DE60114267T2 - Breitbandiger optischer Verstärker mit freiraum Demultiplexierung - Google Patents

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Description

  • Erfindungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf optische Kommunikationsnetzwerke. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen optischen Verstärker mit einer sehr breiten Bandbreite und auf diesen Verstärker enthaltende optische Kommunikationsnetzwerke.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Optische WDM-Kommunikationsnetzwerke (WDM = Wavelength Division Multiplexed) unterstützen die Übertragung einer Anzahl von optischen parallell-laufenden Signalen mit unterschiedlichen Spitzenwellenlängen auf einer einzigen optischen Faser. Jedes dieser Signale, die typisch als Kanal bezeichnet werden, stellt einen unabhängigen Datenstrom dar.
  • 1 veranschaulicht ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines typischen WDM-Netzwerks 100 in der derzeitigen Technik. Für den Fachmann ist erkennbar, dass ein typisches optisches WDM-Kommunikationsnetzwerk noch viele andere Elemente außer den in 1 veranschaulichten Elementen aufweist. Diese anderen Elemente sind nicht dargestellt, um die Aufmerksamkeit auf diejenigen Elemente zu lenken, die von Belang für das Verständnis der vorliegenden Erfindung sind.
  • Das WDM-Netzwerk 100 enthält eine Mehrzahl von Sendern TX-1 bis TX-n, von denen jeder Sender eine optische Quelle zur Erzeugung eines optischen Signals λ-i, i=1,n enthält. Jedes optische Signal λ-i hat eine eindeutige Spitzenwellenlänge, auf der Information in gut bekannter Weise moduliert wird. Die Mehrzahl der optischen Signale λ-i bis λ-n wird in bekannter Weise durch den Wellenlängenmultiplexer 102 zu einem einzigen „gemultiplexten" Signal m-λ kombiniert. Dann wird das gemultiplexte Signal m-λ in die optische Faser 104 eingeführt.
  • Die Knoten 106 und 108 stehen in optischer Kommunikation mit dem WDM-Netzwerk 100 und dienen zum Empfang des gemultiplexten Signals m-λ. Derartige Knoten umfassen Teilnehmerterminals (zum Beispiel Teilnehmerterminals 106-S1 und 108-S1, usw.), die jeweils einen oder mehrere Empfänger (nicht dargestellt) zum Empfang mindestens eines Teils der auf dem gemultiplexten Signal m-λ geführten Information aufweisen.
  • Um die benötigte Information an einem individuellen Teilnehmerterminal bereitzustellen, enthalten die Knoten 106 und 108 typisch ein Mittel, das den/die Kanäle, die diese Information führen, von den anderen Kanälen des gemultiplexten Signals m-λ trennt oder die Information aus ihnen entfernt. Abhängig von der Größe des Knotens (d.h. der Anzahl der Teilnehmerterminals, usw.) kann ein (nicht dargestelltes) Add/Drop-Filter oder ein Demultiplexer, wie Demultiplexer 110, geeigneterweise zum Entfernen eines oder mehrerer entsprechender Kanäle aus dem gemultiplexten Signal m-λ benutzt werden. Der/die entfernten Kanäle werden dann an das/die entsprechenden Teilnehmerterminals geliefert.
  • Das gemultiplexte Signal m-λ wird während der Übertragung über das WDM-Netzwerk 100 gedämpft. Eine solche Dämpfung ist zum Beispiel auf Verluste zurückzuführen, die während der Fortpflanzung des Signals durch die Wellenleiter (z.B. optische Faser 104) und beim Durchlauf durch Add-Drop-Filter (nicht dargestellt) oder Demultiplexer in Netzwerkknoten auftreten. Zur Kompensation der Signaldämpfung enthält das WDM-Netwerk 100 optische Inline-Verstärker 112, um das gemultiplexte Signal m-λ zusätzlich zu verstärken.
  • Optische Verstärker 112 für WDM-Netzwerke werden typisch als Faserverstärker implementiert. Bei Faserverstärkern werden Dotierungsionen durch eine optische Pumpe erregt und dadurch auf ein höheres Energieniveau angehoben, auf dem die Verstärkung durch stimulierte Emission stattfindet. Dotierungsionen sind seltene Erdmetalle wie Erbium, Praseodym und Neodym. Als Alternative zur Dotierung kann die Verstärkung auch durch Verwendung von Raman-Streuung bereitgestellt werden. Bei Raman-Streuung wird ein kleiner Anteil einer einfallenden Frequenz in andere Frequenzen umgewandelt. Der Effekt kann dazu verwendet werden, Energie von einem Pumpenlaser auf ein schwaches Signal zu übertragen.
  • Mit seltenen Erdmetallen dotierte Faserverstärker haben eine optische Bandbreite von ungefähr 80 Nanometern (nm) (bei 15-30 dB Verstärkung), und Raman-Faserverstärker haben eine optische Bandbreite von ungefähr 50 nm (bei 10-15 dB Verstärkung). Solche Bandbreiten werden in manchen Systemen hingenommen oder können geeigneterweise stückweise, wie gewünscht, durch Kombination mehrerer solcher Verstärker verbreitert werden. Jedoch kann eine kontinuierliche Ultrabreitbandverstärkung, wie sie in zukünftigen optischen Netzwerken notwendig sein wird, zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht durch Faserverstärkung erreicht werden.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Implementierung eines optischen Verstärkers ist ein Halbleiterverstärker, wobei die Verstärkung durch stimulierte Emission von injizierten Trägern bereitgestellt wird. Halbleiterverstärker werden jedoch typisch nicht in WDM-Systemen eingesetzt, weil sie durch spektrales Lochbrennen und Vierwellenmischung Quersignalmodulation induzieren. Diese Effekte können dadurch vermieden werden, dass die spektralen Komponenten (d.h. die verschiedenen Wellenlängensignale), aus denen das gemultiplexte Signal besteht, abgetrennt und an verschiedene Halbleiterverstärker geleitet werden. Für eine solche Abtrennung mussten Fasergeräte (zum Beispiel Wellenleiter-Router usw.) eingesetzt werden. Der Einsatz solcher Geräte erhöht die Signaldämpfung und erhöht die Systemkosten.
  • In der Technik wäre daher ein Verstärker von Vorteil, der Ultrabreitbandverstärkung bereitstellt, aber die Nachteile der derzeitigen Technik vermeidet.
  • In der US-A-5718226 ist eine photonisch gesteuerte Ultraschallsonde beschrieben. Ein optisches Mehrwellenlängensignal dient zum Steuern der Sonde, und in einem Empfangsmodus werden die von der Sonde nachgewiesenen Ultraschallsignale über Faseroptik in ein optisches WDM-Signal umgewandelt und anschließend gemultiplext, bevor sie von einer Bank von Photoempfängern nachgewiesen und die elektrischen Ausgangssignale jedes der Photoempfänger verstärkt werden.
  • Die EP-A-0883218 offenbart einen breitbandigen optischen Verstärker mit einem Demultiplexer zur Aufteilung eines optischen Signals in unabhängige Subbänder.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Offenbart wird ein Produkt, welches einen Breitbandverstärker umfasst, mit dem die Nachteile der derzeitigen Technik vermieden werden. Die vorliegende Erfindung stellt einen breitbandigen optischen Verstärker bereit, umfassend:
    ein erstes Freiraumbeugungsgitter, das zum Empfang eines optischen gemultiplexten Signals und zur Aufteilung in seine spektralen Komponenten entlang einer ersten Richtung dient, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin ein optisches Verstärkungsmittel mit einer Mehrzahl von benachbarten wellenlängenspezifischen Verstärkungsregionen umfasst, wobei das Beugungsgitter und das optische Verstärkungsmittel derart angeordnet sind, dass jede spektrale Komponente des gemultiplexten Signals räumlich entlang einer ersten Richtung auf einer anderen wellenlängenspezifischen Verstärkungsregion des optischen Verstärkungsmittels abgebildet wird, wobei jede benachbarte wellenlängen-spezifische Verstärkungsregion eine selektive Verstärkung für die entsprechende spektrale Komponente des darauf einfallenden optischen gemultiplexten Signals bereitstellt.
  • In einer Ausführungsform umfasst der Breitbandverstärker einen Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer und ein optisches Verstärkungsmittel.
  • Der Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer dient zum Empfang eines gemultiplexten Signals und zum Demultiplexen in seine spektralen Komponenten. Jede spektrale Komponente ist durch eine andere Spitzenwellenlänge gekennzeichnet. Der/die Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer werden vorteilhafterweise als Beugungsgitter-Demultiplexer/Multiplexer implementiert. In einer Ausführungsform wird der Beugungsgitter-Demultiplexer/Multiplexer über eine Anordnung realisiert, die eine Parallelrichtungs-/Fokussieroptik und ein ebenes Beugungsgitter enthält.
  • Das optische Verstärkungsmittel umfasst eine Mehrzahl von „wellenlängen-spezifischen" Verstärkungsregionen. In dem hier vorliegenden Zusammenhang bedeutet der Ausdruck „wellenlängen-spezifisch", dass eine individuelle Verstärkungsregion dazu dient, eine Verstärkung an einen spezifischen, schmalen Bereich von Wellenlängen zu anzulegen. Eine gegebene Verstärkungsregion dient vorteilhafterweise zur Verstärkung über einen anderen Wellenlängenbereich als alle anderen Verstärkungsregionen. In einigen Ausführungsformen umfassen die Verstärkungsregionen optische Halbleiterverstärker.
  • In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient der Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer zur Lieferung jeder spektralen Komponente, als Funktion ihrer Wellenlänge, an die „entsprechende" wellenlängen-spezifische Verstärkungsregion. In dem hier vorliegenden Zusammenhang bedeutet der Ausdruck „entsprechend", dass die gelieferte spektrale Komponente durch eine Spitzenwellenlänge gekennzeichnet ist, die innerhalb des Betriebsbereichs der Verstärkungsregion liegt, die diese spektrale Komponente empfängt. Folglich werden die spektralen Komponenten verstärkt. Da spektrale Komponenten physisch getrennt sind und in physisch getrennten Verstärkungsregionen verstärkt werden, wird die guersignalmodulation, die in optischen Halbleiterverstärkern der derzeitigen Technik vorherrscht, vermieden.
  • Nach der Verstärkung werden die spektralen Komponenten wieder gemultiplext. In einigen Ausführungsformen wird dies durch Reflektieren der spektralen Komponenten in Richtung des Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexers/Multiplexers bewerkstelligt. In einem solchen Fall ist der Pfad, den die verstärkten spektralen Komponenten durch den Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer nehmen, das Umgekehrte zu dem Pfad, dem die spektralen Komponenten vor der Verstärkung folgten. Der Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer multiplext demnach (erneut) die spektralen Komponenten auf dem Rückweg.
  • In anderen Ausführungsformen werden die verstärkten spektralen Komponenten, anstatt sie in Richtung des Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexers/Multiplexers zu reflektieren, an einen zweiten Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer geliefert. Der zweite Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer dient zum (erneuten) Multiplexen der spektralen Komponenten und Zurückführen des resultierenden gemultiplexten Signals in einen Wellenleiter zur Übertragung über ein WDM-Netzwerk. In beiden Fällen ist die errechnete Version des gemultiplexten Signals, mit Ausnahme der verliehenen Verstärkung, identisch zum unverstärkten ursprünglich gemultiplexten Signal.
  • Im Folgenden sollen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt ein herkömmliches WDM-Netzwerk.
  • 2 zeigt eine erste illustrative Ausführungsform eines breitbandigen optischen Verstärkers gemäß der gegenwärtigen Lehren.
  • 3 zeigt eine illustrative Ausführungsform eines Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexers/Multiplexers im breitbandigen optischen Verstärker von 2.
  • 4 zeigt eine illustrative Ausführungsform eines breitbandigen optischen Verstärkers gemäß der gegenwärtigen Lehren.
  • 5 zeigt die erwartete Leistung des gegenwärtigen breitbandigen optischen Verstärkers.
  • 6 zeigt anhand eines Plots von Energielücke zu Emissionswellenlänge den Betrieb der Verstärkungsregionen zum Einsatz in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung.
  • 7 zeigt die Emissionswellenlänge für mehrere wichtige ternäre und quartäre III-V Legierungen.
  • 8 zeigt die Gitterkonstante, die Energielücke und die Emissionswellenlänge für binäre, ternäre und quartäre III-V Legierungen.
  • 9 zeigt eine Maskenanordnung zur Erzeugung von Verstärkungsregionen durch selektive Flächenepitaxie.
  • 10 zeigt das Wachstum von Quantentopfmaterial in einer Lücke zwischen den Masken von 9.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • 2 zeigt eine illustrative Ausführungsform eines Breitbandverstärkers 212 gemäß der gegenwärtigen Lehren. In der illustrativen Ausführungsform umfasst der Verstärker 212 den Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer 214 und ein optisches Verstärkungsmittel 222, die, wie dargestellt, miteinander zusammenhängen.
  • Der Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer 214 dient zum Empfang eines gemultiplexten Signals m-λ vom Eingangs-/Ausgangs-Wellenleiter F, der, nicht einschränkend, aus einer optischen Monomodefaser bestehen kann. Der Demultiplexer/Multiplexer 214 dient ferner zum Demultiplexen des empfangenen gemultiplexten Signals in seine einzelnen spektralen Komponenten λ-i, i=1,n (worin n = 4 in der dargestellten Ausführungsform ist). Jede spektrale Komponente ist durch eine unterschiedliche Spitzenwellenlänge gekennzeichnet.
  • Das optische Verstärkungsmittel 222 umfasst eine Mehrzahl von „wellenlängen-spezifischen" Verstärkungsregionen 2241 , i=1,n, (worin n = 4 in der dargestellten Ausführungsform ist). Der hier benutzte Ausdruck „wellenlängen-spezifisch" bezieht sich auf die Tatsache, dass eine individuelle Verstärkungsregion 2241 dazu dient, Verstärkung an ein optisches Signal mit einer spezifischen Spitzenwellenlänge (genauer gesagt einen schmalen Bereich von Wellenlängen dieses Bandes dieser spezifischen Spitzenwellenlänge) anzulegen.
  • Da jede der vier illustrativen spektralen Komponenten λ-1 bis λ-4 durch eine unterschiedliche Spitzenwellenlänge gekennzeichnet ist, dient jede der vier Verstärkungsregionen 2241 bis 2244 vorteilhafterweise dazu, Verstärkung an ein unterschiedliches schmales Band von Wellenlängen, welches eine der Spitzenwellenlängen enthält, anzulegen. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient ein Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer 214 dazu, jede spektrale Komponente λ-i, als Funktion ihrer Wellenlänge, an die entsprechende wellenlängen-spezifische Verstärkungsregion 2241 zu liefern. Folglich werden die spektralen Komponenten λ-1 bis λ-4 in den jeweiligen Regionen 2241 bis 2244 des optischen Verstärkungsmittels 222 verstärkt.
  • In der illustrativen Ausführungsform von 2 sind vier Verstärkungsregionen veranschaulicht, wie zur Verstärkung der vier spektralen Komponenten, aus denen sich das gemultiplexte Signal m-λ zusammensetzt, wünschenswert ist. Es versteht sich jedoch, dass in anderen Ausführungsformen das optische Verstärkungsmittel 222 mehr als vier wellenlängenspezifische Verstärkungsregionen 2241 umfasst, wie für eine größere Anzahl von optischen Signalen wünschenswert ist. Es versteht sich, dass eine Erhöhung der Anzahl von Verstärkungsregionen (die jeweils über einen anderen Wellenlängenbereich wirksam sind) die Bandbreite des Verstärkers 212 vergrößert. Das optische Verstärkungsmittel 222 und die Verstärkungsregionen 224i sind an späterer Stelle in dieser Spezifikation ausführlicher beschrieben.
  • Die führende Kante des optischen Verstärkungsmittels 222 umfasst eine in der Technik gut bekannte Antireflektionsschicht 226, um die Signalkopplungseffizienz zu verbessern. In einigen Ausführungsformen enthält die nachlaufende Kante des optischen Verstärkungsmittels 222 einen Hochreflektionsspiegel 228 (HR). Der HR-Spiegel 228 reflektiert verstärkte spektrale Komponenten λ-1 bis λ-4 in Richtung des Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexers/Multiplexers 214. Die Herstellung von Antireflektionsschichten und HR-Spiegeln ist für den Fachmann ohne Weiteres durchführbar.
  • Es ist gut bekannt, dass bei Umkehrung der Signalfortpflanzung (Richtung) durch einen Demultiplexer der Demultiplexer Signale multiplext. Das heißt, der Demultiplexer wird zu einem Multiplexer. Folglich werden verstärkte spektrale Komponenten λ-1 bis λ-4 während ihrer Fortpflanzung durch den Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer 214 in Richtung des Eingangs-/Ausgangs-Wellenleiters F erneut gemultiplext. Abgesehen von der angelegten Verstärkung ist die errechnete Version des Signals m-λ identisch mit dem ursprünglich gemultiplexten Signal.
  • In den dargestellten Ausführungsformen ist der Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer 214 als Beugungsgitter-Demultiplexer/Multiplexer implementiert. In einer in 3 dargestellten Ausführungsform enthält ein Breitbandverstärker einen Beugungsgitter-Demultiplexer/Multiplexer, der mit Hilfe von Parallelrichtungs-/Fokussieroptik 316 und einem ebenen Beugungsgitter 318 realisiert ist, und dessen Betrieb im Folgenden beschrieben wird. Der Fachmann wird erkennen, dass der Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer 214 nicht nur als Beugungsgitter-Demultiplexer/Multiplexer, sondern auch auf andere Weise implementiert werden kann, und dass ein Beugungsgitter-Demultiplexer/Multiplexer in einer anderen Weise als mit einer Parallelrichtungs-/Fokussieroptik 316 und einem ebenen Beugungsgitter implementiert werden kann. Derartige andere Implementierungen dieser Art können in anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen wie angebracht eingesetzt werden.
  • Wie in 3 dargestellt, wird das gemultiplexte Signal m-λ über die Eingangs-/Ausgangsfaser F an die Parallelrichtungs-/Fokussieroptik 316 geliefert. Das gemultiplexte Signal m-λ wird über die Optik 316 parallel gerichtet, die, nicht einschränkend, eine Gradientenlinse (GRIN = graded index lens), eine Kugellinse und eine Formlinse (zum Beispiel eine Spritzgusslinse) sein kann. In einer Ausführungsform ist die Optik 316 eine Viertelteilungs-GRIN-Linse, bekanntlich die kürzeste GRIN-Linse, die ein optisches Signal weitgehend parallel richten kann.
  • Das parallel gerichtete gemultiplexte Signal m-λ wird von einem Beugungsgitter 318 empfangen, welches eine optische Oberfläche ist, die Licht reflektiert. Die Oberfläche des Beugungsgitters 318 umfasst eine große Anzahl von Rillen 320, die zur Beugung des einfallenden Lichts dienen. Wie gut bekannt, besitzt das Beugungsgitter 318 die Eigenschaft, mit der Wellenlänge des Lichts verwandetes Licht in eine Richtung zu beugen. Wenn somit ein einfallender Strahl, der mehrere Wellenlängen umfasst (zum Beispiel das gemultiplexte Signal m-λ), von Gitter 318 weggebogen wird, werden seine verschiedenen spektralen Komponenten (zum Beispiel λ-1 bis λ-4) voneinander getrennt. Der Fachmann wird fähig sein, ein Gitter 318 zu entwerfen und herzustellen, indem er gut bekannte Beziehungen zur Bestimmung von Beugungsordnungswinkeln, Dispersion, Beugungsgitterauflösung und andere Parameter dieser Art verwendet. Siehe J.P.Laude, Wavelength Division Multiplexing, Prentice Hall International Series in Optoelectronics, 1993, Seite 37-52.
  • Räumlich getrennte spektrale Komponenten λ-1 bis λ-4 des gemultiplexten Signals m-λ werden von der Optik 316 empfangen. Da die spektralen Komponenten λ-1 bis λ-4 beim Wegbeugen vom Beugungsgitter 318 parallel gerichtet bleiben, werden sie durch Optik 316 auf eine Oberfläche fokussiert, die an der Fourier-Ebene FP (d.h. der hinteren Brennebene einer Linse) angeordnet ist. Siehe Goodman, Introduction to Physical Optics, Chapter 5, „Fourier Transforming and Imaging Properties of Lenses," (McGraw-Hill, 1968), wo die mathematische Behandlung beschrieben ist. Da die spektralen Komponenten räumlich voneinander getrennt sind, liegt der Brennpunkt jeder spektralen Komponente λ-1 bis λ-4 an einem anderen Ort der Fourier-Ebene FP. Das heißt, der Ort des Brennpunktes für die spektrale Komponente λ-1 ist relativ zu den anderen spektralen Komponenten seitlich verschoben.
  • In den in 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen ist der Eingang und Ausgang zum optischen Verstärkungsmittel 222 vorteilhafterweise an der Fourier-Ebene FP angeordnet. Ferner sind die verschiedenen wellenlängen-spezifischen Verstärkungsregionen 224i auf den Ort des Brennpunkts (an der Fourier-Ebene FP) der verschiedenen spektralen Komponenten λ-i ausgerichtet. Des Weiteren ist jede Verstärkungsregion 224 so angeordnet, dass sie eine spektrale Komponente λ-i empfängt, die eine Spitzenwellenlänge aufweist, die in ihren Betriebsbereich fällt. Somit empfängt jede Verstärkungsregion 224 durch die Wirkung des Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexers/Multiplexers 214, mit hoher Kopplungseffizienz, eine spektrale Komponente λ-i, die eine Wellenlänge aufweist, die innerhalb ihres Betriebsbereichs liegt.
  • Der in 2 und 3 dargestellte Breitbandverstärker 212 arbeitet im Reflektionsmodus, wobei aufgrund von HR Spiegel 228 die spektralen Komponenten sowohl vor als auch nach der Verstärkung den gleichen Pfad (aber in entgegengesetzten Richtungen) durch die gleichen Elemente nehmen. In einer weiteren Ausführungsform gemäß den gegenwärtigen Lehren arbeitet der Breitbandverstärker 412, wie in 4 dargestellt, im Übertragungsmodus.
  • Der in 4 dargestellte Breitbandverstärker 412 umfasst einen ersten Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer 414A, ein optisches Verstärkungsmittel 422 und einen zweiten Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer 414B. Der erste Demultiplexer/Multiplexer 414A demultiplext das vom Wellenleiter IW empfangene gemultiplexte Signal m-λ und liefert die spektrale Komponente λ-i, i=1,n an das optische Verstärkungsmittel 422 in der gleichen Weise, wie für Verstärker 212 beschrieben. Ein HR-Spiegel an der nachlaufenden Kante jeder optischen Verstärkungsregion 424i des optischen Verstärkungsmittels 422 ist nicht vorhanden, so dass die spektralen Komponenten von dort zum zweiten Demultiplexer/Multiplexer 414B laufen. In einigen Ausführungsformen ist eine zweite Antireflektionsschicht 428 an der nachlaufenden Kante der optischen Verstärkungsregionen 424i angeordnet. Der zweite Demultiplexer/Multiplexer 414B multiplext erneut die spektralen Komponenten zu einem einzigen gemultiplexten Signal und koppelt dieses an den Ausgangswellenleiter OW.
  • Somit führen der erste Demultiplexer/Multiplexer 414A und der zweite Demultiplexer/Multiplexer 414B von illustrativem Breitbandverstärker 412 keine Doppelfunktion aus, wie es bei Demultiplexer/Multiplexer 214 von Verstärker 212 der Fall ist. Genauer gesagt demultiplext der erste Demultiplexer/Multiplexer 414A von Verstärker 412 das gemultiplexte Signal m-λ, und der zweite Demultiplexer/Multiplexer 414B von Verstärker 412 multiplext die spektralen Komponenten λ-i, i=1,n. Es versteht sich jedoch, dass in mindestens einigen Ausführungsformen der erste Demultiplexer/Multiplexer 414A die Fähigkeit zu multiplexen besitzt, und der zweite Demultiplexer/Multiplexer 414B die Fähigkeit zu demultiplexen besitzt. Diese alternative Funktion wird nicht durchgeführt, weil das/die Signale diese Komponenten nur im Hinlauf passieren.
  • Die ersten und zweiten Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer 414 könnten geeigneterweise so wie die Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexer/Multiplexer 214 von Verstärker 212 implementiert werden (zum Beispiel als Beugungsgitter-Demultiplexer/Multiplexe).
  • Die erwartete Leistung für die illustrativen Breitbandverstärker 212 und 412 ist in 5 veranschaulicht, die ein Plot SG der Signalverstärkung in dB gegenüber der Wellenlänge zeigt. Wie in 5 dargestellt, wird eine im Wesentlichen einheitliche Verstärkung über einen breiten Bereich von Wellenlängen erhalten. Optische Verstärker werden typisch vom einem externen Stimulus (zum Beispiel Strominjektion usw.) getrieben. Da sich das Verstärkungsprofil jeder Verstärkungsregion 224i vom Verstärkungsprofil jeder anderen Verstärkungsregion 224i unterscheidet, ist der externe Stimulus für jede Verstärkungsregion entsprechend anzupassen (durch empirische Verfahren), um die in 5 dargestellte „flache Wiedergabe" bereitzustellen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst jede Verstärkungsregion 224i einen optischen Halbleiter-Verstärker. In einem optischen Halbleiter-Verstärker wird die Verstärkung durch elektronische Übergänge vermittelt. Insbesondere erzeugen unter externem Stimulus, typisch Strominjektion, stehende elektronische Übergänge Photone durch stimulierte (oder spontane) Emission. Stimulierte Emission tritt auf, wenn ein durch den Halbleiter sich fortpflanzendes Photon ein Elektron auffordert, einen Übergang durchzumachen und ein zweites, mit dem ersten identisches Photon zu emittieren. Ein einziges erzeugtes Photo kann eine signifikante Anzahl von Clones nach sich ziehen, so dass das durch das Halbleiter-Material sich fortpflanzende optische Feld an Intensität (zum Beispiel durch Verstärkung) zunimmt.
  • Die Wellenlänge der emittierten Photone wird mit „Emissionswellenlänge" (Spitzenwellenlänge) des Halbleiterverstärkers bezeichnet. Die Verstärkung des optischen Signals wird über einen schmalen Bereich, ungefähr die Wellenlänge der Spitzenemission, angelegt. Die Emissionswellenlänge wird durch die dominanten optischen Übergänge bestimmt, die im Halbleitermaterial auftreten. In einem „Bulk" Halbleiter sind die dominanten Übergänge solche vom Leitungsband zum Valenzband. Der Energieunterschied zwischen den Leitungsband-Mindestwerten und den Valenzband-Höchstwerten ist die „Energiebandlücke" oder einfach die „Bandlücke" eines Halbleitermaterials.
  • Für Quantentopfmaterial ist die Emissionswellenlänge eine Funktion der Bandlücke und auch eine Funktion einer Energieverteilung, die mit "Quantum Confinement Energy (Quantenbegrenungsenergie)" bezeichnet wird. „Quantum Confinement Energy" ist ein Maß für die Energiedifferenz für Übergänge zwischen zwei Quantentopf-Subbändern. „Quantum Confinement Energy" ist eine Funktion der Quantentopf-Breite. Mit Bezug auf „Bulk" Halbleiterverstärker gestatten Quantentopf-Verstärker ein genaueres Tuning (Feinabstimmen) der Emissionswellenlänge.
  • Somit wird in einigen Ausführungsformen jede Verstärkungsregion 224i durch eine eindeutige Energielücke gekennzeichnet. Folglich emittiert eine gegebene Verstärkungsregion 224i Photone mit einer Spitzenemissionswellenlänge, die sich von jeder anderen Verstärkungsregion unterscheidet. Diese Betriebsweise ist bildhaft in 6 dargestellt, welche die Energielücken EG-1 bis EG-4 zeigt, die charakteristisch für das die betreffenden Verstärkungsregion 2241 bis 2244 umfassende Halbleitermaterial sind.
  • Jede Verstärkungsregion 224i stellt ein akzeptables Verstärkungsniveau (zum Beispiel mindestens 15 dB) über ein schmales Band von Wellenlängen WR-i (zum Beispiel 10-30 Nanometer) bereit. Zum Beispiel stellt die Verstärkungsregion 2241 ein akzeptables Verstärkungsniveau für Wellenlängen im Bereich WR-1 bereit, usw. Insofern als eine spektrale Komponente λ-i in den Betriebsbereich einer Verstärkungsregion 224i fällt, verstärkt diese Verstärkungsregion diese bestimmte spektrale Komponente. Zum Beispiel fällt die Wellenlänge der spektralen Komponente λ-1 in den Bereich WR-1, so dass die spektrale Komponente λ-1 durch Verstärkungsregion 2241 verstärkt wird.
  • Das Verstärkungsmittel 222 kann auf mannigfaltige Art geformt werden. Zum Beispiel umfasst das Verstärkungsmittel 222 eine Schar diskreter Halbleiter-Chips, wobei jedes Chip als eine oder mehrere der Verstärkungsregionen fungiert. In anderen Ausführungsformen ist das Verstärkungsmittel 222 aus einem einzigen Chip geformt.
  • Das/die Chips umfassen optische Verstärker und Wellenleiter einer gut bekannten Struktur, die in gut bekannter Weise geformt sind (zum Beispiel unter Einsatz von molekularer Strahlen-Epitaxie, metallorganischer Dampfphasen-Epitaxie, usw.), wobei entweder „Bulk" Halbleitermaterial oder Quantentopfmaterial verwendet wird. Siehe zum Beispiel H.P. Zappe, „Introduction to Semiconductor Integrated Optics," Artech House, Inc., 1995, Kapitel 8, 9.
  • Jede Verstärkungsregion umfasst ein Halbleitermaterial mit einer Emissionswellenlänge, die für das Verstärken des/der empfangenen Signale angebracht ist. Der Halbleiter ist typisch eine III-V Legierung. Zum Beispiel wird die quartäre Legierung In1-xGaxAsyP1-y (Wachstum in InP) vorteilhafterweise zur Verstärkung von Signalen mit Telekommunikationswellenlängen (zum Beispiel 1300 und 1550 Nanometer) usw. verwendet.
  • Durch Ändern der Zusammensetzung einer III-V Legierung ändert sich die Energielücke und die Brechungszahl.
  • Somit kann durch regionale Variierung der Zusammensetzung einer III-V Legierung, die auf dem Substrat abgelagert wird, eine Region zur optischen Verstärkung und eine andere Region als Wellenleiter benutzt werden. Ferner können viele optische Verstärker, die jeweils durch eine andere Energielücke und somit eine andere Emissionswellenlänge gekennzeichnet sind, auf einem Substrat gebildet werden.
  • 7 zeigt ein Plot der Emissionswellenlängenbereiche für mehrere wichtige ternäre und quartäre III-V Materialien, wie im folgenden angeführt:
    Legierung Nr. Legierung
    702 In1-xGaxAsyP1-y
    704 GaAsxSb1-x
    706 InAsxP1-x
    708 (AIxGa1-x)In1-yAs
    710 AIxGa1-xAs
    712 GaAs1-xPx
    714 InxGa1-xAs
    716 (AIxGa1-x)yIn1-yP
  • 8 zeigt ein vollständigeres Plot binärer, ternärer und quartärer III-V Legierungszusammensetzungen sowie die Energielücke, die Gitterkonstante und die Emissionswellenlänge für solche Zusammensetzungen.
  • Region 1 stellt die quartäre Legierung GaxIn1-xAsyP1-y und Region II die quartäre Legierung GaxIn1-xAsySb1-y dar.
  • Für den Fachmann wird es ohne Weiteres möglich sein, eine geeignete III-V Legierung mit entsprechender Zusammensetzung auszuwählen, um Verstärkungsregionen und Wellenleiterregionen zum Einsatz in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung unter Einsatz der in 7 und 8 enthaltenen Information und anderer sofort verfügbarer Referenzen zu bilden. Siehe H.P. Zappe oben, Kapitel 4: siehe auch Swaminathan und Macrander, „Materials Aspects of GaAs und InP Based Structures," Prentice Hall, 1991, Kapitel 1.
  • Die verschiedenen Verstärkungsregionen und Wellenleiterregionen können über sogenannte „Ätz- und Neuwachsverfahren" gebildet werden. Bei solchen Verfahren werden die epitaktischen Schichten, die zur Bildung einer ersten Verstärkungsregion mit einer ersten Energielücke erforderlich sind, über das ganze Substrat hinweg gebildet. Die Bedingungen (zum Beispiel Temperatur, Druck und Quellenmaterialien) die für das Wachstum benutzt werden, werden so ausgewählt, dass das Material, das abgelagert wird, die benötigten Eigenschaften aufweist. Diese Schichten werden dann dort maskiert, wo die erste Verstärkungsregion gebildet werden soll, und nicht maskierte Regionen werden durch Ätzen entfernt. Nach dem Ätzen werden, wie erforderlich, Schichten entsprechend einer zweiten Verstärkungsregion oder einer Wellenleiterregion gebildet. Der Prozess des „Ätzens und Neuwachsens" wird wie erforderlich wiederholt, um Strukturen zu bilden, die zur Erreichung der gewünschten photonischen Operationen geeignet sind.
  • In einigen Ausführungsformen werden die verschiedenen Verstärkungsregionen 224i und Wellenleiterregionen vorteilhafterweise unter Einsatz eines Verfahrens, genannt „selektives Wachstum" oder „selektive Flächenepitaxie", gebildet. Bei Einsatz von selektiver Flächenepitaxie kann die Energielücke des Halbleitermaterials in der gleichen Ebene mit einem einzelnen Wachstumsschritt variiert werden, im Gegensatz zu mehreren Wachstumsschritten, wie bei den „Ätz- und Neuwachsverfahren". Somit können die Schichten, die die verschiedenen Verstärkungsregionen 2241 bis 2244 darstellen, gleichzeitig gebildet werden.
  • Bei Einsatz von selektiver Flächenepitaxie zum Wachsen des Materials wird eine „Maskierungsschicht", die typisch ein dielektrisches Material umfasst (zum Beispiel Siliziumoxid, Siliziumnitrid, usw.), auf einem Substrat abgelagert. Die Maskierungsschicht weist ein Muster aus Streifen oder Masken auf, die mit Abstand voneinander angeordnet sind. Das Quellenmaterial zum Bilden der epitaktischen Schichten, wie Indium, Gallium, Arsen und Phosphor, wird typisch mit Hilfe von MOVPE-Verfahren (metallorganische Dampfphasen-Epitaxie-Verfahren) aufgebracht.
  • Das aus der Dampfphase ankommende Quellenmaterial wächst epitaktisch in Regionen, wo die Maske offen ist (d.h. das Substrat unbedeckt ist). Auf der Maske selbst landendes Quellenmaterial nukleiert nicht sofort. Vorausgesetzt, Temperatur und Maskenbreite stimmen, tritt das auf der Maske landende Quellenmaterial zur Hauptsache wieder in die Dampfphase ein und verteilt sich, um aufgrund des lokalen Konzentrationsgradienten auf einer nicht maskierten Region zu landen.
  • Verglichen mit einem vollständig unmaskierten Substrat ist das Quantentopf-Wachstum, das in der Lücke für InGaAs-Epischichten wie auch für InGaAsP-Epischichen auftritt, dicker und enthält mehr Indium. Dieser Effekt beruht auf den relativen Streuungskoeffizienten von Indium und Gallium bei typischen MOVPE-Wachstumsbedingungen. Während die Quantentopfschichten dicker werden, treten Änderungen im „Quantum confined Stark Effekt" auf, die ein Quantentopfmaterial mit größerer Wellenlänge (kleinere Energielücke) ergeben. Somit werden aufgrund des Quantengrößeneffekts und der Änderung in der Legierungszusammensetzung die Quantentöpfe in der Lücke in niedrigere Energielücken als weit von der Maske entfernte Regionen verschoben. Durch Variierung des Verhältnisses von Maskenbreite zu Lücke (Breite) kann die Zusammensetzung, und somit die Energielücke des Quantentopfmaterials, variiert werden.
  • Zur Formung des Verstärkungsmittels 222 wird somit eine Maskierungsschicht abgelagert und in eine Mehrzahl von Masken M-i aufgeteilt, von denen acht Masken M-1 bis M-8 in 9 dargestellt sind. Die Masken M-1 und M-2, die durch Lücke G-1 getrennt sind, definieren das Maskenpaar MP-1, und die Masken M-3 und M-4, die durch Lücke GP-2 getrennt sind, definieren das Maskenpaar MP-2. Die Masken M-5 und M-6, die durch Lücke G-3 getrennt sind, definieren das Maskenpaar MP-3, und die Masken M-7 und M-8, die durch Lücke GP-4 getrennt sind, definieren das Maskenpaar MP-4. Das in den Lücken G-1 bis G-4 gebildete Quantentopfmaterial bildet Verstärkungsregionen 2241 bis 2244 .
  • Die Masken, die jedes Maskenpaar definieren, sind durch eine Breite MW-j gekennzeichnet. Die Maskenbreite MW-j nimmt wie folgt zu : MW-1 < MW-2 < MW3 < MW4 . Während die Maskenbreite MW-j zunimmt, erhöht sich die Quantentopf-Wachstumsrate in der Lücke. Regionen, in denen eine relativ erhöhte Wachstumsrate auftritt, weisen relativ dickere Quantentöpfe auf. Dieses Phänomen ist in 10 dargestellt, wobei QW-1 < QW-2 < QW-3 < QW-4. Wie an früherer Stelle angegeben, sind relativ dickere Quantentöpfe durch relativ größere Emissionswellenlängen gekennzeichnet. Auf diese Weise wird eine Mehrzahl von Verstärkungsregionen 2241 bis 2244 geformt, von denen jede eine spezifische Emissionswellenlänge aufweist, die sich von der Emissionswellenlänge aller anderen Verstärkungsregionen unterscheidet. Zur Klarheit der Darstellung ist nur ein Quantentopf in dem Material dargestellt, das in jeder der Lücken G-1 bis G-4 wächst. Der Fachmann wird erkennen, dass für die illustrative Kommunikationsanwendung (d.h. ein WDM-Netzwerk) die Verstärkungsregionen typisch zwischen ca. drei bis ca. zehn Quantentöpfe umfassen.
  • Wie an früherer Stelle beschrieben, werden benachbarte spektrale Kanäle aufgrund der Wirkung des Freiraum-Wellenlängen-Demultiplexers/Multiplexers 214 am Verstärkungsmittel 222 physisch getrennt. Somit empfängt die Region zwischen den benachbarten Verstärkungsregionen 2241 bis 224i+1 keine der demultiplexten spektralen Komponenten. Diese Regionen sind daher vorteilhafterweise für die spektralen Komponenten λ-i optisch opak. Dies kann durch entsprechende Einstellung der Maskenbreite erzielt werden, oder, je nach Bedingungen, dadurch, dass diese Regionen in bekannter Weise unmaskiert bleiben.
  • Wie der Fachmann erkennen wird, kann es vorteilhaft sein, eine (nicht dargestellte) Leitschicht unter den Verstärkungsregionen 224i abzulagern. Eine derartige Leitschicht stellt Wellenleitung in vertikaler Richtung bereit. Somit wird in einigen Ausführungsformen eine Leitschicht einer III-V Legierung, wie ein Indium-Gallium-Arsen-Phosphor, geeigneterweise auf einem Substrat abgelagert, bevor die Maskierungsschicht abgelagert wird. Die Leitschicht wird unter Einsatz von zum Beispiel MOVPE abgelagert. Eine homogene „Bulk"-Schicht entsprechender Dicke und Brechungszahl wäre ebenfalls als Leitschicht geeignet.
  • Auf der Leitschicht wird vorteilhafterweise eine zusätzliche Schicht abgelagert. Eine derartige Schicht diktiert den „Mode Confinement Factor" des Wellenleiters. Die zusätzliche Schicht kann jede beliebige Legierungszusammensetzung sein, die eine niedrigere Brechungszahl als die Leitschicht hat. In einer Ausführungsform umfasst die zusätzliche Schicht undotiertes Indiumphosphid.
  • Dem Fachmann wird es möglich sein, ein Verstärkungsmittel 222, wie oben beschrieben, mit Hilfe von selektiver Flächen-Epitaxie herzustellen. Siehe U.S. Pat. Nr. 5 418 183; Joyner et al., „Extremely Large Band Gap Shifts for MQW Structures by Selective Epitaxy on SiO2 Masked Substrates," IEEE Phot. Tech. Letts. 4(9), (Sept. 1992), Seite 1007-1009; Eckel et al., „Improved Composition Homogeneity During Selective Area Epitaxy of GaInAs Using a Novel In Precursor," Appl. Phys. Letts., 64(7), (Feb. 1994), Seite 8564-856; Kato et al., „DFB-LD/Modulator Integrated Light Source by BandGap Energy Controlled Selective MOVPE," Elect. Letts., 28(2), (Jan. 1992), Seite 153-154; Thrush et al., „Selective and Non-Planar Epitaxy of InP, GaInAs and GaInAsP Using Low Pressure MOCVD," J. Cryst. Growth, v. 124, (1992) Seite 249-254; Zirngibl et al., „Digitally Tunable Laser Based on the Integration of a Waveguide Grating Multiplexer and an Optical Amplifier," IEEE Phot. Tech. Letts., 4(6), (Apr. 1994), Seite 516-518.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird als Alternative zu selektiver Flächen-Epitaxie Quantentopf-Vermischung benutzt, um eine Mehrzahl von Verstärkungsregionen mit unterschiedlicher Emissionswellenlänge bereitzustellen. Quantentopf-Vermischung stellt eine selektive Verschiebung der Emissionswellenlänge durch gesteuerte Interdiffusion der Quantentöpfe nach dem Wachstum bereit. Diese Technik wird auch als „Compositional Disordering" bezeichnet. Siehe H.P. Zappe, wie oben angegeben, Seite 332-334.
  • Wie angebracht, können verbesserte optische Kommunikationsnetzwerke entsprechend der gegenwärtigen Lehren geeigneterweise einen „breitbandigen" Vorverstärker, einen „breitbandigen" Inline-Verstärker und einen „breitbandigen" Nachverstärker enthalten. Diese „breitbandigen" Verstärker werden sämtlich gemäß den illustrativen erfindungsgemäßen Ausführungsformen konfiguriert.
  • Es versteht sich, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen lediglich zur Veranschaulichung der Erfindung dienen, und dass der Fachmann viele Variationen erstellen kann, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung innerhalb des Geltungsbereichs der folgenden Ansprüche abzuweichen.

Claims (15)

  1. Breitbandiger optischer Verstärker (212), umfassend: ein erstes Freiraumbeugungsgitter (214, 414A), das zum Empfang eines optischen Multiplexsignals und zur Aufteilung in seine spektralen Komponenten entlang einer ersten Richtung dient, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin ein optisches Verstärkungsmittel (222, 422) mit einer Mehrzahl von aneinander angrenzenden wellenlängenspezifischen Verstärkungsregionen (224, 424) umfasst, wobei das Beugungsgitter (214, 414A) und optische Verstärkungsmittel (222, 422) derart angeordnet sind, dass jede spektrale Komponente des Multiplexsignals räumlich entlang einer ersten Richtung auf einer anderen wellenlängenspezifischen Verstärkungsregion (224, 424) des optischen Verstärkungsmittels (222, 422) abgebildet wird, wobei jede angrenzende wellenlängenspezifische Verstärkungsregion (224, 424) eine selektive Verstärkung für die entsprechende spektrale Komponente des darauf einfallenden optischen Multiplexsignals bereitstellt.
  2. Breitbandiger optischer Verstärker nach Anspruch 1, wobei das Beugungsgitter ein ebenes Beugungsgitter (318) ist.
  3. Breitbandiger optischer Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend eine optische Faser zur Lieferung des optischen Multiplexsignals an das Beugungsgitter.
  4. Breitbandiger optischer Verstärker nach den Ansprüchen 1 bis 3, weiterhin umfassend Mittel zum Fokussieren (316) der spektralen Komponenten des optischen Multiplexsignals auf die angrenzenden wellenlängen-spezifischen Verstärkungsregionen (224, 424) des optischen Verstärkungsmittels (222, 422).
  5. Breitbandiger optischer Verstärker nach Anspruch 4, wobei eine führende Kante jeder der wellenlängen-spezifischen Verstärkungsregionen (224, 424) an der Fourier-Ebene des Mittels zum Fokussieren (316) angeordnet ist.
  6. Breitbandiger optischer Verstärker nach den Ansprüchen 1 bis 5, weiterhin umfassend einen Spiegel (228, 428) mit hohem Reflexionsvermögen, der zum Reflektieren der spektralen Komponenten des optischen Multiplexsignals in Richtung des ersten Freiraumbeugungsgitters dient, nachdem die spektralen Komponenten mindestens einmal die wellenlängen-spezifischen Verstärkungsregionen (224, 424) passiert haben.
  7. Breitbandiger optischer Verstärker nach den Ansprüchen 1 bis 6, weiterhin umfassend ein zweites Freiraumbeugungsgitter (414B) zum Multiplexen der spektralen Komponenten des optischen Multiplexsignals.
  8. Breitbandiger optischer Verstärker nach den Ansprüchen 1 bis 7, wobei die aneinander angrenzenden wellenlängen-spezifischen Verstärkungsregionen (224, 424) optische Halbleiter-Verstärker umfassen.
  9. Ein Verfahren zum Verstärken eines optischen Multiplexsignals, umfassend: Aufteilen des optischen Multiplexsignals in seine spektralen Komponenten derart, dass die spektralen Komponenten eindeutig räumlich auf aneinander an grenzenden wellenlängen-spezifischen Verstärkungsregionen (224, 424) abgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die wellenlängenspezifischen Verstärkungsregionen (224, 424) innerhalb eines optischen Verstärkungsmittels (222, 422) untergebracht sind, und das Verfahren weiterhin, innerhalb jeder wellenlängenspezifischen Verstärkungsregion (224, 424), den Schritt umfasst, selektiv Verstärkung für die entsprechende spektrale Komponente des darauf einfallenden optischen Multiplexsignals bereitzustellen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin umfassend das Multiplexen im Freiraum der spektralen Komponenten des optischen Multiplexsignals.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin umfassend das Reflektieren der verstärkten spektralen Komponenten entlang eines zweiten Pfades, der mit einem ersten Pfad zusammenfällt, der von den spektralen Komponenten durchquert wird, nachdem sie räumlich und vor der Verstärkung abgebildet wurden, wobei jedoch der zweite Pfad in einer umgekehrten Richtung mit Bezug auf den ersten Pfad verläuft.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Schritt des Multiplexens weiterhin des Senden der verstärkten spektralen Komponenten durch die wellenlängen-spezifischen Verstärkungsregionen (224, 424) und aus ihren Enden heraus umfasst.
  13. Verfahren nach Ansprüchen 9 bis 12, weiterhin umfassend den Schritt der Fortpflanzung der spektralen Komponenten des optischen Multiplexsignals durch die Optik (316), die zum Fokussieren der spektralen Komponenten an einer Fourier-Ebene der Optik dient.
  14. Verfahren nach Ansprüchen 9 bis 13, wobei der Schritt des Verstärkens weiterhin das Anlegen von Strom an jede der wellenlängen-spezifischen Verstärkungsregionen (224, 424) umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt des Verstärkens weiterhin des Nachstellen des Stroms umfasst, der an jede der wellenlängen-spezifischen Verstärkungsregionen (224, 424) angelegt wurde, um ein flaches Verstärkungsprofil auf einer Reihe der Wellenlängen bereitzustellen.
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