscht jedoch die Leistungsverschiebung infolge der Ramanneigung dergestalt, dass die Leistungspegel von optischen Signalen am Ende der Faserübertragungsstrecke mehr oder weniger flach sind, wie in 3c für den Idealfall grafisch veranschaulicht ist.
Der empfangende optische Verstärker, zum Beispiel der Verstärker 100-2, wiederum verarbeitet das empfangene optische Signal, um die Signale zu verstärken und die Leistungspegel der optischen Signale entgegen dem der Ramanneigung, zu denen es in der abgehenden optischen Übertragungsstrecke 130 kommt, noch einmal vorzuneigen (vorzuverzerren).
Ein detailliertes Blockschaubild eines optischen Verstärkers 100-i ist in 4 gezeigt. Der Verstärker 100-i, der jeden der Verstärker 100-1 bis 100-k in 2 repräsentiert, empfängt ein optisches Signal über die optische Übertragungsleitung 130, einen herkömmlichen Signalkoppler 1 und ein herkömmliches optisches Isolatorelement 5. Der Isolator 5 ermöglicht es dem empfangenen Signal, sich in Richtung der seltenerdendotierten Faser 10 auszubreiten, und verhindert, dass Reflexionen und spontanes Rauschen, die entlang der dotierten Faser 10 erzeugt werden könnten, zurück in die Eingangsfaser 130 wandern. Die dotierte Faser 10, die zum Beispiel eine erbiumdotierte Faser sein könnte, erzeugt eine optische Verstärkung, wenn sie durch optische Leistung "gepumpt" wird, die durch den Pumplaser 55-1 über den herkömmlichen Wellenlängenmultiplexer (WDM) 15 zugeführt wird. Die durch den Pumplaser 55 zugeführte Leistung erregt die Ionen in der dotierten Faser 10. Die ankommenden Signalphotonen kollidieren mit den erregten Ionen, wodurch die Ionen veranlasst werden, Photonen freizusetzen, die mit den ankommenden Photonen identisch sind. Die freigesetzten Photonen kombinieren sich dann mit den ankommenden Photonen und breiten sich als ein verstärktes Signal in Richtung des Isolators 20 aus. Der Isolator 20 verhindert, dass Rauschen und/oder reflektierte Signale, die in Richtung des WDM 15 transportiert werden, die Verstärkerfunktion stören, die an der Eingangsstufe wirkt, welche aus dem Isolator 5, der dotierten Faser 10 und dem WDM 15 besteht.
Das optische Signal, das durch die erste Stufe des Verstärkers 100-i verstärkt wird, wird dann über den herkömmlichen Isolator 20 in die variable Dämpfungseinheit (VDE) 30 eingespeist, die den Pegel des optischen Signals, welches das Dämpfungsglied 30 durchläuft, in Abhängigkeit von Steuersignalen steuert, die von der Steuerung 75 über den Bus 76 empfangen werden.
In einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung kann das variable Dämpfungsglied 30 zum Beispiel eine rotierende Glasplatte sein, deren optische Durchlässigkeit schrittweise von transparent bis optisch undurchlässig verändert werden kann. Der Pegel des optischen Signals, das die VDE 30 durchläuft, hängt deshalb davon ab, welcher Sektor der Glasplatte sich in der Übertragungsstrecke durch die VDE 30 befindet, wie weiter unten noch eingehend erläutert wird.
Das gedämpfte (justierte) optische Signal, das durch die VDE 30 ausgegeben wird, wird dann in das "Verstärkungsglättungs"-Filter 35 eingespeist, um einen Leistungspegel zu erzeugen, um den herum der Frequenzgang der Ausgangsstufe des Verstärkers 100-i dynamisch angepasst werden kann. Das heißt, die Verstärkung wird durch Ändern der Verstärkung der erbiumdotierten Faser 45, d. h. ihres Inversionspegels, geneigt. Dies geschieht durch Ändern des Pegels des optischen Signals, das die VDE 30 durchläuft. Es ist zu beachten, dass die Gesamtverstärkung durch den Pegel der Eingangsleistung und den Pegel der gesättigten Ausgangsleistung festgelegt wird.
Genauer gesagt, hat das Filter 35 einen Frequenzgang, der die Umkehrung des Verstärkungsspektrums der Eingangs- und der Ausgangsstufe des Verstärkers 100-i zu einem Signalpegel ist, der dem Pegel des oben erwähnten justierten Signals entspricht, wobei die Ausgangsstufe den WDM 40, die seltenerdendotierte Faser 45 (zum Beispiel eine erbiumdotierte Faser) und den Isolator 50 aufweist. Der WDM 40 kombiniert das gefilterte Signal mit der Pumpleistung, die über die Faser 55-2 empfangen wird, und speist das kombinierte Signal in die dotierte Faser 45 ein, wo eine optische Verstärkung des Signals in der oben besprochenen Weise stattfindet. Das verstärkte Signal wird dann über den Isolator 50 und einen herkömmlichen Signalteiler 80, der einen kleinen Teil des ausgegebenen optischen Signals über den Teiler 81 in die optischen Überwachungsvorrichtung 70 umleitet (einspeist), in die optische Ausgangsfaser 130 eingespeist. In einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung kann die Überwachungsvorrichtung 70 zum Beispiel ein optischer Spektralanalysator sein, vorzugsweise der optische Spektralanalysator, der durch den Comcode 200899540 bezeichnet wird und bei der Firma Lucent Technologies, Inc. bezogen werden kann.
Genauer gesagt, analysiert die optische Überwachungsvorrichtung (der Spektralanalysator) 70 das Spektrum des optischen Signals, das sie über den Teiler 81 empfängt, und bestimmt die Wellenlängen und Leistungspegel der einzelnen optischen Signale, die das ausgegebene optische Signal bilden. Die optische Überwachungsvorrichtung 70 speist dann die Ergebnisse seiner Bestimmung in die Steuerung 75 ein. Ein Beispiel einer solchen Kanalisierung ist in 5 veranschaulicht, wobei die Überwachungsvorrichtung 70 den Leistungspegel jeder Wellenlänge, die sie detektiert, misst und die Daten (x_i, y_i) in die Steuerung 75 einspeist. In einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung kann die Steuerung 75 ein herkömmlicher Mikrocomputer sein, der in herkömmlicher Weise dafür programmiert ist, das variable Dämpfungsglied 30 dynamisch zu justieren, um seinen Dämpfungspegel entsprechend den Daten, die er von der Überwachungsvorrichtung 70 empfängt, und der Lichtmenge, die in die erbiumdotierte Faser 45 eingeleitet wird, zu erhöhen oder zu verringern. Die Steuerung 75 justiert das Dämpfungsglied 30 weiter, bis die gewünschte Vorverzerrung des ausgegebenen optischen Signals erreicht ist. Wie allgemein bekannt ist, kann der Frequenzgang der Faser 45 zwischen verschiedenen Umkehrungspegeln dynamisch verändert werden, indem die Lichtmenge, die in die Faser 45 eingespeist wird, vergrößert oder verringert wird, wie ist in 6 veranschaulicht.
Aus 4 ist zu erkennen, dass der Teiler 81 das Signal, das er empfängt, zwischen der optischen Überwachungsvorrichtung 70 und dem Photodetektor 85 teilt. Genauer gesagt, wandelt der Photodetektor 85 das optische Signal in ein elektrisches Signal um und speist das letztere Signal in einen Analog/Digital (A/D)-Wandler 90 ein. Der A/D-Wandler 90 wandelt den Pegel des elektrischen Signals, das er empfängt, in einen digitalen Wert um und speist den digitalen Wert in die Steuerung 75 ein. Das in die Steuerung 75 eingespeiste digitale Signal steht für den mit Po bezeichneten Leistungspegel des Signals, das an die Strecke 130 ausgegeben wird. Gleichermaßen speisen der Photodetektor 25 und der A/D-Wandler 60 einen digitalen Wert, der für den mit Pi bezeichneten Leistungspegel des empfangenen Signals steht, in die Steuerung 75 ein. Wie weiter unten noch erklärt wird, nutzt die Steuerung 70 die digitalen Werte Pi und Po für ihre Bestimmung der gewünschten Neigung für das abgehende Signal.
Das Programm, das die Prinzipien der Erfindung in der Steuerung 75 implementiert, ist in Flussdiagrammform in den 7 und 8 gezeigt, die wie in 9 gezeigt anzuordnen sind. Genauer gesagt, erfolgt der Einstieg in das Programm am Block 701 in Reaktion auf eines einer Anzahl verschiedener "Auslöser"-Ereignisse. Zu diesen Ereignissen gehören unter anderem (a) ein System-Upgrade, wie zum Beispiel die Erhöhung der Anzahl von Kanälen (Wellenlängen) zum Beispiel von 40 auf 60; (b) eine Änderung der durch den OV 100 detektierten Eingangsleistung; (c) periodisch, zum Beispiel alle zehn Minuten; oder (d) wenn der OV ein nachgeschalteter OV ist und er eine Meldung empfängt, die anzeigt, dass ein vorgeschalteter OV sein Programm der Steuerung 75 ausführt; usw. Nachdem der Einstieg in das Programm vollzogen wurde, schreitet es zu Block 702 voran, wo es einen Zähler n_cycle und einen Timer t_adj initialisiert. Das Programm (Block 703) erhält dann Daten von der optischen Überwachungsvorrichtung 70. Gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung enthalten diese Daten die Anzahl von OC48-Kanälen, n₄₈, und die Anzahl von OC192-Kanälen, n₁₉₂, die in dem Ausgangssignal enthalten sind, und die Bandbreite (Δv) des Ausgangssignals. Die Daten enthalten außerdem die NEIGUNG des Ausgangssignals.
Wenn das Programm die angeforderten Daten empfängt, vergleicht es dann (Block 704) den Wert der Bandbreite, Δv, des Ausgangssignals mit einem Minimumwert, ΔV_min, zum Beispiel einem Wert, der ein Signal anzeigt, das aus fünfzehn benachbarten Kanälen gebildet ist. Wenn der Wert von Δv kleiner als das Minimum ist, dann setzt (dreht) das Programm (Block 704-1) die variable Dämpfungseinheit (VDE) 30 auf einen Nennwert, der in Abhängigkeit von den Werten n₄₈ und n₁₉₂ und in Abhängigkeit von dem Leistungspegel des ankommenden optischen Signals bestimmt wird. Das Programm steigt dann über den Block 704-2 aus. Wenn festgestellt wird, dass der Wert von Δv größer als Δv_min ist, dann inkrementiert das Programm (Block 705) den Zähler n_cycle und bestimmt dann (Block 706) einen Vorneigungswert in Abhängigkeit von dem Ausgangsleistungspegel, Po, und der Signalbandbreite, Δv, und dem Typ der Faser, die an den Ausgang des zugehörigen optischen Verstärkers 100 angeschlossen ist.
In einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung verwendet das Programm den Wert der in die Ausgangsfaser eingespeisten Leistung zum indirekten Indexieren einer Tabelle von Vorneigungswerten und Auslesen eines Vorneigungswertes, der für den Wert der eingespeisten Leistung angemessen ist. Das Programm bestimmt dann die Differenz zwischen dem aus der Tabelle ausgelesenen Vorneigungswert und dem von der optischen Überwachungsvorrichtung erhaltenen Vorneigungswert. Das Programm justiert dann die VDE in Abhängigkeit von dieser Differenz so, dass die gewünschte Vorneigung des Ausgangssignals erhalten wird. Genauer gesagt, schreitet bei Block 707 das Programm weiter zu Block 708, wenn es bestimmt, dass ein vorheriger Durchgang die VDE-Einstellung erfolgreich justiert hat, dergestalt, dass das ausgegebene Signal auf innerhalb eines Fensters, zum Beispiel ±1/2 dB, dieses gewünschten Vorneigungswertes vorgeneigt wurde. (Es ist anzumerken, dass dieses Fenster im vorliegenden Text als das innere Fenster bezeichnet wird.) Nachdem die Vorneigung auf innerhalb des inneren Fensters eingestellt wurde, prüft das Programm anschließend die Einstellung, um zu bestimmen, ob sie sich immer noch innerhalb eines gröberen Fensters befindet, das im vorliegenden Text als das äußere Fenster bezeichnet wird.
Wenn ein vorheriger Durchgang nicht ausgeführt oder nicht zu Ende gebracht wurde, so prüft das Programm (Block 709), ob sich der gewünschte Vorneigungswert innerhalb des inneren Fensters befindet. Wenn ja, dann schreitet das Programm zu Block 709-1 voran, um einen Zähler n_tilt,ok zu inkrementieren. Dann prüft es (Block 709-2), ob der Wert des inkrementierten Zählers einen zuvor festgelegten Wert, n_tilt,ok,min, übersteigt. Wenn das der Fall ist, so steigt das Programm über den Block 709-3 aus. Andernfalls kehrt das Programm zu Block 705 zurück. Wenn die Vorneigung des Ausgangssignals nicht innerhalb des inneren Fensters der gewünschten Vorneigung, die bei Block 706 bestimmt wurde, liegt, dann schreitet das Programm zu Block 710 voran. Wenn festgestellt wird, dass die Vorneigung des Ausgangssignals bei Block 708 nicht innerhalb des äußeren Fensters der gewünschten Vorneigung, die bei Block 706 bestimmt wurde, liegt, so schreitet gleichermaßen das Programm ebenfalls zu Block 710 voran. Das Programm (Block 710) prüft dann, ob es die VDE-Einstellung um einen großen Schritt bewegen kann – zur Veranschaulichung wenigstens fünf nominale Schritte. Das Programm kann dies tun, wenn es der erste OV einer Kette von OVs ist oder wenn es ein nachgeschalteter OV in der Kette ist und der erste OV momentan nicht seine VDE justiert. Wenn die Bestimmung bei Block 710 anzeigt, dass die VDE mittels eines großen Schrittes justiert werden kann, dann schreitet das Programm zu Block 711 voran, wo es prüft, ob die Neigung des Ausgangssignals nahe dem Sollwert liegt (d. h. dem Wert, der aus der oben erwähnten Tabelle ausgelesen wurde). Wenn ja, so setzt das Programm (Block 711-1) einen Schrittgrößenindikator gleich einer kleinen Schrittgröße und schreitet dann zu Block 713 voran. Wenn nicht, so setzt das Programm (Block 712) den Indikator gleich einer großen Schrittgröße.
Wenn das Programm feststellt, dass der Dämpfungspegel eine Systemgrenze erreicht hat (Block 713) oder eine Hardware (HW)-Grenze erreicht hat (Block 714), dann gibt das Programm eine entsprechende Warnmeldung aus (Block 713-1 bzw. 714-1) und steigt über den Block 719-2 aus, um eine nächste Eingabe über den Block 701 zu erwarten. Andernfalls justiert das Programm (Block 715) den Pegel der VDE-Dämpfung durch Senden einer Anzahl von Signalimpulsen an die VDE entsprechend einem großen bzw. einem kleinen Schritt. Ein jeder derartiger Signalimpuls veranlasst die VDE, den Dämpfungspegel entsprechend einer zuvor festgelegten Schrittgröße, zum Beispiel 0,1 dB, zu erhöhen (oder zu verringern). Das Programm (Block 716) erhält dann einen Spannungspegel von der VDE, wobei der Spannungspegel den aktuellen Dämpfungspegel anzeigt, der durch die VDE angelegt wird. Das Programm (Block 717) vergleicht dann den aktuellen Dämpfungspegel mit dem vorherigen Dämpfungspegel, um zu bestimmen, ob die VDE auf die Signalimpulse reagiert hat. Wenn nicht, dann sendet das Programm (Block 717-1) erneut die Signalimpulse an die VDE und bestimmt noch einmal (Block 717-2), ob sich der Dämpfungspegel verändert hat. Wenn nicht, dann gibt das Programm (717-3) eine Warnmeldung aus und schreitet zu Block 719-2 voran. Wenn ja, dann inkrementiert das Programm (Block 718) den Zähler n_tilt,ok, und prüft dann (Block 719), um zu bestimmen, ob entweder die Zeitdauer oder die Anzahl der Versuche, die zugeteilt wurden, um die VDE zu justieren, um die gewünschte Vorneigung zu erreichen, verstrichen ist. Das Programm tut dies durch Vergleichen des Timers t_adj und des Inhalts des Zählers n_cycle mit jeweiligen Maximalwerten. Wenn entweder die zugeteilte Zeit oder Anzahl von Zyklen verstrichen ist, so gibt das Programm (719-1) eine Warnmeldung aus und schreitet zu Block 719-2 voran. Andernfalls kehrt das Programm zu Block 703 zurück.
Ein veranschaulichendes Programm, das die Prinzipien der Erfindung in der optischen Überwachungsvorrichtung 70 implementiert, ist in 10 gezeigt. Genauer gesagt, wenn das Programm bei Block 901 beginnt, so tastet es (Block 902) das optische Signal, das es empfängt, über den Abgriff 80 ab (4). Die optische Überwachungsvorrichtung bestimmt dann in einer herkömmlichen Weise die Anzahl von OC48-Kanälen, n₄₈, und die Anzahl von OC192-Kanälen, n₁₉₂, die in dem abgetasteten Signal enthalten sind. Die optische Überwachungsvorrichtung bestimmt auch die Bandbreite, v, des abgetasteten Signals sowie die Leistungen der Kanäle, Pj. Das Programm mittelt dann die Werte dieser Ergebnisse über eine aufeinanderfolgende Anzahl von Abtastungen, zum Beispiel fünf Abtastungen. Das Programm (Block 903) bestimmt dann die Steigung, dP/dv, der abgetasteten Signals und bestimmt (Block 904) den Neigungsgrad, den das Ausgangssignal aufweist, wie gezeigt. Das Programm speist dann das abgetastete Ergebnis und den ermittelten Neigungswert in die Steuerung 75 ein. Das Programm steigt dann aus (906), um bei Block 901 wieder einzusteigen.
11 zeigt ein veranschaulichendes Beispiel der Art und Weise, in der der Speicher der Steuerung konfiguriert sein kann, um eine Tabelle von Vorneigungswerten aufzunehmen, auf die das Steuerungsprogramm bei Block 706, 7, zugreift.
Es versteht sich daher, dass, obgleich die im vorliegenden Text veranschaulichte Erfindung im Kontext einer konkreten veranschaulichenden Ausführungsform beschrieben ist, der Fachmann in der Lage ist, zahlreiche alternative Anordnungen zu ersinnen, die, wenn sie auch im vorliegenden Text nicht ausdrücklich gezeigt oder beschrieben sind, trotzdem die Prinzipien der Erfindung verkörpern und innerhalb ihres Geltungsbereichs liegen. Zum Beispiel kann einem optischen Verstärker ein geeignetes Filter hinzugefügt werden, um die Ramanverstärkung aus den empfangenen optischen Signalen herauszufiltern, bevor die Signale über eine nächste optische Faserstrecke am Ausgang des optischen Verstärkers neu übertragen werden. Als ein weiteres Beispiel kann die VDE 30 manuell justiert werden.

Claims

Optischer Verstärker, umfassend: eine Vorrichtung (1), die dafür ausgelegt ist, ein optisches Eingangssignal mit mehreren optischen Komponenten jeweiliger Wellenlängen zu empfangen, und eine Vorrichtung (100), die dafür ausgelegt ist, das empfangene optische Signal so aufzubereiten, daß das aufbereitete Signal vorverzerrt ist, um eine Ramanverstärkung auszugleichen, und das aufbereitete Signal dann zur Verbindung mit einer optischen Übertragungsstrecke (130) in der die Ramanverstärkung auftritt, einem Ausgang zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung die für das Aufbereiten ausgelegt ist, folgendes umfaßt: Mittel zum Überwachen (70, 85) des aufbereiteten Signals, um einen aktuellen Grad der Vorverzerrung in dem aufbereitetem Signal zu bestimmen; ein variables Dämpfungsglied (30, 75), das so ausgelegt ist, daß es auf der Basis des aktuellen Werts der Vorverzerrung ein aus dem optischen Eingangssignal abgeleitetes optisches Signal dynamisch dämpft; und eine Ausgangsverstärkerstufe (45, 55-2), die dafür ausgelegt ist, das gedämpfte Signal zu verstärken, um das aufbereitete Signal zu erzeugen, wobei der Grad der dynamischen Dämpfung die Ausgangsverstärkerstufe so konfiguriert, daß die Vorverzerrung des aufbereiteten Signals dynamisch gesteuert wird.
Optischer Verstärker nach Anspruch 1, wobei die Ausgangsverstärkerstufe (45, 55-2) dafür ausgelegt ist, in verschiedenen Graden der Inversion zu operieren, um die Vorverzerrung bereitzustellen.
Optischer Verstärker nach Anspruch 2, wobei das variable Dämpfungsglied (30) dafür ausgelegt ist, die Ausgangsverstärkerstufe in einen bestimmten der verschiedenen Grade der Inversion zu versetzen.
Optischer Verstärker nach Anspruch 3, wobei die Mittel zum Überwachen folgendes umfassen: eine optische Überwachungsvorrichtung (70), die dafür ausgelegt ist, einen Teil der Signalleistung, die der optischen Übertragungsstrecke zugeführt wird, abzutasten und den aktuellen Grad der Vorverzerrung zu bestimmen; und einen Photodetektor (85) der dafür ausgelegt ist, einen Leistungspegel des aufbereiteten Signals zu bestimmen, wobei das variable Dämpfungsglied eine Steuerung (75) umfaßt, die dafür ausgelegt ist, solche Bestimmungen von der optischen Überwachungsvorrichtung und dem Photodetektor zu empfangen und die Dämpfung dynamisch als Funktion des Leistungspegels und der Differenz zwischen einem gewünschten Grad der Vorverzerrung und dem aktuellen Grad der Vorverzerrung zu justieren.
Optischer Verstärker nach Anspruch 4, wobei die optische Überwachungsvorrichtung (70) einen optischen Spektrum-Analysator umfaßt.
Optischer Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das variable Dämpfungsglied (30) ein optisches Dämpfungsglied ist, das elektrisch gesteuert wird.
Optischer Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das variable Dämpfungsglied (30) ein optisches Dämpfungsglied ist, das manuell gesteuert wird.
Optischer Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Ausgangsverstärkerstufe (45, 55-2) einen erbiumdotierten Verstärker umfaßt.
Optischer Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorverzerrung gemäß einem vorbestimmten Steigungswert dergestalt erfolgt, daß die Leistungspegel von Signalkomponenten mit kleineren Wellenlängen größer als die Leistungspegel von Signalkomponenten mit größeren Wellenlängen sind.
Optischer Verstärker nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung, die dafür ausgelegt ist, das optische Eingangssignal zu empfangen, dafür ausgelegt ist, ein optisches Signal aus einer optischen Übertragungsleitung zu empfangen, die die Leistungspegel der Komponenten gemäß einem bestimmten Ramanverstärkungswert ändert, und die Vorrichtung, die für das Aufbereiten ausgelegt ist, ferner dafür ausgelegt ist, einen Verstärkungswert abzuleiten, der entgegengesetzt zu und in einem ersten Fenster von Leistungspegeln der Ramanverstärkung geneigt ist, und die geneigte Verstärkung auf die Komponenten anzuwenden.
Optischer Verstärker nach Anspruch 10, wobei die für das Aufbereiten ausgelegte Vorrichtung ferner dafür ausgelegt ist, danach den Verstärkungswert zu überprüfen, um sicherzustellen, daß er in gegengesetzt zu und innerhalb eines zweiten Fensters von Leistungspegeln der Ramanverstärkung liegt.
Optischer Verstärker nach Anspruch 1, wobei die Vorverzerrung eine Funktion der Spektraleigenschaften des empfangenen optischen Signals ist.
Optischer Verstärker nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine zwischen die Vorrichtung, die dafür ausgelegt ist, zu empfangen, und das variable Dämpfungsglied (30) geschaltete Eingangsverstärkerstufe (10, 55-1); und ein zwischen die Eingangs- und Ausgangsverstärkerstufe geschaltetes optisches Filter (35), wobei das optische Filter ein spektrales Ansprechverhalten aufweist, das im wesentlichen eine Umkehrung eines kombinierten spektralen Ansprechverhaltens der Eingangs- und Ausgangsverstärkerstufe ist.
Verfahren zum Senden eines optischen Signals mit mehreren Komponenten mit verschiedenen Wellenlängen, mit den folgenden Schritten: (A) Empfangen eines optischen Eingangssignals; (B) Aufbereiten des optischen Eingangssignals dergestalt, daß das aufbereitete Signal vorverzerrt ist, um eine Ramanverstärkung in einer Übertragungsstrecke auszugleichen; und (C) Anlegen des aufbereiteten Signals an die Übertragungsstrecke, worin die Ramanverstärkung auftritt, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Schritte: Überwachen des aufbereiteten Signals, um einen aktuellen Grad der Vorverzerrung in dem aufbereiteten Signal zu bestimmen; Dynamisches Dämpfen eines aus dem optischen Eingangssignal abgeleiteten optischen Signals auf der Basis des aktuellen Grads der Vorverzerrung; und Verstärken des gedämpften Signals, um das aufbereitete Signal zu erzeugen, wobei der Grad der dynamischen Dämpfung die Vorverzerrung des aufbereiteten Signals dynamisch steuert.
Erfindung nach Anspruch 14, wobei für Schritt (B) die Vorverzerrung eine Funktion der Spektraleigenschaften des optischen Eingangssignals ist.
Erfindung nach Anspruch 14, wobei Schritt (B) folgendes umfaßt: (B1) Auswählen eines Steigungswerts entsprechend der Ramanverstärkung; (B2) Aufbereiten des optischen Eingangssignals dergestalt, daß gemäß dem gewählten Steigungswert relative Leistung der Komponenten mit zunehmender Wellenlänge abnimmt; und die Ramanverstärkung die Leistungsdifferenz zwischen den Komponenten reduziert.
Erfindung nach Anspruch 16, wobei für Schritt (B1) der gewählte Steigungswert und die Ramanverstärkung dergestalt sind, daß die relative Leistung an einem fernen Ende der Übertragungsstrecke im wesentlichen entzerrt ist.
Erfindung nach Anspruch 16, wobei Schritt (B) ferner folgendes umfaßt: Vorverstärken des optischen Eingangssignals, um das aus dem optischen Eingangssignal abgeleitete optische Signal zu erzeugen; und Dämpfen des vorverstärkten Signals, wobei die Dämpfung so ausgewählt wird, daß die Verstärkung des gedämpften Signals den gewählten Steigungswert produziert.
Erfindung nach Anspruch 18, wobei Schritt (B) ferner umfaßt, das gedämpfte Signal auf der Basis eines spektralen Ansprechverhaltens zu filtern, das im wesentlichen eine Umkehrung eines kombinierten spektralen Ansprechverhaltens der Vorverstärkung und der Verstärkung ist.
Erfindung nach Anspruch 18, wobei die Verstärkung durch einen an eine Pumpquelle (55-2) angekoppelten Faserverstärker (45) implementiert wird; und die Leistung der Pumpquelle so ausgewählt wird, daß die Verstärkung den gewählten Steigungswert produziert.
Erfindung nach Anspruch 18, ferner umfassend: Überwachen des aufbereiteten Signals, um einen tatsächlichen Steigungswert zu bestimmen; und Auswählen der Dämpfung auf der Basis einer Abweichung des tatsächlichen Steigungswerts von dem ausgewählten Steigungswert.
Kommunikationssystem zum Senden eines optischen Signals mit mehreren Komponenten mit verschiedenen Wellenlängen, wobei das System einen Sender (110) und einen Empfänger (150), die durch eine Übertragungsstrecke (130) gekoppelt werden, umfaßt, wobei der Sender für folgendes ausgelegt ist: Empfangen eines optischen Eingangssignals an einem Eingang (1) des Senders; Aufbereiten des optischen Eingangssignals dergestalt, daß das aufbereitete Signal vorverzerrt wird, um eine Ramanverstärkung in der Übertragungsstrecke auszugleichen; und Senden des aufbereiteten Signals zu dem Empfänger über die Übertragungsstrecke, worin die Ramanverstärkung stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender folgendes umfaßt: Mittel zum Überwachen (70, 85) des aufbereiteten Signals, um einen aktuellen Grad der Vorverzerrung in dem aufbereitetem Signal zu bestimmen; ein variables Dämpfungsglied (30, 75), das so ausgelegt ist, daß es auf der Basis des aktuellen Werts der Vorverzerrung ein aus dem optischen Eingangssignal abgeleitetes optisches Signal dynamisch dämpft; und eine Ausgangsverstärkerstufe (45, 55-2), die dafür ausgelegt ist, das gedämpfte Signal zu verstärken, um das aufbereitete Signal zu erzeugen, wobei der Grad der dynamischen Dämpfung die Ausgangsverstärkerstufe so konfiguriert, daß die Vorverzerrung des aufbereiteten Signals dynamisch gesteuert wird.
Erfindung nach Anspruch 22, wobei die Vorverzerrung eine Funktion der Spektraleigenschaften des optischen Eingangssignals ist.
Erfindung nach Anspruch 22, wobei der Sender ferner für folgendes ausgelegt ist: Auswählen eines Steigungswerts entsprechend der Ramanverstärkung; Aufbereiten des optischen Eingangssignals dergestalt, daß gemäß dem gewählten Steigungswert relative Leistung der Komponenten mit zunehmender Wellenlänge abnehmen; und die Ramanverstärkung die Leistungsdifferenz zwischen den Komponenten reduziert.
Erfindung nach Anspruch 24, wobei der gewählte Steigungswert dergestalt ist, daß die relative Leistung im wesentlichen entzerrt ist, wenn das gesendete Signal den Empfänger erreicht.
Erfindung nach Anspruch 24, wobei der Sender folgendes umfaßt: eine Eingangsverstärkerstufe (10, 55-1), die dafür ausgelegt ist, das optische Eingangssignal vorzuverstärken, um das aus dem optischen Eingangssignal abgeleitete optische Signal zu erzeugen, wobei das variable Dämpfungsglied (30) dafür ausgelegt ist, das vorverstärkte Signal zu dämpfen; und die durch das variable Dämpfungsglied eingeführte Dämpfung wählbar ist, um die Ausgangsverstärkerstufe in einen Betriebszustand zu versetzen, der den gewählten Steigungswert produziert.
Erfindung nach Anspruch 26, wobei der Sender ferner ein optisches Filter (35) mit einem spektralen Ansprechverhalten umfaßt, das im wesentlichen eine Umkehrung eines kombinierten spektralen Ansprechverhaltens der Eingangs- und Ausgangsverstärkerstufe ist, wobei das optische Filter zwischen das variable Dämpfungsglied (30) und die Ausgangsverstärkerstufe (45, 55-2) geschaltet ist.
Erfindung nach Anspruch 26, wobei die Ausgangsverstärkerstufe einen an eine Pumpquelle (55-2) angekoppelten Faserverstärker (45) umfaßt; und Leistung der Pumpquelle abstimmbar ist, um die Ausgangsverstärkerstufe in den Betriebszustand zu versetzen, der den gewählten Steigungswert produziert.
Erfindung nach Anspruch 26, wobei die Mittel zum Überwachen eine optische Überwachungsvorrichtung (70, 85) umfassen, die dafür ausgelegt ist, das aufbereitete Signal zu überwachen, um einen tatsächlichen Steigungswert zu bestimmen; und das variable Dämpfungsglied eine Steuerung (75) umfaßt, die dafür ausgelegt ist, die Dämpfung des variablen Dämpfungsglieds auf der Basis einer Abweichung des tatsächlichen Steigungswerts von dem gewählten Steigungswert zu steuern.
Erfindung nach Anspruch 26, wobei ein Knoten, der den Empfänger enthält, ferner eine zweite Instanz des Senders umfaßt, die an eine nächste Übertragungsstrecke angekoppelt ist; und das System ferner eine zweite Instanz des Empfängers umfaßt, die mit einem Signalabwärtsende der nächsten Übertragungsstrecke verbunden ist.