DE602005004546T2

DE602005004546T2 - Verfahren zur Verstärkung eines zeitvariablen optischen Signals und optische Verstärkungseinrichtung

Info

Publication number: DE602005004546T2
Application number: DE602005004546T
Authority: DE
Inventors: Thomas Pfeiffer; Ingrid Van De Voorde; Peter Vetter
Original assignee: Alcatel Lucent SAS
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2025-09-27
Also published as: DE602005004546D1; CN1941673B; US7440169B2; US20070189767A1; EP1768282B1; CN1941673A; EP1768282A1; ATE385087T1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verstärkung eines zeitvariablen optischen Signals, insbesondere eines optischen Burst-Modus-Signals, und eine optische Verstärkungseinrichtung zur Implementation des Verfahrens.
Der Burst-Modus-Betrieb von optischen Systemen wird mit dem weit verbreiteten Einsatz passiver optischer Netze (PON) immer wichtiger. Es ist vorgesehen, dass die nächste Generation von PON eine optische Verstärkung enthält. Für Stadtnetze und Kernnetze wurden System-Vorschläge gemacht, die auf der optischen Kurst-Signal-Übertragung beruhen. Die Verstärkung solcher zeitlich variabler optischer Signale, insbesondere von Burst-Modus-Signalen, bereitet jedoch einige Schwierigkeiten. Wenn ein optisches Burst-Modus-Signal in einem optischen Verstärker, wie z. B. einem EDFA (mit Erbium dotierter Faser-Verstärker) verstärkt wird, ändert sich nämlich die Eingangsleistung des Verstärkers in Abhängigkeit von Parametern, wie Burst-Länge, Länge der Abstände zwischen den Bursts, aufeinander folgende identische Ziffern (CIDs) und Amplitudenschwankungen zwischen den Bursts, wobei die Schwankung der Eingangsleistung zu einer Verstärkung des Signals mit einer zeitlich nicht konstanten Verstärkung führt. Solche Verstärkungsschwankungen können nicht nur die Verstärkung aufeinander folgender Bursts mit unterschiedlicher Verstärkung verursachen, sondern können auch zu Verstärkungsschwankungen in einem einzelnen Burst, zu so genannten Transienten, führen, wie unten beschrieben.
Ein System nach dem Stand der Technik ist aus US 2002/0135867 bekannt.
1A zeigt ein optisches Burst-Modus-Signal 1 mit drei aufeinander folgenden Bursts, die eine identische Amplitude haben und an den Eingang eines herkömmlichen EDFA 2 angelegt werden. Das resultierende verstärkte Signal 3 wird nicht richtig, d. h. mit konstanter Verstärkung, vom EDFA 2 verstärkt, da der dritte der verstärkten Bursts eine Verstärkungs-Transiente zeigt, d. h. er beginnt mit einer größeren Amplitude als der vorherige Burst, die langsam auf die Amplitude der vorherigen Bursts (gestrichelte Linie) abfällt, wobei die Transiente durch den großen Abstand zwischen dem zweiten und dem dritten Burst verursacht wird.
Auf ähnliche Weise zeigt 1B ein weiteres optisches Burst-Modus-Signal 1 mit drei Bursts, die einen konstanten Abstand zwischen den Bursts haben, wobei der dritte ein starker Burst ist, d. h. eine Amplitude hat, die viel größer ist als die der vorherigen Bursts. Nach der Verstärkung im EDFA 2 zeigt der starke Burst des verstärkten Signals 3' zuerst die Nenn-Amplitude, die bei einer Verstärkung mit konstanter Verstärkung erwartet wird (gestrichelte Linie), zeigt aber anschließend eine Transiente, d. h. fällt auf einen unerwünschten kleineren Verstärkungs-Pegel ab.
Die ungleiche Verstärkung, wie in Verbindung mit 1a und 1b beschrieben, ist besonders stark, wenn mehrere EDFAs 2 hintereinander geschaltet werden, was zu Schwierigkeiten bei der Behandlung dieser Signale führt, die in einen Empfänger eingegeben werden, insbesondere wenn Transiente vorliegen, so dass die Signalverstärkung über die Dauer ein und desselben Bursts variiert. Solche Transienten erfordern eine Schwellwert-Einstellung des Empfängers während eines Bursts, und die großen optischen Leistungsspitzen der Transienten können sogar zu einer Beschädigung optischer Bauelemente des Empfängers (Fotodioden, Bauelemente-Facetten) führen.
Zur Beibehaltung einer konstanten Verstärkung bei der Verstärkung zeitvarianter Signale wurden in der Technik verschiedene Lösungen vorgeschlagen. Eine solche Lösung besteht in der Durchführung einer Verstärkungs-Klemmung, entweder durch optische Rückkopplung (unter Verwendung eines Ring-Lasers) oder durch Einspeisung eines starken ungenutzten Signals einer anderen Wellenlänge in den EDFA. Verstärkung und Ausgangsleistung in einem Ring-Laser-Aufbau sind jedoch Relaxations-Oszillationen ausgesetzt (im kHz-Bereich) und verbrauchen den Großteil der im EDFA gespeicherten Energie, wie es auch bei einem ungenutzten Signal der Fall ist. Eine weitere in der Technik beschriebene Lösung ist die aktive Steuerung des optischen Pumpleistungs-Pegels nach Messung der optischen Eingangs-(und Ausgangs-)Leistungspegel, die Verstärkungsregelung über die Pumpleistung ist jedoch ein indirektes Verfahren, das Energieübertragungs-Dynamiken umfasst, die wiederum von externen Parametern abhängen, wie Pump- und Signalleistung, Wellenlänge, usw.
Aufgabe der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Verstärkung eines zeitvarianten optischen Signals zu realisieren, während Verstärkungsänderungen (Transienten) einzelner Bursts vermieden und gleichzeitig die oben beschriebenen Probleme des Standes der Technik beseitigt werden.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Dieses Ziel wird durch ein Verfahren zur Verstärkung eines zeitvarianten optischen Signals in einem passiven optischen Netzwerk erreicht, das folgende Schritte umfasst: Erzeugen eines zusätzlichen optischen Signals, dessen Amplitude so gewählt wird, dass sie mindestens der Hüllkurve der Amplitude des optischen Signals entgegengesetzt ist, Überlagern des zusätzlichen optischen Signals mit dem optischen Signal, was zu einem zusammengesetzten Signal führt, das eine Amplitude hat, die mindestens im Durchschnitt konstant ist, Verstärken des zusammengesetzten Signals und Entfernen des verstärkten zusätzlichen optischen Signals aus dem verstärkten zusammengesetzten Signal, wobei das zusätzliche optische Signal auf der Grundlage von Informationen über die Bursts, die von einem optischen Leitungsabschluss bereitgestellt werden, erzeugt wird.
Der Prozess der Erzeugung und Überlagerung eines zusätzlichen optischen Signals mit dem zu verstärkenden zeitvarianten optischen Signal wird am besten in Verbindung mit 2 beschrieben, die ein optisches Burst-Modus-Signal 1'' zeigt, das drei Bursts hat, von denen jeder auf Bitebene variiert (d. h. typischerweise in einem Zeitbereich von 1 bis 100 Nanosekunden), aber eine konstante Gesamt-Amplitude hat. 2 zeigt auch ein zusätzliches optisches Signal 4, dessen Amplitude gewählt werden kann, dass sie dem optischen Signal 1'' entgegengesetzt ist, was bedeutet, dass die Signal-Amplitude des zusätzlichen Signals definiert wird, indem die zeitvariante Amplitude des optischen Signals von einem Signal subtrahiert wird, das eine konstante Amplitude hat. Diese Prozedur führt zu einem zusammengesetzten Signal 5 mit konstanter Amplitude im Bit-Zeitmaßstab nach der Überlagerung (Addition). Alternativ kann die Amplitude des zusätzlichen Signals 4 so gewählt werden, dass sie nur der Hüllkurve der Bursts des optischen Signals 1'' entgegengesetzt ist. In diesem Fall ist der Mittelwert des entgegengesetzten Signals 5, das sich aus der Überlagerung ergibt konstant, d. h. im Zeitmaßstab der Bursts, kann aber wegen der Änderungen des optischen Signals 1'' auf Bitebene, die nicht kompensiert werden, im Zeitmaßstab der Bits variieren. In jedem Fall hat das zusammengesetzte Signal 5 eine konstante Amplitude – somit eine konstante Leistung – mindestens im Zeitmaßstab der Bursts, der typischerweise im Bereich von 1 bis 100 Mikrosekunden liegt.
Für das zusammengesetzte Signal 5, das über der Zeit eine konstante Leistung hat (d. h. ein Signal im kontinuierlichen Modus ist), kann eine Verstärkung mit einer konstanten Verstärkung leicht in einem herkömmlichen EDFA erzielt werden, ohne eine unangemessene Menge an Ausgangsleistung zu verschwenden. Das zusätzliche optische Signal 4 kann entweder von einem Laser-Generator erzeugt werden, wobei Informationen über das optische Signal verwendet werden, die in einem zusätzlichen Schritt des Messens der Amplitude des zeitvarianten optischen Signals erzeugt werden, durch Abzweigen eines Teils des optischen Signals und Umwandeln in ein zusätzliches Signal, oder kann im Fall eines Burst-Modus-Signals in einem PON durch andere Mittel bereitgestellt werden, wie im Folgenden detaillierter erläutert wird.
In einer bevorzugten Variante ist das optische Signal ein Burst-Modus-Signal, und der Schritt der Erzeugung des zusätzlichen Signals umfasst die Auswahl der Hüllkurve des zusätzlichen optischen Signals, so dass sie der Hüllkurve der Bursts des optischen Signals entgegengesetzt ist. Wie oben beschrieben, ist es in dieser Variante nur erforderlich, ein zusätzliches Signal zu erzeugen, das im Zeitmaßstab der Hüllkurve der Bursts eine entgegengesetzte Amplitude hat, d. h. im Zeitmaßstab von 1 bis 100 μs, nicht im Bit-Zeitmaßstab. Auf diese Weise wird das optische Burst-Modus-Signal mit geringem Aufwand in ein Signal im kontinuierlichen Modus umgewandelt (wenigstens in einem Zeitmaßstab, der durch charakteristische EDFA-Zeitkonstanten gegeben ist, d. h. es tritt keine wesentliche Intensitätsmodulation im Zeitmaßstab von 1 bis 100 μs und darüber auf).
In einer stark bevorzugten Variante hat das optische Signal eine erste Wellenlänge, das zusätzliche optische Signal hat eine zweite Wellenlänge, die sich von der ersten Wellenlänge unterscheidet, und der Schritt des Überlagerns des zusätzlichen Signals wird durch Multiplexen durchgeführt. Indem man unterschiedliche Wellenlängen für das zusätzliche Signal und das zeitvariante optische Signal wählt, kann das zusätzliche optische Signal leicht aus dem zusammengesetzten Signal entfernt werden.
In einer vorteilhaften Variante wird der Betrag der Differenz zwischen der zweiten und der ersten Wellenlänge bezogen auf die erste Wellenlänge so gewählt, dass er kleiner als 1% ist. In dem man die erste und die zweite Wellenlänge nahe beieinander wählt, ist die Verstärkung beider Signale vergleichbar, was zu einem verstärkten zusammengesetzten Signal mit konstanter Amplitude führt.
In einer stark bevorzugten Variante des Verfahrens der Erfindung wird der Schritt des Entfernens des verstärkten zusätzlichen optischen Signals durch Filtern oder Demultiplexen ausgeführt. Durch Verwenden eines (optischen) Block-Filters oder eines Kerbfilters oder durch Demultiplexen kann das zusätzliche optische Signal effizient aus dem verstärkten zusammengesetzten Signal entfernt werden, wenn beide unterschiedliche Wellenlängen haben. Alternativ dazu ist es auch möglich, ein zusätzliches Signal zu benutzen, das dieselbe Wellenlänge wie das optische Signal hat, und das zusätzliche Signal aus dem zusammengesetzten Signal nach der optisch-elektrischen Wandlung in einem Empfänger mit einem Hochpassfilter zu entfernen (subtrahieren). Dies ist in dem Fall möglich, dass sich das zusätzliche Signal in einem Zeitmaßstab der Hüllkurve der Bursts ändert (d. h. im Zeitmaßstab von 1 bis 100 Mikrosekunden), während das ursprüngliche Signal sich auf Bitebene (d. h. typischerweise 1 bis 100 Nanosekunden) ändert.
Die Erfindung wird auch in einem passiven optischen Netzwerk zur Verstärkung eines optischen Burst-Modus-Signals realisiert, insbesondere zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, und umfasst: Erzeugungs-Mittel zur Erzeugung eines zusätzlichen optischen Signals, dessen Amplitude so gewählt wird, dass sie mindestens der Hüllkurve der Amplitude des optischen Signals entgegengesetzt ist, Überlagerungs-Mittel zur Überlagerung des zusätzlichen optischen Signals und des optischen Signals, was zu einem zusammengesetzten Signal führt, das eine Amplitude hat, die mindestens im Durchschnitt konstant ist, Verstärkungs-Mittel zur Verstärkung des zusammengesetzten Signals und Entfernungs-Mittel zum Entfernen des verstärkten zusätzlichen optischen Signals aus dem verstärkten zusammengesetzten Signal, wobei der optische Leitungsabschluss mit Regenerierungs-Mitteln verbunden ist, um Informationen über die Bursts zu liefern. Zweckmäßigerweise enthalten die Erzeugungs-Mittel einen Laser mit einer Wellenlänge, die sich von der Wellenlänge des optischen Signals unterscheidet, und die Überlagerungs-Mittel sind als Multiplexer realisiert. Die Entfernungs-Mittel können als Demultiplexer oder als Filter realisiert werden.
In einer vorteilhaften Ausführung umfasst die optische Verstärkungs-Einheit eine optische Signal-Glättungs-Einheit, die im Pfad des optischen Signals vor dem Verstärkungs-Mittel angeordnet ist und das Erzeugungs- und Überlagerungs-Mittel integriert. Auf diese Weise kann die Erzeugung des zusammengesetzten Signals lokal durchgeführt werden. Die Glättungs-Einheit kann ferner Messungs-Mittel zur Messung der Amplitude des optischen Signals enthalten. Alternativ dazu kann das zusätzliche Signal in der Glättungs-Einheit erzeugt werden, indem ein Teil des optischen Signals entnommen wird und die entgegengesetzte Amplitude des zusätzlichen Signals aus dem entnommenen Teil durch eine geeignete Transformation (Subtraktion von einem konstanten Signal) erzeugt wird.
In einer stark bevorzugten Ausführung ist das Verstärkungs-Mittel ein mit Erbium dotierter Faser-Verstärker. Wegen der langen Zeitkonstanten, welche die EDFA-Verstärkungs-Dynamik mit sich bringt, muss die Erzeugung der Signalform des zusätzlichen Signals an den Burst-Flanken nicht perfekt mit dem Eingangssignal übereinstimmen. Die optische Verstärkungs-Einheit unterliegt auch nicht den Regelschleifen-Zeitkonstanten im EDFA.
Die Erfindung wird auch in einem passiven optischen Netzwerk mit mindestens einer Verstärkungs-Einheit, wie oben beschrieben, realisiert, wobei das Verstärkungs-Mittel zwischen mindestens einem optischen Netzwerk-Endgerät (ONT) und einem optischen Leistungsabschluss (OLT) angeordnet ist, und wobei das Erzeugungs-Mittel am Ort des optischen Leistungsabschlusses oder am Ort eines der optischen Netzwerk-Endgeräte angeordnet ist. Der OLT enthält Informationen über die Amplitude des optischen Burst-Modus-Signals, da er Downstream-Signale sendet, um solche Signale von den Upstream-ONTs anzufordern. Daher kann in einem passiven optischen Netzwerk (PON) die Messung des Timings und des Pegels des optischen Eingabe-Signals upstream dadurch ersetzt werden, dass man die Kenntnisse des OLT über die von den ONTs in Upstream-Richtung gesendeten Bursts ausnutzt. Die zusätzlichen Signale können dann im OLT erzeugt und in Richtung der Orte der optischen Verstärker, genauer an die Überlagerungs-Mittel, gesendet werden. Alternativ könnte das zusätzliche Signal auch durch einen speziellen ONT erzeugt werden, dessen Ausgangspegel eingestellt und in Upstream-Richtung gesendet werden kann. Der ONT hat dann die herkömmliche Steuerungs-Elektronik zur Interpretation von Downstream-Genehmigungen. In diesem Fall kann das zusätzliche Signal ein nicht modulierter Burst sein (d. h. ohne Datenmodulation, aber mit konstantem Leistungspegel). Dieser Gleichstrom (DC) kann in den elektronischen Schaltkreisen des Burst-Modus-Empfängers am OLT herausgefiltert werden.
Die Erfindung wird ferner in einem optischen Zwischenverstärker oder einem optischen Crossconnect mit einer optischen Verstärkungs-Einheit, wie oben beschrieben, realisiert. Optische Zwischenverstärker, die in der Übertragungsleitung des optischen Signals angeordnet und mit der optischen Verstärkungs-Einheit der Erfindung ausgestattet sind, können zur Verstärkung eines zeitvarianten optischen Signals mit konstanter Verstärkung benutzt werden, wodurch der Betrieb eines Verstärkers vereinfacht wird, der am Ende der Übertragungsleitung angeordnet ist. Optische Crossconnects werden im Allgemeinen als optische Schalter zur Neuverteilung von optischen Signalen benutzt und befinden sich an den Knoten optischer Netzwerke. Solche Crossconnects enthalten im Allgemeinen eine Verstärkungs-Einheit zur Verstärkung der empfangenen Signale vor der weiteren Übertragung. Auch in diesem Fall kann die Eingangsleistung der optischen Signale, die an die Verstärkungs-Einheit geliefert werden, schwanken, z. B. durch eine variable Belastung des Netzwerks, was eine Verstärkung mit konstanter Verstärkung schwierig macht, so dass die oben beschriebene Verstärkungs-Einheit in einem solchen Crossconnect vorteilhaft installiert werden kann.
Weitere Vorteile können der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung entnommen werden. Die oben und im Folgenden erwähnten Eigenschaften können gemäß der Erfindung entweder einzeln oder in beliebiger Kombination benutzt werden. Die erwähnten Ausführungen sind nicht als erschöpfende Aufzählung zu verstehen, sondern haben für die Beschreibung der Erfindung beispielhaften Charakter.
Zeichnung
Die Erfindung wird in der Zeichnung gezeigt.
1a, b zeigt die Verstärkung eines optischen Burst-Modus-Signals mit nicht konstantem Abstand zwischen den Bursts, bzw. Amplitude, was zu Transienten in den verstärkten Signalen führt,
2 zeigt die Überlagerung eines zusätzlichen optischen Signals und eines optischen Burst-Modus-Signals, was zu einem zusammengesetzten Signal mit konstanter Gesamt-Amplitude führt,
3 zeigt eine erste Ausführung der optischen Verstärkungs-Einheit der Erfindung,
4 zeigt eine zweite Ausführung der optischen Verstärkungs-Einheit, in der ein Teil des zu verstärkenden optischen Signals entnommen wird, um das zusätzliche Signal lokal zu erzeugen,
5 zeigt ein passives optisches Netzwerk mit einer optischen Verstärkungs-Einheit mit entfernter Erzeugung des zusätzlichen Signals in einem optischen Leitungsabschluss, und
6 zeigt ein passives optisches Netzwerk mit einer optischen Verstärkungs-Einheit mit entfernter Erzeugung des zusätzlichen Signals in einem optischen Netzwerk-Endgerät.
3 zeigt eine optische Verstärkungs-Einheit 6 zur Verstärkung des in 2 gezeigten zeitvarianten optischen Burst-Modus-Signals 1'' . Das optische Signal 1'' hat eine erste Wellenlänge λ_S. Die Einheit 6 enthält den Standard-EDFA 2 aus 1 als Verstärkungs-Mittel. Zur Verstärkung des optischen Burst-Modus-Signals 1'' mit zeitlich konstanter Verstärkung muss das Burst-Modus-Signal 1'' in ein Signal im kontinuierlichen Modus umgewandelt werden, was durchgeführt wird, wie oben in Verbindung mit 2 beschrieben, indem das zusätzliche Signal 4 zum Burst-Modus-Signal 1'' hinzuaddiert wird, wodurch das zusammengesetzte Signal 5 mit konstanter Amplitude mindestens im Zeitmaßstab der Bursts (d. h. 1 bis 100 Mikrosekunden) erzeugt wird.
Um später das zusätzliche Signal 4 aus dem Burst-Modus-Signal 1'' zu entfernen, wird ersteres in einem Generator für das entgegengesetzte Signal 7 unter Verwendung eines Lasers (nicht gezeigt) mit einer zweiten Wellenlänge λ_C erzeugt, die bezüglich der ersten Wellenlänge λ_S des optischen Signals 1'' verstimmt ist. Der Betrag der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Wellenlänge |λ_S – λ_C| bezogen auf die erste Wellenlänge λ_S, d. h. |λ_S – λ_C|/λ_S, wird unter 1% gewählt. Da beide Wellenlängen nahe beieinander liegen, ist die Verstärkung des zusätzlichen Signals 4 vergleichbar mit der des optischen Signals 1''.
Zur Erzeugung des zusätzlichen Signals 4 mit einer Hüllkurve von Bursts, die der Hüllkurve von Bursts des Burst-Modus-Signals 1'' entgegengesetzt ist, ist der Signalgenerator 7 mit Messungs-Mitteln (nicht gezeigt) verbunden, um die Hüllkurve der Bursts des optischen Signals 1'' zu messen. Das so erzeugte zusätzliche Signal 4 wird dann zum Burst-Modus-Signal 1'' in einem Multiplexer 8 hinzuaddiert, der als Überlagerungs-Mittel dient. Das resultierende zusammengesetzte Signal 5 wird dann mit konstanter Verstärkung im EDFA 2 verstärkt, der ein verstärktes zusammengesetztes Signal 9 mit konstanter, vergrößerter Amplitude erzeugt. Das verstärkte zusätzliche Signal wird dann in einem Demultiplexer 10 aus dem verstärkten zusammengesetzten Signal 9 entnommen, so dass am Ausgang des Multiplexers nur das verstärkte Burst-Modus-Signal 11 behalten wird, das dem Burst-Modus-Signal 1'' entspricht, das mit einer konstanten Verstärkung verstärkt wurde. Der Multiplexer 8 und der Signal-Generator 7 können in einer gemeinsamen Glättungs-Einheit (nicht gezeigt) implementiert werden, die vor dem EDFA 2 angeordnet ist. Die Glättungs-Einheit zusammen mit dem EDFA 2 und dem Demultiplexer 10 werden in geeigneter Weise in einen optischen Zwischenverstärker integriert, um die lokale Verstärkung des optischen Signals 1'' mit konstanter Verstärkung durchzuführen.
In 4 wird eine modifizierte Realisierung der optischen Verstärkungs-Einheit 6' mit einer Signal-Glättungs-Einheit 12 dargestellt, die im Pfad 13 des optischen Signals vor dem EFA 2 angeordnet ist. Die Glättungs-Einheit 12 enthält einen Abzweigkoppler 14, um einen Teil des optischen Signals (nicht gezeigt) aus dem Signalpfad 13 an einen Pfad zur Erzeugung des zusätzlichen Signals 15 zu entnehmen. Der entnommene Teil des optischen Signals an einem Empfänger Rx wird dann von einem Sender Tx in das zusätzliche Signal mit der zweiten Wellenlänge λ_C umgewandelt, das eine entgegengesetzte Amplitude hat, die von dem Erzeugungs-Mittel 7' erzeugt wurde. Das zusätzliche optische Signal am Ausgang des Senders Tx wird dann als Eingangssignal an den Multiplexer 8 angelegt, der auf die oben beschriebene Weise als Überlagerungs-Mittel dient. Da die Verarbeitung des entnommenen Teils des optischen Signals eine Verzögerung des zusätzlichen Signals bezogen auf das optische Signal bewirkt, wird eine optische Faser-Schleife in den Pfad des optischen Signals 14 als Mittel zur Verzögerungs-Kompensation 16 eingefügt. Auf diese Weise sind die Signale im Pfad 13 des optischen Signals und im Pfad zur Erzeugung des zusätzlichen Signals 15 synchronisiert, wenn sie am Ort des Multiplexers 8 überlagert werden. Das zusätzliche optische Signal wird in der optischen Verstärkungs-Einheit 6' mit Hilfe eines Kerbfilters 17 entfernt. Man beachte, dass die optische Verstärkungs-Einheit 6' auch als optischer Zwischenverstärker dienen kann.
Mit Bezug auf 5 wird nun ein passives optisches Netzwerk (PON) 18 gezeigt, das eine optische Verstärkungs-Einheit mit verteilten Komponenten enthält, die einen ähnlichen Aufbau hat wie die in 3 gezeigte, wobei der Hauptunterschied ist, dass der Signal-Generator 7 zur Erzeugung des zusätzlichen optischen Signals sich nicht im Pfad des optischen Signals 13 vor dem EDFA 2 befindet, sondern an einem entfernten Ort hinter dem EDFA 2, genauer gesagt in einem optischen Leitungsabschluss (OLT) 19 des Netzwerks 18. Der OLT 19 ist mit einer Vielzahl (typischerweise mit mehreren Dutzend bis Hunderten von) optischen Netzwerk-Endgeräten (ONT) verbunden, von denen aus Gründen der Einfachheit nur einer (20) in 5 gezeigt wird. Ein optisches Burst-Modus-Signal mit der Wellenlänge λ_S wird im ONT 20 erzeugt und wird dann im EDFA 2 mit einer konstanten Verstärkung verstärkt, indem ein zusätzliches optisches Signal auf die in Verbindung mit 3 beschriebene Weise in einem Multiplexer 8, bzw. in einem Demultiplexer 9 hinzugefügt, bzw. entfernt wird.
Wie oben erklärt, wird das zusätzliche Signal mit der zweiten Wellenlänge λ_C am Ort des OLT 19 erzeugt und wird am Eingang des letzteren in einem weiteren Multiplexer 21 zum optischen Signal addiert. Das zusätzliche Signal wird dann zum Ort des Demultiplexers 9 entlang des Übertragungspfades des optischen Signals in einer Ausbreitungsrichtung übertragen, die der des verstärkten optischen Signals mit der Wellenlänge λ_S entgegengesetzt ist. Am Ort des Demultiplexers 9 wird das zusätzliche Signal entnommen und umgeht den EDFA 2 in einem Kurzschluss 21, der zum Ort des Multiplexers 8 führt, wo es dem optischen Signal auf die übliche Weise überlagert wird.
6 zeigt ein weiteres passives optisches Netzwerk 24, das eine Vielzahl von optischen Netzwerk-Abschlüssen hat, von denen drei (20a bis 20c) gezeigt werden, und das sich vom optischen Netzwerk 18 aus 5 dadurch unterscheidet, dass das zusätzliche optische Signal in einem Erzeugungs-Mittel 7 am Ort des ONT 20c erzeugt wird, der für diesen Zweck festgesetzt wurde. Die im OLT 19 über die Burst-Modus-Signale des Upstream-Signalpfades 13 vorhandenen Informationen werden in einem Downstream-Kanal 23 zum Ort des ONT 20c übertragen. Der ONT 20c kann das Signal vom Generator 7 zum Signalpfad 13 entweder mit der Wellenlänge λ_C übertragen, die sich von der Wellenlänge λ_S unterscheidet (wobei das verstärkte zusätzliche Signal in einem geeigneten Entfernungs-Mittel, z. B. einem Demultiplexer nach dem EDFA 2 (nicht gezeigt) entfernt wird), oder mit der Signal-Wellenlänge λ_S selbst. Im letztgenannten Fall kann das zusätzliche Signal ein nicht modulierter Burst sein (d. h. keine Datenmodulation, aber konstanter Leistungspegel). Das zusätzliche Signal variiert dann auf einem Zeitmaßstab der Hüllkurve der Bursts (d. h. von 1 bis 100 Mikrosekunden), während das optische Signal sich auf Bitebene ändert (d. h. typischerweise in der Größenordnung von 1 bis 100 Nanosekunden). Wegen der unterschiedlichen Zeitmaßstäbe der Modulation der Signale ist es möglich, das zusätzliche Signal vom zusammengesetzten Signal durch ein elektrisches Hochpassfilter als Entfernungs-Mittel im OLT 19 (nicht gezeigt) zu subtrahieren. Auf eine solche Weise kann die Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen für das zusätzliche Signal und das optische Signal vermieden werden.
Die entfernte Erzeugung des zusätzlichen Signals umfasst nicht die Messung des Timings und des Pegels des optischen Eingangssignals und ist nur in einem passiven optischen Netzwerk (PON) möglich, indem die Kenntnisse des OLT 19 über Bursts, die von den ONTs in Upstream-Richtung übertragen werden, genutzt werden. Die zusätzlichen Signale können somit am OLT 19 oder am ONT 20c erzeugt und zum Ort des optischen Verstärkers gesendet werden.
Zusammenfassend kann man sagen, dass das Verstärkungs-Verfahren und die Einrichtung der Erfindung die Verstärkung eines zeitabhängigen, insbesondere eines optischen Burst-Modus-Signals mit konstanter Verstärkung erlauben, wobei insbesondere Transiente vermieden werden, wenn ein beliebiger herkömmlicher EDFA verwendet wird, ohne eine unangemessene Menge an Ausgangsleistung zu verschwenden, dass sie nicht Regelschleifen-Zeitkonstanten im EDFA ausgesetzt sind, und durch Ausnutzung der langen, mit der EDFA-Verstärkungs-Dynamik verbundenen Zeitkonstanten, die Erzeugung der zusätzlichen Signalform an den Burst-Flanken nicht perfekt mit dem Eingangssignal übereinstimmen muss. Man beachte jedoch, dass obwohl die Anwendung des Verstärkungs-Verfahrens und der Einrichtung oben nur in Verbindung mit Burst-Modus-Signalen beschrieben wurde, sie die Verstärkung jeder Art von zeitvariantem Signal mit konstanter Verstärkung erlauben. Insbesondere kann eine Verstärkungseinheit, wie oben beschrieben, in einem Crossconnect implementiert werden, der sich in einem Knoten eines optischen Netzwerks befindet, das eine variable Belastung aufweist, so dass die Eingangsleistung der Verstärkungseinheit schwanken kann, was zu einem zeitvarianten Signal führt, das unter Verwendung des Verfahrens der Erfindung vorteilhaft verstärkt werden kann. Auch ist die Erfindung nicht auf die Verwendung von EDFAs beschränkt, sondern kann vorteilhaft mit anderen Arten optischer Verstärker gekoppelt werden, insbesondere mit Verstärkern, die mit seltenen Erd-Elementen, wie Neodym, Praseodym, Thulium, usw. dotiert sind.

Claims

Verfahren zur Verstärkung eines Burst-Modus-Signals (1'') in einem passiven optischen Netzwerk (18, 24), das folgende Schritte umfasst: Erzeugen eines zusätzlichen optischen Signals (4), das eine Amplitude hat, die mindestens der Hüllkurve der Amplitude der Bursts entgegengesetzt ist, Überlagern des zusätzlichen optischen Signals (4) und des Burst-Modus-Signals (1''), was zu einem zusammengesetzten Signal (5) führt, das eine Amplitude hat, die mindestens im Durchschnitt konstant ist, Verstärken des zusammengesetzten Signals (5), und Entfernen des verstärkten zusätzlichen optischen Signals aus dem verstärkten zusammengesetzten Signal (9), gekennzeichnet durch Erzeugen des zusätzlichen optischen Signals (4) auf der Grundlage von Informationen über die Bursts, die durch einen optischen Leitungsabschluss (19) des passiven optischen Netzwerks (18, 24) bereitgestellt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Burst-Modus-Signal (1'') eine erste Wellenlänge (λ_S) hat, das zusätzliche optische Signal eine zweite Wellenlänge (λ_C) hat, die sich von der ersten Wellenlänge (λ_S) unterscheidet, und der Schritt der Überlagerung des zusätzlichen optischen Signals (4) durch Multiplexen ausgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der Betrag der Differenz zwischen der zweiten und der ersten Wellenlänge (|λ_C – λ_S|) bezogen auf die erste Wellenlänge (λ_S) kleiner als 1% gewählt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Entfernens des zusätzlichen optischen Signals durch Filtern oder Demultiplexen ausgeführt wird.
Passives optisches Netzwerk (18, 24) zur Verstärkung eines Burst-Modus-Signals (1''), das zwischen mindestens einem optischen Netzwerk-Endgerät (20, 20a–20c) und einem optischen Leitungsabschluss (19) übertragen wird, umfassend: Erzeugungs-Mittel (7; 7') zum Erzeugen eines zusätzlichen optischen Signals (4), dessen Amplitude so gewählt wird, dass sie mindestens der Hüllkurve der Amplitude der Bursts entgegengesetzt ist, Überlagerungs-Mittel (8) zum Überlagern des zusätzlichen optischen Signals und des Burst-Modus-Signals (1''), was zu einem zusammengesetzten Signal (5) führt, das eine Amplitude hat, die mindestens im Durchschnitt konstant ist, Verstärkungs-Mittel (2) zum Verstärken des zusammengesetzten Signals, und Entfernungs-Mittel (10, 17) zum Entfernen des verstärkten zusätzlichen optischen Signals aus dem verstärkten zusammengesetzten Signal (9), wobei der optische Leitungsabschluss (19) mit den Erzeugungs-Mitteln (7) verbunden ist, um Informationen über die Bursts bereitzustellen.
Passives optisches Netzwerk gemäß Anspruch 5, wobei das Erzeugungs-Mittel (7) am Ort des optischen Leitungsabschlusses (7) oder am Ort eines der optischen Netzwerk-Endgeräte (20c) angeordnet ist.
Passives optisches Netzwerk gemäß Anspruch 5, wobei das Verstärkungs-Mittel (2) ein mit Erbium dotierter Faserverstärker ist.
Passives optisches Netzwerk gemäß Anspruch 5, wobei das Verstärkungs-Mittel (2) in einem optischen Zwischenverstärker oder einem optischen Crossconnect angeordnet ist.