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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Gerät zum Multiplexen
oder Demultiplexen eines optischen Signals, beinhaltend
- – ein
erstes optisches Filter mit einem ersten Eingangsport, mindestens
einem ersten Ausgangsport und einer ersten Filtercharakteristik
mit ersten Bandpässen,
die um einen Bandpaßabstand in
gleichmäßigen Intervallen
verteilt sind, wobei die besagten ersten Bandpässe jeweils eine erste Bandpaßform aufweisen
und jeweils um mehrere erste Mittenwellenlängen zentriert sind,
- – ein
zweites optisches Filter mit einem zweiten Eingangsport, einem zweiten
Ausgangsport und einer zweiten Filtercharakteristik mit zweiten Bandpässen, die
um den Bandpaßabstand
in gleichmäßigen Intervallen
verteilt sind, wobei die besagten zweiten Bandpässe jeweils eine zweite Bandpaßform aufweisen
und jeweils um mehrere zweite Mittenwellenlängen zentriert sind,
- – wobei
der erste Ausgangsport mit dem zweiten Eingangsport gekoppelt ist,
um eine kaskadierte Filterstruktur zu realisieren, und
- – wobei
sich die ersten und zweiten Filtercharakteristiken hinsichtlich
ihrer jeweiligen Mittenwellenlängen
unterscheiden.
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Die
Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Multiplexen
oder Demultiplexen optischer Signale, beinhaltend mehrere optische
Kanäle, die
durch unterschiedliche Mittenwellenlängen unterteilt sind, wobei
das besagte Verfahren die Schritte beinhaltet,
- – ein optisches
Signal mit einem ersten optischen Filter zu filtern, welches eine
erste Filtercharakteristik mit ersten Bandpässen aufweist, die um einen
Bandpaßabstand
in gleichmäßigen Intervallen
verteilt sind, wobei die besagten ersten Bandpässe jeweils eine erste Bandpaßform aufweisen und
jeweils um mehrere erste Mittenwellenlängen zentriert sind, und
- – das
optische Signal vom Ausgang des ersten optischen Filters mit einem
zweiten optischen Filter zu filtern, welches eine zweite Filtercharakteristik
mit zweiten Bandpässen
aufweist, die um den Bandpaßabstand
in gleichmäßigen Intervallen
verteilt sind, wobei die besagten zweiten Bandpässe jeweils eine zweite Bandpaßform aufweisen
und jeweils um mehrere zweite Mittenwellenlängen zentriert sind,
- – wobei
sich die ersten und zweiten Filtercharakteristiken hinsichtlich
ihrer jeweiligen Mittenwellenlängen
unterscheiden.
-
Ein
solches Gerät
und ein solches Verfahren sind aus
US 6,301,046 B1 bekannt.
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Optisches
Wellenlängenmultiplex
(WDM) und Dense-WDM (DWDM) sind Technologien, die in optischen Kommunikationssystemen
zu immer populäreren
Hilfsmitteln werden, um die verfügbaren
Ressourcen effizienter zu nutzen. In WDM- und DWDM-Kommunikationssystemen
werden mehrere optische Signale gleichzeitig über eine einzige Lichtleitfaser übertragen.
Jedem optischen Signal ist eine vordefinierte Trägerwellenlänge zugeordnet. Anders ausgedrückt, teilen
mehrere Trägerwellenlängen die einzelnen
optischen Signale in mehrere separate Kommunikationskanäle auf.
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Auf
der Senderseite wird die zu übertragende
Information zum Modulieren des Mittenwellenlängensignals jedes benutzten
Kommunikationskanals verwendet. Zusätzlich werden die Kommunikationskanäle, also
die modulierten Mittenwellenlängensignale,
für die Übertragung über die
Lichtleitfaser zu einem optischen Gesamtsignal verknüpft. Dieser
Verknüpfungsvorgang
wird häufig
als Multiplexen bezeichnet. Ein entsprechendes Gerät wird gewöhnlich als
Multiplexer bezeichnet.
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Auf
der Empfängerseite
müssen
die gemultiplexten Kommunikationskanäle – oder genauer gesagt, die
gemultiplexten optischen Signale – wieder getrennt werden, um
weiterverarbeitet werden zu können.
Diese Trennung wird gewöhnlich
als Demultiplexen bezeichnet. Ein entsprechendes Gerät ist ein Demultiplexer.
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Allgemein
ist jedes zum Demultiplexen geeignete Gerät auch in der Lage, mehrere
Signale zu multiplexen, wenn es in umgekehrter Richtung betrieben
wird. Entsprechend kann ein Multiplexer generell auch als Demultiplexer
betrieben werden. Daher wird hier, sofern nichts anderes angegeben
ist, nicht zwischen einem Multiplexer- und einem Demultiplexergerät unterschieden
und der Begriff (De-)multiplexen verwendet, um auf beide Eigenschaften
hinzuweisen.
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Das
(De-)multiplexen optischer Signale kann überdies auch als Filtervorgang
betrachtet werden, wie er aus der herkömmlichen Nachrichtentechnik bekannt
ist. Folglich umfaßt
der Begriff "(De-)multiplexen" im Kontext der vorliegenden
Erfindung auch ein Gerät
oder Verfahren zum Filtern.
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In
der optischen Nachrichtentechnik besteht ein interessantes Konzept
in der Anwendung der Restseitenbandfilterung (Vestigial Sideband
Filtering, VSB- Filterung)
zur weiteren Erhöhung
der Informationsmenge, die über
eine Lichtleitfaser übertragen werden
kann. Empfängerseitig
werden zum Separieren der optischen Signale, die den verschiedenen Kommunikationskanälen zugeordnet
sind, also zum Durchführen
einer VSB-Filterung oder zum Demultiplexen, mehrere schmalbandige
Filter mit unsymmetrischen Durchlaßkurven benötigt. Gegenwärtig werden
zu diesem Zweck Einkanalfilter wie z.B. Fiber-Bragg-Grating-Filter verwendet.
Obwohl diese Filter hinreichende Ergebnisse liefern, wird beispielsweise
für ein
WDM-System mit 80 Kanälen
die große Zahl
von 80 Filtern benötigt.
Es ist daher leicht einzusehen, daß es vorteilhaft wäre, wenn
sich die Zahl der für
diesen Zweck benötigten
Filter reduzieren ließe.
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In
der vorgenannten Patentschrift
US 6,301,046 B1 wird ein Interleaver/De-Interleaver
beschrieben, der nur geringe oder keine Dispersion optischer Signale
verursachen soll. Dieser bekannte Interleaver/De-Interleaver beinhaltet
eine kaskadierte Struktur aus zwei in Serie geschalteten Interleavern/De-Interleavern.
Die kaskadierte Struktur dient zum Umwandeln eines optischen Eingangssignals von
50-GHz-Bandpaßabständen in
200-GHz-Bandpaßabstände in einem
zweistufigen Konversionsverfahren. In diesem Referenzdokument wird
allerdings keine periodische Filterstruktur mit unsymmetrischen Durchlaßkurven
diskutiert oder aufgezeigt.
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Dementsprechend
besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine Filterstruktur
(allgemeiner gesagt, eine Struktur zum (De-)multiplexen) vorzuschlagen,
die unsymmetrische Durchlaßkurven aufweist
und in der Lage ist, mehrere optische Signale zu filtern, ohne daß dazu für jeden
einzelnen Kanal Filterkomponenten benötigt werden.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird dieses Ziel mit dem eingangs erwähnten optischen
Gerät erreicht,
wobei sich die erste und zweite Filtercharakteristik auch hinsichtlich
ihrer jeweiligen Durchlaßkurvenform
unterscheiden, und wobei die besagten ersten und zweiten Mittenwellenlängen um
weniger als die Hälfte
des Bandpaßabstands
gegeneinander versetzt sind.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird dieses Ziel durch ein entsprechendes
Verfahren erreicht.
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Im
neuen Verfahren und in der neuen Struktur kommt ein (De-)multiplexen
der optischen Signale in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Stufen
zur Anwendung. In einer ersten Stufe unterliegen die optischen Signale
einer ersten Filtercharakteristik, die durch eine erste Filter-Übertragungsfunktion definiert ist.
Die erste Filtercharakteristik beinhaltet in gleichmäßigen Intervallen
verteilte erste Bandpässe,
die jeweils eine erste Durchlaßkurve
aufweisen. Sie wird bevorzugt, wenn die erste Durchlaßkurve einen
symmetrischen Verlauf hat, da optische Mehrkanalfilter mit symmetrischer
Filtercharakteristik gängig
und leicht erhältlich
sind. Beispielsweise kann ein Mach-Zehnder-Interferometer, wie er dem Fachmann bekannt
ist, vorteilhafterweise als erste Filterstufe eingesetzt werden.
Wegen der in gleichmäßigen Intervallen
verteilten Bandpässe
dieser Filtercharakteristik lassen sich mehrere optische Signale
(mehrere Kommunikationskanäle)
in nur einer ersten Gerätestufe
verarbeiten.
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In
einer zweiten Stufe werden die bereits gefilterten optischen Signale
einer zweiten Filtercharakteristik ausgesetzt, die sich hinsichtlich
der Form der jeweiligen Durchlaßkurven
und hinsichtlich der jeweiligen Mittenwellenlängen unterscheidet. Anders
ausgedrückt,
weisen sowohl das erste als auch das zweite optische Filter Filtercharakteristiken
mit in regelmäßigen Intervallen
verteilten Bandpässen
auf. Allerdings sind die Bandpässe
der ersten und zweiten Filterstufe gegeneinander versetzt, so daß sich die
jeweiligen Mittenwellenlängen
an unterschiedlichen Positionen befinden. Außerdem weist das zweite optische
Filter Bandpässe
mit einem anderen, aber wiederum vorzugsweise symmetrischen Kurvenverlauf auf,
in einer bevorzugten Ausführungsform
beispielsweise Bandpässe
mit abgeflachter Oberkante (Flat-Top-Charakteristik). Es sei allerdings
angemerkt, daß allgemein
auch andere Durchlaßkurven verwendet
werden können.
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Wegen
der oben erwähnten
Verschiebung der Wellenlängen
und der unterschiedlichen Durchlaßkurvenverläufe beinhaltet die resultierende
Filterstruktur dieser zweistufigen Kombination in regelmäßigen Intervallen
verteilte Bandpässe
mit unsymmetrischem Kurvenverlauf. Insbesondere die resultierenden
Bandpässe
weisen an einer Seite der resultierenden Mittenwellenlänge eine
steilere Flanke als an der anderen auf. Eine solche unsymmetrische
Charakteristik ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit einer
VSB-Filterung.
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Die
resultierende unsymmetrische Filtercharakteristik wird für mehrere
Kommunikationskanäle leicht
erreicht, jedoch nur mit einer Kombination aus wenigen kaskadierten
Bauelementen. Daher läßt sich
die neue Filterstruktur einfach und kostengünstig herstellen. Hierbei können allgemein
bekannte und verfügbare
Bauelemente wie z.B. Mach-Zehnder-Interferometer und Flat-Top-Interleaver
verwendet werden.
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Das
oben erwähnte
Ziel wird damit vollständig
erreicht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die erste und die zweite Filtercharakteristik
aus einer Gruppe ausgewählt,
die Flat-Top-Filtercharakteristiken, sinusförmige Filtercharakteristiken
und Gaußsche
Filtercharakteristiken beinhaltet.
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Die
obigen Filtercharakteristiken stellen keine erschöpfende Auswahl
dar, d.h. es könnten
gegebenenfalls auch weitere Filtercharakteristiken angewandt werden.
Allerdings sind die obigen Filtercharakteristiken mit Komponenten,
die dem Fachmann bekannt sind, leicht zu realisieren. Überdies
hat sich erwiesen, daß insbesondere
eine Kombination, die Flat-Top-Filtercharakteristiken
enthält,
gut für
die VSB-Filterung einsetzbar sind.
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In
einer weiteren Verfeinerung der Erfindung sind das erste und das
zweite optische Filter optische Interleaver, die jeweils über einen
Multiplex-Port und mindestens zwei Demultiplex-Ports verfügen.
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Interleaver
sind dem Fachmann bestens bekannt als optische (De-)multiplex-Bauelemente.
Interleaver haben gewöhnlich
drei Anschlüsse
oder Ports, wobei ein Port als Multiplex-Port und die beiden übrigen Ports
als Demultiplex-Ports wirken. Ein Interleaver verknüpft (multiplext)
zwei Signale, die an den beiden Demultiplex-Ports anstehen und stellt das
Gesamtsignal an seinem Multiplex-Port zur Verfügung. Umgekehrt demultiplext
der Interleaver ein Signal, das an seinem Multiplex-Port ansteht,
und stellt die getrennten Signale an seinen beiden Demultiplex-Ports
zur Verfügung.
Interleaver sind als gängige
optische Bauelemente erhältlich.
Sie eignen sich gut für
die optische Filterung im Kontext der vorliegenden Erfindung, wobei
einer der Demultiplex-Ports unbenutzt bleiben kann, wenn er nicht
anderweitig benötigt
wird. Die neue Filterstruktur läßt sich
somit sehr kosteneffektiv implementieren.
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In
einer weiteren Verfeinerung ist ein drittes optisches Filter vorgesehen,
das einen dritten Eingangsport, einen dritten Ausgangsport und eine
dritte Filtercharakteristik mit in regelmäßigen Intervallen verteilten
Bandpässen
aufweist, wobei die besagten dritten Bandpässe jeweils einen dritten Durchlaßkurvenverlauf
haben und jeweils bei mehreren dritten Mittenwellenlängen zentriert
sind, und wobei der besagte dritte Eingangsport mit einem weiteren
ersten Ausgangsport des besagten ersten optischen Filters gekoppelt
ist, so daß zwei
kaskadierte Filterstrukturen parallel entstehen.
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Gemäß dieser
Verfeinerung werden zwei kaskadierte Filterstrukturen mit nur drei
optischen Filtern implementiert, was besonders einfach und kosteneffektiv
ist. Die beiden parallel liegenden kaskadierten Filterstrukturen
lassen sich ausgezeichnet zur Aufbereitung gerader und ungerader
Kanäle
eines komplexen optischen Mehrkanalsignals verwenden. Gleichzeitig
ist die weiter oben erläuterte
vorteilhafte unsymmetrische Filterung einfach zu bewerkstelligen.
Die Struktur gemäß dieser
Verfeinerung ist besonders dann von Nutzen, wenn eine resultierende
Filtercharakteristik mit unsymmetrischem Verlauf der Durchlaßkurven
und ein gleichmäßiger Kanalabstand
erwünscht
sind.
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In
einer weiteren Verfeinerung des oben erwähnten Merkmals haben die Bandpässe in jedem der
zweiten und dritten Filtercharakteristiken einen konstanten Abstand
voneinander, wobei die besagten zweiten und dritten Mittenwellenlängen gegeneinander
um die Hälfte
des besagten konstanten Bandpaßabstands
versetzt sind.
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Gemäß dieser
Verfeinerung werden die Bandpaßlücken der
zweiten und dritten Filter so gewählt, daß sich die Bandpässe der
beiden Filter gegenseitig ergänzen,
wenn sie mit Hilfe des ersten optischen Filters miteinander kombiniert
werden. Diese Struktur ist besonders für die Aufbereitung gerader und
ungerader Kanäle
eines komplexen optischen Mehrkanalsignals von Nutzen.
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In
einer weiteren Verfeinerung beinhaltet die Filterstruktur einen
3-dB-Koppler mit einem Kopplereingang und zwei Kopplerausgängen sowie
zwei kaskadierte Filterstrukturen, die jeweils das erste und das
zweite optische Filter beinhalten, wobei die beiden kaskadierten
Strukturen jeweils mit einem der beiden Kopplerausgänge gekoppelt
sind.
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Diese
Verfeinerung gestattet die Implementierung einer resultierenden
Filtercharakteristik mit unregelmäßigen Kanalabständen und
unregelmäßig orientierten,
unsymmetrischen Bandpaß-Kurvenverläufen. Anders
ausgedrückt,
beinhaltet die resultierende Filtercharakteristik mehrere Bandpässe, die unregelmäßige Abstände voneinander
haben. Ein Teil der Bandpässe
weist eine steilere Flanke an der linken Seite seiner zugehörigen Mittenwellenlänge auf
(d.h. es ist wirksam für
Wellenlängen
unterhalb der Mittenwellenlänge),
während
ein anderer Teil der Bandpässe
eine steilere Flanke an der rechten Seite aufweist (d.h. für Wellenlängen oberhalb
der Mittenwellenlänge
wirksam ist). Die resultierende Filtercharakteristik eignet sich
besonders für
den Fall, daß eine
VSB-Filterung nur auf der Empfängerseite
unter Verwendung eines unregelmäßigen Kanalabstands durchgeführt wird.
In einer konkreten Ausführungsform
wurde ein Abstand von 50/75 GHz in Verbindung mit einer 43-Gbit/s-Datenübertragung
im NRZ-Format (Non-Return to Zero) bei einer derartigen resultierenden
Filtercharakteristik verwendet. In diesem Sonderfall befinden sich
die steilen Flanken der resultierenden Bandpässe, wie weiter unten noch erläutert wird,
abwechselnd auf der rechten beziehungsweise linken Seite.
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In
einer weiteren Verfeinerung beinhaltet die Filterstruktur ferner
mindestens einen (De-)multiplexer mit einem Multiplex-Port, welcher
mit dem besagten zweiten Ausgangsport und mehreren Demultiplex-Ports
gekoppelt ist, wobei der besagte (De-)multiplexer eine vierte Filtercharakteristik
mit in gleichen Intervallen verteilten Bandpässen hat, und wobei jeder besagte
Bandpaß breiter
als jeder der ersten und zweiten Bandpässe ist.
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Vorzugsweise
ist der zumindest einmal vorhandene (De-)multiplexer als Arrayed
Waveguide Grating (AWG) implementiert. Das Hinzufügen eines (De-)multiplexers
dieser Art gestattet es, die einzelnen Kommunikationskanäle auf einfache
und kostengünstige
Weise voneinander zu trennen, während
die mit der erfindungsgemäßen kaskadierten
Struktur erzielte unsymmetrische Filtercharakteristik vollständig erhalten
bleibt.
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Es
versteht sich von selbst, daß die
oben beschriebenen Merkmale und diejenigen, die nachstehend noch
zu erläutern
sind, nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern
auch in anderen Kombinationen oder für sich verwendet werden können, ohne
daß dadurch
der Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung verlassen wird.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
unter Bezug auf die Zeichnungen zu entnehmen, in welchen
-
1 eine
erste Ausführungsform
einer (De-)multiplexerstruktur veranschaulicht, die zwei kaskadierte
Filterstrukturen beinhaltet,
-
2 schematisch
die Übertragungsfunktionen
(Filtercharakteristiken) des ersten und zweiten optischen Filters
in der (De-)multiplexerstruktur von 1 zeigt,
-
3 schematisch
die Übertragungsfunktionen
(Filtercharakteristiken) des ersten und eines dritten optischen
Filters in der (De-)multiplexerstruktur von 1 zeigt,
-
4 die
resultierende Filtercharakteristik der (De-)multiplexerstruktur
von 1 zeigt,
-
5 schematisch
eine resultierende Filtercharakteristik ähnlich derjenigen in 4 im
Vergleich zu einem VSB-Spektrum eines optischen Mehrkanalsignals
zeigt,
-
6 eine
zweite Ausführungsform
veranschaulicht, die zwei erfindungsgemäße kaskadierte Filterstrukturen
enthält,
-
7 schematisch
die Übertragungsfunktionen
(Filtercharakteristiken) des ersten und zweiten optischen Filters
in der Filterstruktur von 6 zeigt,
-
8 schematisch
die resultierende Filtercharakteristik zeigt und
-
9 schematisch
die Anwendung einer unsymmetrischen und unregelmäßig verteilten Filterstruktur
zu Zwecken der VSB-Filterung zeigt.
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In 1 ist
eine Ausführungsform
der neuen (De-)multiplexerstruktur allgemein durch die Referenznummer 10 gekennzeichnet.
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Die
(De-)multiplexerstruktur 10 beinhaltet ein erstes optisches
Filter 12, ein zweites optisches Filter 14 und
ein drittes optisches Filter 16. Alle diese optischen Filter
sind hier als allgemein bekannte optische Interleaver implementiert,
wenngleich dies auch nicht zwingend erforderlich ist, wie jeder
Fachmann bestätigen
wird.
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Das
erste optische Filter ist hier ein Mach-Zehnder-Interferometer, der auch als sinusförmiger Interleaver
bezeichnet wird. Er beinhaltet einen ersten Eingangsport 18 und
zwei erste Ausgangsports 20 und 22. Zusätzlich weist
er eine erste Filtercharakteristik auf, die in 2 mit
der Referenznummer 24 bezeichnet ist. Wie dieser Abbildung
zu entnehmen ist, weist die erste Filtercharakteristik 24 mehrere
erste Bandpässe
auf, die mit den Referenznummern 26 bezeichnet sind. Die
ersten Bandpässe befinden
sich an mehreren ersten Mittenwellenlängen 28 und haben
einen gleichmäßigen Abstand
voneinander, der hier gleich einem Bandpaßabstand von 100 GHz ist.
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Das
zweite optische Filter 14 beinhaltet ebenfalls einen zweiten
Eingangsport 30 sowie zweite Ausgangsports 32 und 34.
Auch das zweite optische Filter 14 weist eine zweite Filtercharakteristik auf,
die in 2 mit der Referenznummer 36 bezeichnet
ist. Wie dieser Abbildung zu entnehmen ist, weist auch die zweite
Filtercharakteristik 36 mehrere Bandpässe 38 auf, die sich
an mehreren ersten Mittenwellenlängen 40 befinden.
Die zweite Filtercharakteristik 36 und somit die zweiten
Bandpässe 38 haben
eine abgeflachte Oberkante. Dementsprechend handelt es sich hier
beim zweiten optischen Filter um einen Flat-Top-Interleaver.
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Das
erste optische Filter 12 und das zweite optische Filter 14 sind
so miteinander verbunden, daß sie
eine kaskadierte Filterstruktur 42 bilden, d.h. der erste
Ausgangsport 20 des ersten optischen Filters 12 ist
mit dem ersten Eingangsport 30 des zweiten optischen Filters 14 verbunden.
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In ähnlicher
Weise beinhaltet ein drittes optisches Filter 16 einen
dritten Eingangsport 44 sowie dritte Ausgangsports 46 und 48.
Eine dritte Filtercharakteristik des dritten optischen Filters 16 ist
in 3 abgebildet und dort mit der Referenznummer 50 bezeichnet.
Darüber
hinaus zeigt 3 auch die erste Filtercharakteristik 24 zur
Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen der ersten Filtercharakteristik 24 und
der dritten Filtercharakteristik 50. Wie 3 zu
entnehmen ist, weist die dritte Filtercharakteristik 50 mehrere
Bandpässe 52 auf,
die sich an den Mittenwellenlängen 54 befinden.
Auch das dritte optische Filter 16 ist wiederum ein Flat-Top-Interleaver.
Dementsprechend haben die dritten Bandpässe 52 einen Kurvenverlauf
mit abgeflachter Oberkante.
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Wie 1 zu
entnehmen ist, ist der Ausgangsport 22 des ersten optischen
Filters 12 mit dem dritten Eingangsport 46 des
dritten optischen Filters 16 verbunden. Somit bilden das
erste optische Filter 12 und das dritte optische Filter 16 ebenfalls
eine kaskadierte Filterstruktur, die hier mit der Referenznummer 56 bezeichnet
ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
die (De-)multiplexerstruktur 10 ergänzt durch zwei AWGs 58 und 60.
Ein erstes AWG 58 ist über seinen
Multiplex-Port 62 an den zweiten Ausgangsport 32 des
zweiten optischen Filters 14 angeschlossen. In gleicher
Weise ist AWG 60 über
seinen Multiplex-Port 64 an den dritten Ausgangsport 46 des
dritten optischen Filters 16 angeschlossen. Der zweite Ausgangsport 34 und
der dritte Ausgangsport 48 der optischen Filter 14 und 16 sind
nicht angeschlossen und werden somit nicht verwendet. Auf der Ausgangsseite
besitzen die beiden AWGs 58 und 60 mehrere Ausgangsports
für die
ungeraden und geraden Kanäle
eines (hier nicht dargestellten) komplexen gemultiplexten optischen
Signals.
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Die
Filtercharakteristiken (Übertragungsfunktionen)
der einzelnen AWGs 58 und 60 weisen mehrere (hier
nicht dargestellte) Bandpässe
auf, die wesentlich breiter sind als die Bandpässe 26, 38 und 52 der
optischen Filter 12, 14 und 16. Somit
dienen die AWGs 58 und 60 lediglich zum (De)multiplexen der
optischen Signale, ohne die nachstehend unter Bezug auf die 2, 3 und 4 erläuterten Filtercharakteristiken
nennenswert zu beeinflussen.
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Wie
den 2 und 3 zu entnehmen ist, unterscheiden
sich die zweite Filtercharakteristik 36 und die dritte
Filtercharakteristik 50 hinsichtlich des Kurvenverlaufs
ihrer jeweiligen Bandpässe
und hinsichtlich ihrer jeweiligen Mittenwellenlängen von der ersten Filtercharakteristik 24.
Anders ausgedrückt,
ist die zweite Filtercharakteristik 36 gegenüber der
ersten Filtercharakteristik 24 um einen Wellenlängenversatz
verschoben, der in 2 mit der Referenznummer 66 bezeichnet
ist. Dementsprechend unterscheiden sich die erste Mittenwellenlänge 28 und
die zweite Mittenwellenlänge 40 voneinander.
(Der Vollständigkeit
halber sei angemerkt, daß die Übertragungsfunktionen
hier mit einer Frequenzskala entlang der Abszisse abgebildet sind.
Wie jeder Fachmann bestätigen
wird, ist eine solche Darstellungsweise zu einer Darstellung äquivalent,
bei der die Wellenlängen
entlang der Abszisse aufgetragen sind.) Der Bandpaßabstand
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bandpässen beträgt für jede der Filtercharakteristiken 24, 36 und 50 in
diesem Fall 100 GHz. Der Wellenlängenversatz
sowohl zwischen der zweiten Filtercharakteristik 36 und
der dritten Filtercharakteristik 50 beträgt im Hinblick
auf die erste Filtercharakteristik 24 weniger als die Hälfte dieses Bandpaßabstands 68,
liegt also unter 50 GHz.
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Andererseits
sind die zweiten Bandpässe 38 und
die dritten Bandpässe 52 gegeneinander
um die Hälfte
des besagten Bandpaßabstands
versetzt, also um mehr als 50 GHz. Die resultierende Filtercharakteristik
der beiden kaskadierten Filterstrukturen 42 und 56 ist
in 4 dargestellt.
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Wie 4 zu
entnehmen ist, weist die resultierende Filtercharakteristik mehrere
in gleichmäßigen Intervallen
verteilte Bandpässe 72 auf,
die eine unsymmetrische Kurvenform haben. Insbesondere verläuft die
linke Flanke 74 der einzelnen Bandpässe 76 steiler als
der zugehörige
rechte Flanke 76. Die besondere unsymmetrische Form der
resultierenden Filtercharakteristik 70 läßt sich
durch Ändern
der Bandpaßformen
der beteiligten optischen Filter 12, 14 und 16 sowie
durch Verändern
des Wellenlängenversatzes 66 zwischen
den Filtercharakteristiken des ersten und des zweiten optischen
Filters 12 und 14 beziehungsweise des ersten und
des dritten optischen Filters 12 und 16 variieren.
Wie jeder Fachmann bestätigen
wird, kann eine Veränderung
der Bandpaßformen
der beteiligten optischen Filter 12, 14 und 16 leicht
durch Auswählen
eines anderen Interleaver-Typs bewerkstelligt werden.
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Obwohl
hier eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung mit gängigen
Interleavern erläutert
wird, die als optische Filter wirken, wird jeder Fachmann bestätigen, daß anstelle
von Interleavern auch andere geeignete optische Filter verwendet werden
können.
Insbesondere ist es nicht erforderlich, ein optisches Filterbauelement
zu verwenden, das mehr als zwei Ports hat, was auch anhand der nicht
angeschlossenen Ausgangsports 34 und 48 erkennbar
ist.
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5 zeigt
schematisch eine Anwendung der neuen (De-)multiplexerstruktur 10 für den Einsatz in
Verbindung mit einer VSB-Filterung. Darin ist eine resultierende Filtercharakteristik 80 schematisch
als gestrichelte Linie eingezeichnet. Die Bandpässe der resultierenden Filtercharakteristik 80 haben
eine unsymmetrische Form, wobei die rechte Flanke 82 hier steiler
verläuft
als die linke Flanke 84. Die dünnen und durchgezogenen Linien,
die mit der Referenznummer 86 bezeichnet sind, zeigen ein
VSB-Übertragungsspektrum.
Das Übertragungsspektrum 86 beinhaltet
mehrere Kommunikationskanäle 88.
wegen der unsymmetrischen Form der Bandpässe der resultierenden Filtercharakteristik 80 läßt sich
mit einer Filterstruktur der oben beschriebenen Art eine vorteilhafte
VSB-Filterung erreichen.
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In 6 ist
eine zweite bevorzugte Ausführungsform
einer (De-)multiplexerstruktur allgemein mit der Referenznummer 100 bezeichnet.
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In
der (De-)multiplexerstruktur 100 kommen zwei kaskadierte
Filterstrukturen zur Anwendung, die ein erstes und ein zweite optisches
Filter beinhalten. Zur Bezeichnung entsprechender Elemente werden gleiche
Referenznummern verwendet.
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Die
(De-)multiplexerstruktur 100 beinhaltet vier optische Filter,
die mit den Referenznummern 102, 104, 106 und 108 bezeichnet
sind. Ein Ausgangsport des optischen Filters 102 ist mit
einem Eingangsport des optischen Filters 104 verbunden,
so daß eine
erste kaskadierte Filterstruktur 110 entsteht. In gleicher
Weise sind die optischen Filter 106 und 108 zu
einer kaskadierten Filterstruktur 112 verbunden. Ein Ausgang
des optischen Filters 104 ist mit einem Multiplexeingang
eines AWG 58 verbunden. In gleicher Weise ist ein Ausgang
des optischen Filters 108 mit einem Multiplexeingang eines
AWG 60 verbunden. Beide AWGs 58 und 60 dienen
zum (De-)multiplexen optischer Signale, bei denen, wie dem Fachmann
bekannt ist, mehrere Kommunikationskanäle zu Einzelkanälen gemultiplext
sind. Die Bandpässe
beider AWGs 58 und 60 sind wesentlich breiter
als die Bandpässe
der optischen Filter 102, 104, 106 und 108.
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Die
optischen Filter 102 und 106 liegen parallel zu
den Ausgangsport eines 3-dB-Kopplers 114. Der 3-dB-Koppler 114 dient
als Signalteiler (oder Combiner, je nach verwendeter Signalausbreitungsrichtung),
der ein ankommendes gemultiplextes Signal auf zwei kaskadierte Filterstrukturen 110 und 112 verteilt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform handelt
es sich bei den optischen Filtern 102 und 106 um
Mach-Zehnder-Interferometer,
die beide eine sinusförmige
Filtercharakteristik aufweisen. Im Gegensatz dazu sind die optischen
Filter 104 und 108 in diesem Fall Flat-Top-Interleaver. Zudem
sind die Filtercharakteristiken der optischen Filter 102 und 104 beziehungsweise
der optischen Filter 106 und 108 gegeneinander
versetzt, wie im folgenden erläutert wird.
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Die 7 und 8 zeigen
die Filtercharakteristiken der optischen Filter 102 und 104 sowie die
resultierende Filtercharakteristik der kaskadierten Filterstruktur 110.
In 7 bezeichnet die Referenznummer 116 die
sinusförmige
Filtercharakteristik des optischen Filters 102, während die
Referenznummer 118 die Flat-Top-Filtercharakteristik des
optischen Filters 104 bezeichnet. Beide Filtercharakteristiken 116 und 118 sind
gegenüber
ihrer Mittenwellenlänge ihrer
Bandpässe
um den Wellenlängenversatz 66 verschoben.
Der Bandpaßabstand 120 zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Bandpässen
beträgt
in jeder der Filtercharakteristiken 116 und 118 in
diesem Fall 62,5 GHz.
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8 zeigt
die mit der Referenznummer 122 bezeichnete resultierende
Filtercharakteristik der kaskadierten Filterstruktur 110.
Wie man sieht, haben die einzelnen Bandpässe in Abhängigkeit vom Wellenlängenversatz 66 und
von den Bandpaß-Kurvenverläufen der
Filtercharakteristiken 116 und 118 einen unsymmetrischen
Kurvenverlauf.
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Es
versteht sich von selbst, daß die
aus den optischen Filtern 106 und 108 bestehende
kaskadierte Filterstruktur 112 ein ähnliches Verhalten zeigt, abgesehen
davon, daß die
resultierende unsymmetrische Filtercharakteristik gegenüber der
resultierenden Filtercharakteristik 122 um den Betrag von
12,5 GHz versetzt ist. Die endgültige
resultierende Filtercharakteristik der (De-)multiplexerstruktur 100 ist
in 9 schematisch wiedergegeben.
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9 zeigt
schematisch die resultierende Filtercharakteristik 124 der
(De-)multiplexerstruktur 100 in fetten gestrichelten Linien.
Außerdem
ist ein VSB-Spektrum mit einem unregelmäßigen Wellenlängenversatz
von 50/75 GHz wiedergegeben und mit der Referenznummmer 126 bezeichnet.
Wie man sieht, eignet sich die unregelmäßige, unsymmetrische Filtercharakteristik 124 gut
zur Rückgewinnung der
Information in nicht beeinträchtigten
Seitenbändern
des Spektrums 126, während
beeinträchtigte Seitenbänder 128 unterdrückt werden.
Ein besonders vorteilhaftes Merkmal der resultierenden Filtercharakteristik 124 liegt
in der abwechselnden unsymmetrischen Orientierung der Bandpässe mit
steilen Flanken 130 und 132 zweier benachbarter
und einander gegenüberstehender
Bandpässe.
Auf diese Weise läßt sich
eine schmalbandige und scharfe Filterung bewerkstelligen. Die (De-)multiplexerstruktur 100 eignet
sich somit gut für
den Einsatz in einem 43-Gbit/s-Kommunikationssystem, das mit dem NRZ-Format
und einem unregelmäßigen Kanalabstand
von 50/75 GHz arbeitet.
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In
den bisher beschriebenen Ausführungsformen
wurden die Ports der optischen Filter und AWGs als Eingangsports
und Ausgangsports im Hinblick auf eine Anwendung bezeichnet, in
welcher die beschriebenen Strukturen als (De-)multiplexer arbeiten.
Jeder Fachmann wird indessen bestätigen, daß die hier beschriebenen Strukturen
auch als Multiplexer verwendet werden können. Daher wurden die Bezeichnungen "Eingangsport" und "Ausgangsport" lediglich aus Gründen der
Vereinfachung gewählt,
was aber nicht als Einschränkung
der Allgemeingültigkeit zu
verstehen ist.