DE602004000348T2

DE602004000348T2 - Optischer Mehrkanalentzerrer zur Verminderung der Intersymbolstörung

Info

Publication number: DE602004000348T2
Application number: DE602004000348T
Authority: DE
Inventors: Sethumadhavan Mataway Chandrasekhar; Andrew Roman Matawan Chraplyvy; Christopher Richard Middletown Doerr; Peter J. Sea Bright Winzer
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2024-02-25
Also published as: JP4657616B2; DE602004000348D1; CN1571307A; EP1460788A1; ATE316722T1; US20050058459A1; EP1460788B1; JP2004289831A; CN1571307B; US7308169B2

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein optische Entzerrungsanordnungen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Implementierung eines optischen mehrkanalentzerrers für die Verringerung von Zwischensymbolstörungen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Entzerrer im elektrischen Bereich zur Verringerung verschiedener Beeinträchtigungen in digitalen optischen Kommunikationssystemen sind wohlbekannt [siehe die Literaturstellen 1–3 im Anhang]. Es wurde ein Entzerrer im optischen Bereich vorgeschlagen, aber nicht demonstriert [4]. Dieser vorgeschlagene Entzerrer ist ein mehrstufiges Kreuzgliedfilter mit vielen einstellbaren Phasenparametern, wobei die Parameter durch komplizierte Optimierungsalgorithmen gewählt werden und nur einen Wellenlängenkanal auf einmal kompensieren.
Interferometer auf Mach-Zehnder-Basis wurden zur Bereitstellung optischer Verstärkungsentzerrung verwendet. Ein solches Beispiel wird in JP-A-06-276154 (Patentzusammenfassungen von Japan Band 0186, Nr. 87 (E-1651), Dezember 1994) beschrieben. Diese Schrift beschreibt eine optische Verstärkungsentzerrungsschaltung, die die Ungleichförmigkeit der Kurve der Verstärkung als Funktion der Wellenlänge eines optischen Signals (z.B. des Ausgangssignals eines optischen Verstärkers) kompensiert. Ein oder mehrere Filter des Typs Mach-Zehnder (MZ), die bei verschiedenen Wellenlängen arbeiten, werden zur optischen Verstärkungsentzerrung zwischen Kanälen verwendet, um etwaige Ungleichförmigkeit der Kurven der Verstärkung als Funktion der Wellenlänge des optischen Signals zu verflachen.
Es wurden optische Einzelbeeinträchtigungskompensatoren [4a] demonstriert, wie zum Beispiel Kompensatoren für chromatische Dispersion (CD) [5–7] und Kompensatoren für Polarisationsmodendispersion (PMD) [8], diese behandeln jedoch nur eine Quelle von Beeinträchtigungen auf einmal.
Es wird ein einfacher mehrkanaliger optischer Entzerrer für die Verringerung von Zwischensymbolstörungen benötigt, der viele Wellenlängenkanäle eines Mehrwellenlängensignals gleichzeitig kompensieren kann und der wenige einstellbare Parameter benötigt.
Kurze Darstellung der Erfindung
Optische Signalentzerrer und Verfahren gemäß der Erfindung werden in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Bevorzugte Formen werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Implementierung eines weniger komplexen optischen Einzel- oder Mehrkanalentzerrers für die Verringerung von Zwischensymbolstörungen offengelegt, das bzw. die viele Wellenlängenkanäle gleichzeitig kompensieren kann und weniger einstellbare Parameter benötigt. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann, wenn ein optischer Halbleiterverstärker zusammen mit dem optischen Entzerrer der Erfindung verwendet wird, der optische Entzerrer der vorliegenden Erfindung Überschwinger und Signaltransitionsverschlechterungen des optischen Halbleiterverstärkers kompensieren. Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sind extrem einfach und weisen nur zwei Steuersignale (vier in Spezialfällen) auf und können dennoch viele Wellenlängenkanäle gleichzeitig kompensieren. Bei einer Ausführungsform enthält der Entzerrer der vorliegenden Erfindung ein einziges Mach-Zehnder-Interferometer (MZI) mit einem Freispektralbereich von 50 GHz (einem ganzen Vielfachen des Kanalabstands) und abstimmbaren Kopplern. In der Terminologie der elektrischen Entzerrer ist der Entzerrer der vorliegenden Erfindung ein Linearentzerrer mit einem einzigen Abgriff [3]. Der Entzerrer der vorliegenden Erfindung kann die Leistungsfähigkeit von NRZ (non-return-to-zero), CSRZ (carrier-suppressed return-to-zero) und möglicherweise anderen Übertragungsformaten, die durch Zwischensymbolstörungen beeinträchtigt werden, drastisch verbessern. Er kann viele Beeinträchtigungen gleichzeitig verringern, darunter die aufgrund von Unvollkommenheiten von Sender und/oder Empfänger, Filterverschmälerung, CD und PMD. Der Entzerrer der vorliegenden Erfindung ist insbesondere in Bezug auf seine Verbesserung des NRZ-Formats (non-return-to-zero) der Amplitudenumtastung (ASK) drastisch, was signifikant ist, da dies das am wenigsten kostspielige Format ist, das erzeugt und detektiert werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung im Hinblick auf die beigefügte Zeichnung vollständiger verständlich. Es zeigen:
1 eine bevorzugte Ausführungsform des vorliegenden optischen Signalentzerrers zur Entzerrung eines oder mehrerer empfangener Signale, die in einem Mehrwellenlängensystem mit einer vorgewählten Modulationsbitrate moduliert werden.
2A und 2B weitere Ausführungsformen des vorliegenden optischen Signalentzerrers.
3 beispielhaft den Effekt des vorliegenden Entzerrers auf empfangene optische Signale.
4 eine weitere Ausführungsform des vorliegenden optischen Signalentzerrers, die unter Verwendung einer ersten und einer zweiten Entzerrereinheit implementiert wird.
5A eine weitere Anordnung der beiden Entzerrereinheiten von 4 und 5B die Durchlässigkeit durch einen Entzerrer für verschiedene Koppleransteuerspannungen und eine Festphasenspannung.
6 die gemessene Bitfehlerrate (BER) des vorliegenden Entzerrers als Funktion der optischen Leistung für verschiedene Signalbeeinträchtigungen.
7 die gemessene BER des vorliegenden Entzerrers als Funktion der optischen Leistung für verschiedene Wellenlängen mit denselben Entzerrereinstellungen.
8A ein adaptives optisches Mehrwellenübertragungssystem, das unter Verwendung des vorliegenden optischen Entzerrers implementiert wird, und 8B eine Anwendung des Entzerrers in einer Architektur des Mehrwellenlängen-Bus-Typs.
9 eine weitere Anordnung des Entzerrers von 1.
10 ein beispielhaftes optisches Übertragungssystem mit einem Sender, einem optischen Verstärker, dem vorliegenden optischen Entzerrer und einem Empfänger.
11 einen beispielhaften Vergleich zweier Datensignale, die aus dem optischen Verstärker, eins ohne Entzerrung, ausgegeben werden, wobei das andere unter Verwendung des vorliegenden optischen Entzerrers entzerrt wird.
12 Empfängerempfindlichkeit für eine gegebene Bitfehlerrate (BER) als Funktion der Eingangsleistung für den optischen Verstärker, die mit und ohne Entzerrung gemessen wird.
In der folgenden Beschreibung repräsentieren identische Elementbezeichnungen in verschiedenen Figuren identische Elemente. Außerdem verweist in den Elementbezeichnungen die erste Ziffer auf die Figur, in der dieses Element zuerst zu finden ist (z.B. 101 findet sich zuerst in 1).
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In einem digitalen Binär-ASK-System wird die Leistungsfähigkeit durch die "Augen"-Öffnung zum Entscheidungszeitpunkt gemessen. Zwischensymbolstörung (ISI) ist die Speizung von Energie von Bitschlitzen in andere Bitschlitze, wodurch Augenschließung verursacht wird. In einem digitalen Binär-ASK-System, dessen Leistungsfähigkeit durch optisches Verstärkerrauschen begrenzt wird, ist eine signifikante Quelle von Augenschließung auf unerwünschte Signalenergie in dem Datenbit von "0"en oder "Leerräumen" (z.B. 331, 333 in 3) zurückzuführen, das mit spontaner Emission schwebt [9–11]. Wenn man das Extinktionsverhältnis der "0"en (z.B. 371, 373 von 3) verbessern kann, kann man die Leistungsfähigkeit drastisch verbessern. In einem optisch verstärkten System ist jede Energie in den Leerräumen ("0"en) viel problematischer als Fluktuationen in dem Mark-("1"-)Pegel, aufgrund von signalspontanem Emissionsschwebungsrauschen. Der Hauptzweck des vorliegenden optischen Entzerrers ist die Beseitigung von Energie in den Leerräumen ("0") zum Entscheidungszeitpunkt. Aus diesem Grund kann ein optischer Entzerrer für viele Arten von Beeinträchtigungen viel effektiver als ein elektrischer Entzerrer sein – im elektrischen Bereich ist es im Empfänger zu spät, die Leerräume zu bereinigen, um das signalspontane Schwebungsrauschen zu vermeiden.
Der vorliegende Entzerrer bereinigt die Leerräume durch Nehmen eines steuerbaren Teils der Energie zu jedem Zeitpunkt (z.B. 341 von 3) und Hinzufügen dieses ± 20 ps entfernt, also sehr in der Nähe der Bitperiode für 40 Gb/s-Signale (z.B. 342 von 3), mit steuerbarer Phaseneinstellung. Zum Beispiel besitzt ein kostengünstiger Sender gewöhnlich in den solitären Leerräumen (Leerräumen mit angrenzenden Marks) ein schlechtes Extinktionsverhältnis. Der Entzerrer kann Energie aus den umgebenden Marks zu denen mit 180° Phase addieren, wodurch das Extinktionsverhältnis behoben wird. Als ein weiteres Beispiel besitzt chromatische Dispersion erster Ordnung eine symmetrische komplexe Impulsantwort. Der Entzerrer kann eine symmetrische komplexe Impulsantwort erzeugen, die die Dispersion ungefähr aufhebt.
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des vorliegenden optischen Signalentzerrers zur Entzerrung eines oder mehrerer empfangener Signale 100, die mit einer vorgewählten Modulationsbitrate in einem optischen System moduliert wurden. Der vorliegende Entzerrer enthält einen Koppler 101 mit variablem Koppelverhältnis zum Aufzweigen des Lichts in zwei oder mehr Teile (Arme 102 und 103). Ein steuerbares Interferometermittel 101–105 besitzt zwei Arme 102 und 103, wobei der erste Arm 102 den ersten der beiden Teile empfängt und der zweite Arm 103 den zweiten der beiden Teile empfängt. Der erste Arm 102 besitzt eine zusätzliche Weglänge, die eine zusätzliche Verzögerung erzeugt, die gleich einem ganzzahligen Vielfachen von 1/Δf ist, wobei Δf der Kanalabstand zwischen benachbarten Wellenlängen ist, die durch das optische System benutzt werden können. Wenn das optische System ein Mehrwellenlängensystem ist, ist also Δf der Abstand zwischen Kanälen. Wenn das optische System nur eine einzige Wellenlänge verwendet (z.B. ein Add/Drop-Multiplexer), wobei Δf der Kanalabstand zwischen benachbarten Wellenlängen ist, die von dem Add/Drop-Multiplexer verwendet werden können. Der erste Arm 102 besitzt eine steuerbare Phasenverzögerung 104 zur Einstellung der relativen Phase des durchgeleiteten Lichts. Man beachte, daß die steuerbare Phase 104 einen Bereich von ± 180 Grad besitzt und sich auch in dem zweiten Arm 103 befinden könnte. Ein Koppelmittel 105 kombiniert dann die Signalteile aus dem ersten und dem zweiten Arm, um ein entzerrtes Ausgangssignal 106 zu bilden. Durch Steuern von relativem Betrag 101 und relativer Phase 104 des optischen Signals der beiden Signalteile in den Armen 102 und 103 verbessert der vorliegende Entzerrer das Extinktionsverhältnis der "0"en am Entscheidungspunkt. Obwohl der Koppler 101 als ein variables Koppelverhältnis und der Koppler 105 als ein festes Koppelverhältnis aufweisend gezeigt ist, könnte der Koppler 105 auch ein variables Koppelverhältnis aufweisen. Darüber hinaus kann bei einer anderen Ausführungsform der Koppler 105 das variable Koppelverhältnis und der Koppler 101 das feste Koppelverhältnis aufweisen. Der Koppler 101, der Koppler 105 und/oder die Phasenverzögerung 104 könnten fabrikmäßig eingestellt werden oder in der spezifischen Anwendung einstellbar gemacht werden.
2A zeigt eine weitere Ausführungsform des vorliegenden optischen Signalentzerrers. Bei dieser Ausführungsform besteht der einzige Unterschied gegenüber 1 darin, daß der Koppler 101 mit variablem Koppelverhältnis von 1 unter Verwendung eines Koppler 201 mit festem Verhältnis mit zwei Ausgangsarmen und einer steuerbaren Übertragungseinheit 201A in dem ersten Arm (wie gezeigt) oder dem zweiten Arm zur Einstellung des Verhältnisses der Beträge der beiden Teile implementiert ist. Somit führen ein Koppler 201 mit festem Verhältnis und eine steuerbare Übertragungseinheit 201A die Funktion des Kopplers 101 mit variablem Koppelverhältnis von 1 aus. Die Ausführungsform von 1 ist gegenüber der von 2A vorzuziehen, da sie weniger Verluste aufweist.
2B zeigt eine weitere Ausführungsform des vorliegenden optischen Signalentzerrers. Der einzige Unterschied gegenüber 2A besteht darin, daß das Interferometer 200 drei Arme aufweist, wobei die Zeitverzögerungsdifferenzen zwischen zwei beliebigen Armen der drei gleich einem ganzzahligen Vielfachen von 1/(frequenzmäßiger Kanalabstand) ist.
Mit Bezug auf 3 kann man die optischen Signale im Zeitbereich betrachten, um zu verstehen, wie der vorliegende Entzerrer das Extinktionsverhältnis der "0"en am Entscheidungspunkt verbessert. Wie bei 310 gezeigt, liegt ein amplitudenumgetastetes (ASK-) optisches NRZ-Datensignal (non-return-to-zero) "010110" vor, das von einem Senderstandort (z.B. 801 in 8) aus gesendet wird. Beeinträchtigungen wie zum Beispiel ein unvollkommener Sender und/oder Empfänger, Filterverschmälerung und CD bewirken, daß ein Teil der Energie aus jedem Bit ("1"-Bit) in seine Nachbarbit ("0"-Bit) fällt. Bei diesem Beispiel ist die übergelaufene Energie in Bezug auf das ursprüngliche Signal phasenverschoben. Wie durch 320 gezeigt, ist diese Signalbeeinträchtigung 321 und 323. Man beachte, daß das Bit 312 als solitäres Bit definiert ist, ein Bit, dessen beide Nachbarn von ihm verschieden sind. Ein solitäres Bit würde Energie zu beiden seiner benachbarten "0"-Bit hinzufügen, wie durch 321 und 323 gezeigt. Die zusätzliche Energie in dem "0"-Bit 323 ist die zugefügte Energie aus dem "1"-Bit 314. Ohne Entzerrung würde der Detektor (ein Quadratdetektor) ein Signal decodieren, das eine Leistung aufweist, die wie 330 ausschaut, mit signifikanter Energie in den "0"-Bitpositionen 331 und 333. Der vorliegende Entzerrer von 1 (oder der Entzerrer 400 von 4) besitzt eine in 340 gezeigte Impulsantwort. Er erzeugt eine steuerbare Menge an Energie oder ein Kompensationssignal 342 (unter Verwendung des Kopplers 101 mit variablem Verhältnis) und fügt sie an den Positionen +20 ps (Δ t Bit) entfernt hinzu, was der Bitperiode für 40 Gb/s Signale sehr nahe kommt, mit einer steuerbaren Phase (steuerbare Verzögerung 104).
Der steuerbare Betrag 101 und die steuerbare Phase 104 des Entzerrers von 1 werden so gewählt, daß ein Energiesignal 342 erzeugt wird, mit dem die hinzugefügte Energie 323 zu den Nachbarbit, die durch Übertragungsbeeinträchtigungen verursacht wird, aufgehoben wird, wobei man sich insbesondere auf die Minimierung der Leistung in den "0"en am Entscheidungspunkt 333 konzentriert. In 350 ist das Ergebnis der Entzerrung durch den Entzerrer von 1 gezeigt. Wie durch 356 gezeigt, kompensiert der Entzerrer von 1 den Teil der Beeinträchtigung in dem "0"-Bit 326, der sich +20 ps (Δt Bit) von dem "1"-Bit 315 entfernt befindet. Man beachte jedoch, daß der Entzerrer von 1 nur den Teil der Beeinträchtigung in dem "0"-Bit 323 kompensiert, der sich +20 ps (Δ t Bit) entfernt befindet, der durch das solitäre Bit 311 verursacht wurde, nicht aber den Teil der Beeinträchtigung in dem "0"-Bit 353, der durch das "1"-Bit 314 verursacht wird. Ähnlich wird die Beeinträchtigung in dem "0"-Bit 331, das sich –20 ps (Δt Bit) entfernt befindet, die durch das solitäre Bit 311 verursacht wurde, durch den Entzerrer von 1 nicht kompensiert. Es sollte beachtet werden, daß ein zweiter Entzerrer 420 notwendig ist, um Beeinträchtigungen an einer "0"-Bitposition, die –20 ps (Δt Bit) entfernt ist (d.h. die in der "0"-Bitposition 323 durch das "1"-Bit 314 verursachte Beeinträchtigung) zu kompensieren. Ein solcher zweiter Entzerrer (in 1 nicht gezeigt) würde in Reihe geschaltet, so daß sein Ausgang an den Eingang des Entzerrers von 1 angeschlossen ist. Der zweite Entzerrer kann genauso wie der erste Entzerrer 1 von 1 implementiert und betrieben werden, mit der Ausnahme, daß die Koppler 101 und 105 nun so eingestellt würden, daß bewirkt wird, daß der größte Beitrag der Impulsantwort aus dem längeren Interferometerarm kommt. Wie mit Bezug auf 4 besprochen werden wird, kann der erste Entzerrer auch wie durch 400 und der zweite Entzerrer wie durch 420 gezeigt implementiert werden.
Unter gemeinsamer Bezugnahme auf 3 und 4 nimmt der zweite Entzerrer 420, wie in 360 gezeigt, eine steuerbare Menge an Energie (unter Verwendung des Kopplers 423 mit variablem Verhältnis) aus dem Bit 362 und fügt sie zu dem Signal an den Positionen –20 ps (Δt Bit) entfernt 361 hinzu. Wie später besprochen werden wird, arbeitet die Funktionsweise des zweiten Entzerrers 420 im wesentlichen auf dieselbe Weise wie der Entzerrer von 1 (oder der Entzerrer 400 von 4), mit der Ausnahme, daß sie "0"-Bitpositionen –20 ps entfernt anstelle von +20 ps entfernt beeinflußt. Wie in 370 gezeigt, kompensiert der zweite Entzerrer 420 also die "0"-Bitbeeinträchtigungen 351 und 353, um das durch 371 bzw. 373 gezeigte entzerrte "0"-Bit zu produzieren.
Als Folge ergibt der vorliegende Entzerrer eine besonders drastische Verbesserung einer reduzierten Bitfehlerrate (BER) bei der Übertragung von Datensignalen (aufgrund der genaueren Detektion der "0"-Bit), die ein Amplitudenumtastformat (ASK) des Typs NRZ (non-return-to-zero) verwenden. Der vorliegende Entzerrer kann auch die Leistungsfähigkeit von CSRZ (carrier-suppressed return-to-zero) drastisch verbessern, und möglicherweise auch andere Übertragungsformate, die durch Zwischensymbolstörungen beeinträchtigt werden. Außerdem kann er viele Beeinträchtigungen gleichzeitig verringern, darunter diejenigen aufgrund von Unvollkommenheit von Sender und/oder Empfänger, Filterverschmälerung, CD und PMD.
Kurz gefaßt, können unter Verwendung eines ersten und eines zweiten Entzerrers (z.B. 400 und 420 von 4) die "0"-Bitbeeinträchtigungen 321, 323 und 326 so minimiert werden, wie es durch 371, 373 bzw. 376 gezeigt ist. Es sollte beachtet werden, daß die oben beschriebene Entzerrungsoperation der beiden Entzerrer für ein optisches System funktioniert, wenn der Kanalabstand gleich N (eine ganze Zahl) mal der Freispektralbereich (FSR) (d.h. ein ganzzahliges Vielfaches von 1/Δf, wobei Δf der Kanalabstand ist) ist und die Datenbitrate im wesentlichen für alle Kanäle gleich ist.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform des vorliegenden optischen Signalentzerrers, die unter Verwendung einer ersten (400) und zweiten (420) Entzerrereinheit implementiert wird. Der erste Entzerrer 400 enthält einen ersten Koppler 411 mit variablem Verhältnis, ein steuerbares Interferometer 412 und einen zweiten Koppler 413 mit variablem Koppelverhältnis. Der Koppler 411 mit variablem Verhältnis enthält einen Koppler 402 mit festem Verhältnis (z.B. 50/50) und ein Element 403 mit steuerbarer variabler Phase (0 ± 90 Grad). Beispielsweise kann jeder Koppler 411 und 413 mit variablem Verhältnis als kleine Mach-Zehnder-Interferometer (MZI) (402, 403, 404) mit einem steuerbaren thermooptischen Phasenschieber 402 in einem Arm und einer Viertelwellenlängen-Längenzunahme in dem anderen Arm implementiert werden.
Die Kopplereinheit 411 enthält einen Koppler 402 mit festem Verhältnis zum Empfangen eines optischen Signals an dem Eingang 401 (Anmerkung: Eingang 401A ist unverbunden) und ein Element 403 mit steuerbarer variabler Phase zu Steuerung der relativen Phase der an das steuerbare Interferometer 412 angelegten optischen Signale. Das steuerbare Interferometer 412 enthält zwei Koppler 404 und 407 mit festem Verhältnis (z.B. 50/50), die durch zwei Wellenleiterarme 405 und 405A verbunden werden. Der erste Arm 405 hat dabei eine zusätzliche Verzögerung, die gleich einem ganzzahligen Vielfachen von 1/Δf ist, wobei Δf der Kanalabstand der empfangenen optischen Signale des Mehrwellenlängensystems ist, und die zusätzliche Verzögerung ist ungefähr gleich einer Modulationsbitperiode. Der erste Arm 405 besitzt außerdem einen steuerbaren Phasenschieber 406 (0–360 Grad) zur Einstellung der Phase von 415 in Bezug auf 414. Der Koppler 407 dient zum Rekombinieren der optischen Signale aus den Armen 405 und 405A. Die Kopplereinheit 413 enthält ein Element 408 mit steuerbarer variabler Phase (0 ± 90 Grad) und einen Koppler 402 mit festem Verhältnis (z.B. 50/50). Der Koppler 413 mit variablem Verhältnis empfängt das optische Signal aus den Wellenleiterarmen 405 und 405A des steuerbaren Interferometers 412, und die steuerbare Übertragungseinheit 408 stellt die relative Phase des optischen Signals in dem Koppler 409 ein. Man beachte, daß die steuerbaren Übertragungseinheiten 403 und 408 zusammen Betragseinstellungen in dem Entzerrer 400 steuern. Außerdem können sich die steuerbaren Übertragungseinheiten 403 und 408 in demselben oder in den entgegengesetzten Armen der Kopplereinheiten 411 und 413 befinden. Der Koppler 409 kombiniert die optischen Signale, und das Ausgangssignal am Ausgang 410 wird an den unteren Eingang von 421A der zweiten Entzerrereinheit 420 angelegt. Am Ausgang 410 ist das Haupt-"1"-Bitsignal 414 und das "0"-Bitkompensations- oder -satellitensignal ist 415. Der zweite Ausgang 410A des Kopplers 409 ist unverbunden. Beispielsweise kann das steuerbare Interferometer 412 als ein MZI (404, 406, 407) implementiert werden, das einen steuerbaren thermooptischen Phasenschieber 406 in einem Arm und außerdem eine zusätzliche Verzögerung aufweist, die gleich einem ganzzahligen Vielfachen von 1/Δf ist.
Die Implementierung des zweiten Entzerrers 420 ist mit dem ersten Entzerrer 400 identisch. In dem Entzerrer 420 arbeiten die Elemente 421 bis 433 auf dieselbe Weise wie oben beschrieben für die Elemente 401 bis 413 des ersten Entzerrers 400. Die Eingänge 421 und 421A und die Ausgänge 430 und 430A des zweiten Entzerrers 420 sind jedoch anders geschaltet als die Eingänge 401 und 401A und die Ausgänge 410 und 410A des ersten Entzerrers 400. In dem Entzerrer 400 werden der obere Eingangsport 401A und der obere Ausgangsport 410 benutzt, während in dem Entzerrer 420 der untere Eingangsport 421A und der untere Ausgangsport 430A benutzt werden. Somit ist in dem Entzerrer 420 der untere Eingang 421A an den oberen Ausgang 410 des Entzerrers 400 angeschlossen. Der Ausgang 430A des Entzerrers 420 hat ein Haupt-"1"-Bitsignal 414 und sowohl ein vorauseilendes (+Δt-Bit) (415) als auch ein nacheilendes (–Δt-Bit) (434), "0"-Bit-Kompensations- oder Satellitensignal.
Das Steuerelement #1A steuert beide steuerbaren Phasenverzögerungseinheiten 403, 408 des Entzerrers 400, und das Steuerelement #1B steuert die steuerbaren Phasenverzögerungseinheiten 423 und 428 des Entzerrers 420. Ein Steuerelement #2 setzt den steuerbaren Phasenschieber 406 zur Einstellung der Phase von 415. Ein Steuerelement #3 setzt einen steuerbaren Phasenschieber 426 zur Einstellung der Phase von 434. Die Impulsantworten vieler realistischer Beeinträchtigungen sind symmetrisch, so daß in vielen Fällen das Steuerelement #1A und das Steuerelement #1B mit demselben Wert angesteuert werden können, so daß insgesamt drei Steuerelemente für den Entzerrer übrig bleiben. Die steuerbaren Phasenschieber 406 und 426 können jeweils mit einem thermooptischen Phasenschieber implementiert werden. Das steuerbare Interferometer 412 und 432 kann in beiden Fällen als Mach-Zehnder-Interferometer (MZIs) implementiert werden.
Somit kann der Entzerrer von 4 im wesentlichen unter Verwendung zweier identischer MZIs in Reihenschaltung mit abstimmbaren Kopplern implementiert werden, wobei jedes MZI einen Freispektralbereich von 50 GHz aufweist. Man beachte, daß die steuerbaren Interferometer 412 und 432 auch mit festen Kopplern wie in 2 implementiert werden, aber mit steuerbaren Dämpfungsgliedern in den MZI-Armen. Die beiden MZIs werden durch einen einzigen Modus verbunden, und diese Struktur ist somit keine Gitterstruktur [3]. Die vorliegende Struktur ist einfacher zu steuern und besitzt weniger Polarisations- und Wellenlängenempfindlichkeit als eine Gitterstruktur. In der Terminologie elektrischer Entzerrer ist der vorliegende Entzerrer von 4 ein Linearentzerrer mit zwei Abgriffen. Er ist so ausgelegt, daß er 40-Gb/s-Kanäle auf einem Gitter ganzzahliger Vielfacher von 50 GHz kompensiert. Er kann viele Zwischensymbolstörungsbeeinträchtigungen drastisch verringern, wie zum Beispiel Beschränkungen bezüglich Senderbandbreite und Extinktionsverhältnis, Filterverschmälerung, chromatische Dispersion und Polarisationsmodendispersion. Besonders drastisch kann der Entzerrer das Amplitudenumtastformat (ASK) des Typs NRZ (non-return-to-zero) verbessern, was signifikant ist, da dies das am wenigsten kostspielige Format ist, das erzeugt und detektiert werden kann.
5A zeigt eine weitere Anordnung der beiden Entzerrereinheiten von 4, und 5B zeigt die gemessene Durchlässigkeit durch einen Entzerrer für verschiedene Koppleransteuerspannungen und eine Festphasenspannung. Wie in 5A gezeigt, besitzt jede Entzerrereinheit (z.B. 400) zwei abstimmbare Koppler 403 und 408 und einen thermooptischen Phasenschieber 406 in einem Arm. Diese Betonung der MZI mit abstimmbarem Koppler reduziert polarisationsabhängige Verluste (PDL) signifikant. Beide Koppler in jedem MZI 400, 420 sollten sich immer auf demselben Wert befinden, um Einfügungsverluste zu minimieren, so daß die Steuerelemente für die Koppler 403, 408, 423, 428 zusammen als Steuerelemente #1 verbunden sind. Allgemeiner können die Koppler jeder der Entzerrereinheiten 400 und 420 separate Steuerelemente (Steuerelemente #1A und #1B) aufweisen. Ein solcher Entzerrer hätte dann vier Steuersignale, die jeweils ungefähr eine der folgenden Größen steuern: Amplitude und Phase des linken und rechten Satellitenimpulses (siehe 342, 361 von 3) der Entzerrerimpulsantwort. Ferner wird hauptsächlich nur chromatische Dispersion höherer Ordnung, die signifikant genug ist, um einen Kanal zu verzerren, eine asymmetrische Entzerrerimpulsantwort erfordern (die eine andere Steuersignalspannung Steuerelement #1A für die Koppler 403, 408 des Entzerrers 400 und ein Steuerelement #1B für die Koppler 423, 428 des Entzerrers 420 erfordern würde). 5A setzt keine signifikante chromatische Dispersion höherer Ordnung voraus und somit sind alle Koppler an dieselbe Spannungsquelle (Steuerelement #1) angeschlossen. Somit wurden nur drei Steuersignale verwendet (Steuerelemente #1, #2 und #3), um die in dem folgenden Abschnitt präsentierten Ergebnisse zu erhalten. Die gemessene Durchlässigkeit durch eines der MZIs für verschiedene Koppleransteuerspannungen und eine Festphasenspannung ist in 5B gezeigt. Die Welligkeit 501 konnte aufgrund unvollkommener Richtungskoppelverhältnisse nicht ganz bis auf Null abgestimmt werden. Die Einfügungsverluste von Faser zu Faser, einschließlich eines Verbinders, betragen 2,0 dB und die PDL beträgt < 0,5 dB für eine Stufe.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform des optischen Entzerrers. In diesem Fall wird dasselbe Interferometer 900 zweimal benutzt. Das Signal durchläuft das Interferometer 900 einmal, dann ein unidirektionales Element 901, wie zum Beispiel einen optischen Isolator oder Zirkulator, und tritt dann wieder in das Interferometer 900 ein. Der erste Durchgang erzeugt einen Satelliten in der Impulsantwort auf der einen Seite (415), und der zweite Durchgang erzeugt einen Satelliten auf der anderen Seite (434). Der Vorteil dieser Konfiguration besteht darin, daß nur ein Interferometer erforderlich ist. Der Nachteil besteht darin, daß die Beträge und Phasen der Impulsantwortsatelliten nicht wie bei der Ausführungsform von 4 einzeln gesteuert werden können.
Entzerrerergebnisse
Für ein optisches Übertragungssystem, das mit 40 Gb/s arbeitet, verwendet man häufig Formate des Typs RZ (return-to-zero), hauptsächlich um ISI-Toleranz zu verbessern. Zum Beispiel zeigen RZ-Formate eine vergrößerte Toleranz gegenüber Polarisationsmodendispersion. RZ-Formate erfordern jedoch gewöhnlich zu ihrer Erzeugung zwei Modulatoren, wodurch RZ-Sender kostspielig, komplex und verlustbehaftet werden. Wenn der vorliegende Entzerrer in einem NRZ-ASK-System verwendet wird, kann er die ISI-Beeinträchtigungen dieses weniger kostspieligen Formats signifikant verringern. Tatsächlich soll gezeigt werden, daß ein einziger Entzerrer die ISI für alle Kanäle gleichzeitig drastisch verringern kann, ohne daß dynamische Steuerung jeglicher Arten notwendig ist.
6 zeigt die beispielhafte Verbesserung der Leistungsfähigkeit in dem vorliegenden Entzerrer zur Kompensation von Differenz-Gruppenverzögerung (DGD) und Polarisationsmodendispersion (PMD). In 6 sind die hohlen und gefüllten Symbole ohne bzw. mit dem Entzerrer und bei den Daten handelt es sich um ein Muster mit 40 GBs, 2³¹ – 1. Es wurde eine DGD-PMD-Emulatoreingangspolarisation für die Leistungsfähigkeit im ungünstigsten Fall gesetzt und dann mit und ohne den Entzerrer der vorliegenden Erfindung gemessen. Nach Einstellung des Entzerrers zur Verringerung der DGD im ungünstigsten Fall wurde die Eingangspolarisation dann verändert, wobei sich herausstellte, daß die BER niemals schlechter wurde. Um dies weiter zu prüfen, wurde vor dem Emulator ein Polarisationsverwürfler eingefügt und die mittlere BER gemessen, wie als Rauten in 6 gezeigt. Somit kann dieser Entzerrer als PMD-Verringerer ohne Rückkopplung verwendet werden. Man beachte, daß der Entzerrer PMD nicht im wahren Sinne kompensiert – er verschärft einfach nur die Impulse, wodurch PMD-Toleranz verbessert wird, ähnlich wie bei der Verwendung von RZ-Formaten.
Der vorliegende Entzerrer kann die Effekte dreier Beeinträchtigungen (Filterung, CD und PMD) in verschiedenen Mengen (nicht gezeigt) gleichzeitig verringern. Im Fall aller drei Beeinträchtigungen nahm der Entzerrer ein Signal mit größerem Fehlergrundwert und machte es mit relativ guter Empfindlichkeit fehlerfrei.
Um zu verifizieren, daß der Entzerrer viele Kanäle gleichzeitig verringern kann, wurden 16 Kanäle mit 100 GHz Abstand auf dem ITU-Gitter durch CD mit 95 ps/nm und einen Demultiplexer mit Gaußschem Durchlaßband eingespeist. Der Entzerrer wurde für Kan. 10 optimiert, und dann wurde die Leistungsfähigkeit mit und ohne den Entzerrer für jeden dritten Kanal gemessen, wobei keine der Entzerrersteuerelemente verändert wurden. Wie aus 7 ersichtlich ist, verbessert der Entzerrer gleichzeitig alle Kanäle. 7 zeigt das gemessene Bitfehlerverhältnis (BER) als Funktion der optischen Leistung für verschiedene Wellenlängen mit denselben Entzerrereinstellungen. In der Leitung lagen 95 ps/nm CD und ein Demultiplexer mit Gaußschem Durchlaßband vor.
8A zeigt eine Anwendung des vorliegenden Entzerrers als adaptiver Entzerrer für ein Mehrwellenübertragungssystem. In 8A werden die mehreren Wellenlängen aus den Sendern 801 in dem Multiplexer 802 miteinander gemultiplext und über den optischen Weg 803 gesendet. Am Empfängerstandort entzerrt der vorliegende adaptive Entzerrer 804 alle empfangenen gemultiplexten Kanäle. Das Ausgangssignal des Entzerrers 804 wird in dem Demultiplexer 805 gedemultiplext. Ein Fehlerdetektor 806 ist so geschaltet, daß er eine der an einen der Empfängerkanäle 807 ausgegebenen gedemultiplexten Wellenlängen empfängt. Die Bitfehlerrate (BER) aus dem Fehlerdetektor 806 wird über den Weg 808 zu der Steuereinheit 809 gesendet. Die Steuereinheit 809 erzeugt Betrag und ein Phasensteuersignal, die an den Entzerrer 804 angelegt werden. Die Rückkopplungsschleife von dem Fehlerdetektor 806 zu der Steuereinheit 808 und zu dem Entzerrer 804 ermöglicht es der Entzerreranordnung, die Fehlerrate jedes der Kanäle des Übertragungssystems von 8A adaptiv zu minimieren. Beispielsweise kann die Steuereinheit 808 zuerst versuchen, das Betragssteuersignal für den Entzerrer 804 zu erhöhen, wenn die BER aus dem Detektor 806 zugenommen hat, die Steuereinheit 808 würde dann das Betragssignal reduzieren, um die BER zu reduzieren, andernfalls würde sie das Betragssteuersignal weiter erhöhen, bis die BER sich erhöhte. Diese Operation würde fortgesetzt, bis die minimale BER erreicht wird. Man beachte, daß das Phasensteuersignal hauptsächlich zur Chirp-Steuerung (hauptsächlich aufgrund von CD oder Sender) notwendig ist. Wenn sich das Chirpen nur unwahrscheinlich ändert, ist das Phasensteuersignal möglicherweise nicht notwendig, und es würde nur das Betragssteuersignal verwendet. Der Entzerrer könnte auch zwischen dem Demultiplexer und Empfänger (Ort 823) plaziert werden. Es soll jedoch betont werden, daß der vorliegende Entzerrer auch in einem passiven Modus ohne dynamische Einstellung effektiv ist. In einem solchen Fall würde der Entzerrer zwischen dem Sender und dem Multiplexer (Ort 821) oder kurz nach dem Multiplexer (Ort 822) angeordnet sein. Man beachte, daß in dem Fall, daß nur ein Kanal durch den Entzerrer geleitet wird, es trotzdem vorteilhaft ist, den vorliegenden Mehrwellenlängenentzerrer zu benutzen, weil dann dieser Entzerrer und diese Einstellungen für andere Kanäle in dem System verwendet werden können, wodurch sich zum Beispiel das Inventar vereinfacht.
8B zeigt die verschiedenen Orte, an denen der vorliegende Entzerrer in einer Architektur des Mehrwellenlängen-Bus-Typs angeordnet werden kann. Der Mehrwellenlängensender 830 ist dem von 8A ähnlich. Entlang dem Bus 860 an die optischen Filter 841, 851 usw. und die Empfänger 843, 853 angeschlossen liegen Koppler 840, 850 usw. Der (nicht gezeigte) vorliegende Entzerrer könnte an mehreren Orten plaziert werden, darunter die Orte 861, 862, 863 oder 864. In vielen Fällen ist der Ort 862 vorzuziehen, weil in einem solchen Fall alle Wellenlängenkanäle gleichzeitig entzerrt werden können.
Da dieser Entzerrer in planarer Lichtwellenleiterschaltungstechnologie hergestellt werden kann, könnte er schließlich mit anderen Funktionen, wie zum Beispiel einem Demultiplexer, einem Add/Drop-Filter oder einem dynamischen Verstärkungsentzerrungsfilter, integriert werden.
Entzerrung nichtlinearer Verzerrungen
Die obige Entzerrungsbesprechung hat sich auf aus linearen Prozessen entstehenden Zwischensymbolstörungen konzentriert. Es soll als nächstes die Entzerrung nichtlinearer Verzerrungen aus einem optischen Halbleiterverstärker (SOA) betrachtet werden.
10 zeigt ein beispielhaftes optisches Übertragungssystem mit einem optischen Sender 1001, einer optischen Einrichtung 1002, einem optischen Halbleiterverstärker (SOA) 1003, dem vorliegenden optischen Entzerrer 1004, einer optischen Einrichtung 1005 und einem optischen Empfänger 1006. Es sollte beachtet werden, daß das optische Übertragungssystem in vielfältigen, zu der in 10 gezeigten alternativen Anordnung implementiert werden kann. Zum Beispiel kann gegebenenfalls ein zusätzlicher SOA 1007 (Anmerkung: in 10 heißt es "1107") zwischen dem Entzerrer 1004 und der optischen Einrichtung 1005 hinzugefügt werden. Der SOA 1003 und der optische Entzerrer 1004 (sowie der zweite SOA 1007), können als ein gemeinsames Element miteinander integriert werden und können sich in einem Zwischenknoten des Systems befinden. Alternativ dazu können der SOA 1003 und der optische Entzerrer 1004 zusammen mit dem optischen Sender 1001 in dem Senderknoten angeordnet werden, wobei der optische Sender 1001, der Verstärker 1003 und der optische Entzerrer 1004 alle miteinander integriert werden können. Außerdem beachte man, daß im Senderknoten die Plazierung des Verstärkers 1003 und des optischen Entzerrers 1004 umgekehrt werden kann. Bei einer anderen Ausführungsform können sich SOA 1003 und der optische Entzerrer 1004 zusammen bei dem optischen Empfänger 1006 im Empfängerknoten befinden, wobei der Verstärker 1003, der optische Entzerrer 1004 und der optische Sender 1001 alle miteinander integriert werden können. Man beachte, daß im Empfängerknoten der Verstärker 1003 im allgemeinen vor dem optischen Entzerrer 1004 angeordnet ist, obwohl die Reihenfolge gegebenenfalls umgekehrt werden kann.
In einem beispielhaften optischen System, das einen optischen Sender (1001), einen SOA 1003 und einen optischen Empfänger enthält, wurde die Leistungsfähigkeit mit und ohne Verwendung des vorliegenden Entzerrers verglichen. Der SOA 1003 war ein handelsüblicher SOA mit einer Kleinsignalverstärkung von Faser zu Faser von 18 dB bei 1550 nm bei einem Vorstrom von 200 mA. Der optische Sender enthielt einen Extern-Resonatorlaser mit 193,4 THz (1550,12 nm) und einen chirpfreien LiNbO₃-Modulator, der mit einem Datensignal des Typs NRZ (non-return-to-zero) mit 40 Gb/s moduliert wurde. Das modulierte Optische wurde mit einer Eingangsleistung, die von –3 dBm bis –12 dBm reichte, in den SOA eingespeist, um die Verschlechterung der BER zu untersuchen, die sich aus der Nichtlinearität des SOA ergibt. Für eine gegebene BER von 10^–9 ergab der vorliegende Entzerrer eine Verbesserung von 5 dB der Empfängerempfindlichkeit für einen Pseudozufallsbitstrom (PRBS) der Länge 2³¹ – 1. 11 zeigt die Empfängerempfindlichkeit sowohl mit als auch ohne Entzerrung für eine BER von 10^–9 bei verschiedenen Eingangsleistungen in dem SOA.
Der vorliegende Entzerrer verringerte die Überschwinger auf den "1"-Bit an den ansteigenden Flanken, d.h. den Übergängen von "0" zu "1". Dies ist in 12 zu sehen, worin der Effekt des Entzerrers (gestrichelte Linie) auf bestimmte verzerrte Datenmuster nach dem SOA unter Verwendung des schnellen Fotodetektors gezeigt sind. In 12 verringert der Entzerrer die Überschwinger in den "1"-Bit (1201), verschärft die Übergänge von "1" zu "0" (1202) und kann eine lange Kette von "1"-Bit in dem NRZ-Strom (1203) verflachen. Die Überschwinger (1201) aus dem SOA führen zu einer Zunahme der mittleren Leistung des Datenstroms, was zu einem Leistungskostenfaktor führt. Die Verwendung des vorliegenden Entzerrers 1004 verringert also durch diese Überschwinger und Signalübergänge charakterisierte optische Signalverschlechterungen. Diese Verbesserung ist jedoch im Vergleich zu dem Umstand, daß die Überschwinger an den ansteigenden Flanken eine signifikante Erweiterung von Zwischensymbolstörungen, ISI, in dem Empfänger verursachen können, klein. Der Grund dafür besteht darin, daß im allgemeinen die Empfängerbandbreite ~0,7mal die Bitrate beträgt, um seine Leistungsfähigkeit bei Anwesenheit von Rauschen zu optimieren. Diese elektrische Filterung bewirkt, daß etwaige Überschwinger in benachbarte Bitschlitze überlaufen. Der Hauptvorteil des Entzerrers ist in diesem Fall die Verringerung von Überschwingern, wodurch dann der durch elektrische ISI im Empfänger verursachte Kostenfaktor reduziert wird.
LITERATUR

[1] J. H. Winters, "Equalization in coherent lightwave systems using a fractionally spaced equalizer", J. Lightwave Technol., Band 8, Seiten 1487–1491, Oktober 1990.
[2] J. H. Winters und R. D. Gitlin, "Electrical signal processing techniques in long-haul fiber-optic systems", IEEE Transactions on Comm., Band 38, Seiten 1439–1453, September 1990.
[3] R. D. Gitlin, J. F. Hayes und S. B. Weinstein, Data Communication Principles, Plenum Press, 1992.
[4] M. Bohn, G. Mohs, C. Scheerer, C. Glingener, C. Wree und W. Rosenkranz, "An adaptive optical equalizer concept for single channel distortion compensation", Proc. 27th Eur. Conf. on Opt. Comm., Arbeit Mo.F.2.3,2001.
[4a] IBM-Zurich Research Lab., Tunable Dispersion Compensator in High-Index Contrast SiON Technology (Vorläufige Produktinformationen)
[5] K. Takiguchi, K. Okamoto und K. Moriwaki, "Planar Lightwave circuit dispersion equalizer", J. Lightwave Technol., Band 14, Seiten 2003–2011, September 1996.
[6]¹ C. K. Madsen, G. Lenz, A. J. Bruce, M. A. Cappuzzo, L. T. Gomez und R. E. Scotti, "Integrated all-pass filters for tunable dispersion and dispersion slope compensation", IEEE Photon. Technol. Lett., Band 11, Seiten 1623–1625, 1999.
[7] B. Eggleton, A. Ahuja, P. S. Westbrook, J. A. Rogers, P. Kuo, T. N. Nielsen und B. Mikklesen, "Integrated tunable fiber gratings for dispersion management in high-bit rate systems", J. Lightwave Technol. 18, 1418–1432, 2000.
[8] T. Takahashi, T. Imai und M. Aiki, "Automatic compensation technique for timewise fluctuating polarization mode dispersion in in-line amplifier systems", Electron. Lett., Band 30, Seiten 348–349, 1994.
[9] H. A. Haus und J. A. Mullen, "Quantum noise in linear amplifiers", Phys. Rev., Band 128, Seiten 2407–2413, 1962.
[10] Y. Yamamoto, "Noise and error rate performance of semiconductor laser amplifiers in PCM-IM optical transmission systems", IEEE J. Quantum Electron., Band QE-16, Seiten 1073–1081, 1980.
[11] P. J. Winzer und R. J. Essiambre, "Optical receiver design trade-offs", Proc. Optical Fiber Communication conference, 2003.

Claims

Optischer Signalentzerrer zum Entzerren von Zwischensymbolstörungen in einem oder mehreren empfangenen Signalen, die mit einer vorgewählten Modulationsbitrate in einem optischen System moduliert wurden, wobei der Entzerrer folgendes umfaßt: einen ersten Koppler (101) mit einem variablen Koppelverhältnis zum Aufzweigen des Lichts in zwei oder mehr Teile zur Erzeugung eines Kompensationssignals; eine steuerbare Interferometereinheit (101–105) mit einem oder mehreren Armen, wobei jeder Arm einen Teil empfängt, wobei mindestens ein Arm eine zusätzliche Verzögerung (102) aufweist, die gleich einem ganzzahligen Vielfachen von 1/Δf ist, wobei Δf der Kanalabstand zwischen benachbarten in dem optischen System benutzten Wellenlängen ist; mindestens einen Arm mit einer steuerbaren Verzögerungseinheit (104) zum Einstellen der relativen Phase des durch diesen Arm durchgelassenen Lichts, um so das Kompensationssignal von einem Bit zu einem benachbarten Bit des einen oder der mehreren empfangenen Signale zu verschieben; und einen zweiten Koppler zum Kombinieren der Teile aus den Armen, um so Zwischensymbolstörungen in dem einem oder in den mehreren empfangenen Signalen zu verringern.
Optischer Signalentzerrer nach Anspruch 1, wobei das optische System ein Mehrwellenlängensystem ist und wobei Δf der Kanalabstand zwischen benachbarten Wellenlängen des Mehrwellenlängensystems ist.
Optischer Signalentzerrer nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Arme in der Interferometereinheit zwei ist und der Koppler mit variablem Koppelverhältnis folgendes enthält: einen ersten Koppler (201) zum Aufzweigen des optischen Signals in zwei Teile; zwei Arme zum Verbinden des ersten Kopplers mit einem zweiten Koppler; wobei der erste oder zweite Arm eine steuerbare Phaseneinheit (201A) zum Einstellen des variablen Koppelverhältnis aufweist; und den zweiten Koppler (105) zum Kombinieren der zwei Teile.
Optischer Signalentzerrer nach Anspruch 1, der so ausgelegt ist, daß er vorauseilende oder nacheilende Zwischensymbolstörungen in den logischen "0"-Bit des empfangenen Signals kompensiert.
Optischer Signalentzerrer nach Anspruch 1 zur Verwendung zur Verbesserung der Bitfehlerrate BER empfangener Signale, die durch Zwischensymbolstörungen oder Verzerrungen, die zu Zwischensymbolstörungen führen, beeinträchtigt wird.
Optischer Signalentzerrer zum Entzerren von Zwischensymbolstörungen in einem empfangenen optischen Signal, die mit einer vorgewählten Modulationsbitrate in einem optischen System moduliert wurden, wobei der Entzerrer zwei oder mehr Entzerrereinheiten umfaßt, wobei die erste Entzerrereinheit (400) folgendes enthält: einen ersten Koppler (411) zum Aufzweigen des Lichts in zwei Teile (402) und zum Einstellen (403) der Phase eines des ersten oder zweiten Lichtteils zur Erzeugung eines Kompensationssignals; eine steuerbare Interferometereinheit (412) mit zwei Armen, wobei der erste Arm (405) den ersten der beiden Teile und der zweite Arm (405A) den zweiten der beiden Lichtteile empfängt, wobei der erste Arm eine zusätzliche Verzögerung aufweist, die ungefähr gleich einer Modulationsbitperiode ist, und ferner mit einer steuerbaren Verzögerungseinheit (406), die sich in dem ersten oder zweiten Arm befindet, zum Einstellen des Betrags des ersten oder zweiten Lichtteils, der dort hindurch gelassen wird, um so das Kompensationssignal von einem Bit zu einem benachbarten Bit des empfangenen Signals zu verschieben; einen zweiten Koppler (413) zum Empfangen der beiden Lichtteile und ferner zum Einstellen (408) der Phase desselben ersten oder zweiten Lichtteils, der durch den ersten Koppler eingestellt wird, und zum Kombinieren (409) eines ersten oder zweiten Lichtteils zu einem einzigen Ausgangssignal, um so Zwischensymbolstörungen in dem empfangenen Signal zu verringern; und wobei der zweite Entzerrer (420) folgendes enthält: einen mit dem einzigen Ausgangssignal der ersten Entzerrereinheit verbundenen ersten Koppler (431) zum Aufzweigen (422) des Lichts in zwei Teile und zum Einstellen (423) der Phase eines des ersten oder zweiten Lichtteils zur Erzeugung eines zweiten Kompensationssignals; eine steuerbare Interferometereinheit (432) mit zwei Armen, wobei der erste Arm (425) den ersten der beiden Teile und der zweite Arm (425A) den zweiten der beiden Lichtteile empfängt, wobei der erste Arm eine zusätzliche Verzögerung aufweist, die ungefähr gleich einer Modulationsbitperiode ist, und ferner mit einer steuerbaren Verzögerungseinheit (426), die sich in dem ersten oder zweiten Arm befindet, zum Einstellen des Betrags des ersten oder zweiten Lichtteils, der dort hindurch gelassen wird, um so das Kompensationssignal von einem Bit zu einem anderen Bit des empfangenen Signals zu verschieben; und einen zweiten Koppler (433) zum Empfangen der beiden Lichtteile und ferner zum Einstellen der Phase (428) desselben ersten oder zweiten Lichtteils, der durch den ersten Koppler eingestellt wird, und zum Kombinieren (429) eines ersten oder zweiten Lichtteils zu einem Ausgangssignal des optischen Signalentzerrers, um so Zwischensymbolstörungen in dem empfangenen Signal weiter zu verringern.
Verfahren zum Betrieb eines optischen Entzerrers für ein optisches System zum Entzerren von Zwischensymbolstörungen in einem empfangenen optischen Signal, das mit einer vorgewählten Modulationsbitrate moduliert wird, mit den folgenden Schritten: Aufzweigen (101) des Lichts in zwei oder mehr Teile zur Erzeugung eines Kompensationssignals; Erzeugen einer Differenzverzögerung (102–103) zwischen den zwei oder mehr Teilen, die ungefähr gleich einem ganzzahligen Vielfachen von 1/Δf ist, wobei Δf der Kanalabstand zwischen in dem optischen System benutzten benachbarten Wellenlängen ist; Einstellen (104) der relativen Phase des Lichts in einem der zwei oder mehr Teile, um so das Kompensationssignal von einem Bit zu einem benachbarten Bit des empfangenen Signals zu verschieben; Kombinieren (105) der zwei oder mehr Teile zu einem einzigen Ausgangssignal; und wodurch die variablen Einstellungen vorgenommen werden, um so Zwischensymbolstörungsbeeinträchtigungen in dem empfangenen optischen Signal zu verringern.
Optischer Signalentzerrer nach Anspruch 2 als Teil eines optischen Systems mit einem Mehrwellenlängensender, der mit einem optischen Weg verbunden ist, wobei der optische Entzerrer an einer von mehreren Stellen in dem System, darunter kurz nach einem Sender in dem Mehrwellenlängensender, kurz nach dem Mehrwellenlängensender oder in dem optischen weg, angeschlossen ist.
Optischer Signalentzerrer nach Anspruch 2 als Teil eines optischen Systems mit einem Mehrwellenlängenempfänger, wobei der optische Entzerrer an einer von mehreren Stellen in dem System, darunter in dem optischen Weg, kurz vor dem Mehrwellenlängenempfänger oder kurz vor einem Empfänger in dem Mehrwellenlängenempfänger, angeschlossen ist.
Optischer Signalentzerrer nach Anspruch 1 als Teil eines optischen Systems mit einem oder mehreren Sendern, die über einen optischen Weg mit einem oder mehreren Empfängern verbunden sind, wobei der optische Entzerrer an einer von mehreren Stellen in dem System, darunter der Ausgang des Senders, in dem optischen Weg oder der Eingang eines Empfängers, angeschlossen ist.
Optischer Signalentzerrer nach Anspruch 1 als Teil eines optischen Systems mit einem oder mehreren Sendern, die mit einem optischen weg verbunden sind, wobei der optische Entzerrer an einer von mehreren Stellen in dem System, darunter der Ausgang eines Senders oder in dem optischen Weg, angeschlossen ist.
Optischer Signalentzerrer nach Anspruch 1 als Teil eines optischen Systems mit einem optischen Weg, der mit einem oder mehreren Empfängern verbunden ist, wobei der optische Entzerrer an einer von mehreren Stellen in dem System, darunter in dem optischen Weg oder der Eingang eines Empfängers, angeschlossen ist.
Verfahren zur Verwendung in einer optischen Vorrichtung mit einem optischen Halbleiterverstärker und einem optischen Signalentzerrer zur Steuerung von Zwischensymbolstörungsbeeinträchtigungen in einem Ausgangssignal der optischen Vorrichtung, mit den folgenden Schritten: Empfangen eines mit einer vorgewählten Modulationsbitrate modulierten optischen Signals; Aufzweigen des empfangenen Lichtsignals in zwei oder mehr variable Teile zur Erzeugung eines Kompensationssignals; Erzeugen einer Differenzverzögerung zwischen den zwei oder mehr Teilen, die ungefähr gleich einem ganzzahligen Vielfachen von 1/Δf ist, wobei Δf der Kanalabstand zwischen in der optischen Vorrichtung benutzten benachbarten Wellenlängen ist; Einstellen der Phase des Lichts in einem der zwei oder mehr Teile, um so das Kompensationssignal von einem Bit zu einem benachbarten Bit des empfangenen Signals zu verschieben; Kombinieren der Signale zu einem einzigen Ausgangssignal; und wodurch die variablen Einstellungen vorgenommen werden, um so Steuerbeeinträchtigungen des Ausgangssignals zu verringern.
Optischer Signalentzerrer nach Anspruch 1, der an einen optischen Halbleiterverstärker zur Verwendung in einem optischen System angeschlossen ist, wobei sich der optische Signalentzerrer und der optische Verstärker an mindestens einer von mehreren Stellen in dem System befinden, darunter in einem optischen Sender, ein optischer Knoten oder ein optischer Empfänger des optischen Systems.
Optischer Signalentzerrer nach Anspruch 14, wobei das optische System mindestens einen optischen Halbleiterverstärker enthält, der entweder vor oder nach dem optischen Signalentzerrer oder sowohl vor als auch nach ihm angeschlossen ist.