DE60204542T2

DE60204542T2 - Verschachtler und Entschachtler

Info

Publication number: DE60204542T2
Application number: DE60204542T
Authority: DE
Inventors: Yann Frignac; Gabriel Charlet
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2022-05-01
Also published as: DE60202354D1; EP1359691A1; CN100430766C; ATE285641T1; US6909531B2; US20030202232A1; EP1359691B1; DE60202354T2; DE60204542D1; CN1455277A; ATE297618T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verschachteler-/Entschachteler-Schaltkreis zur Verschachtelung/Entschachtelung von optischen Signalen entsprechend der Präambeln von Anspruch 1 bzw. 6. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Verschachtelung eines ersten und eines zweiten optischen Signals, wovon jedes eine Vielzahl gemultiplexter Licht-Kanäle hat, und auf ein Verfahren zur Entschachtelung eines optischen Signals, das eine Vielzahl verschachtelter gemultiplexter Licht-Kanäle entsprechend der Präambeln von Anspruch 7 bzw. 10 hat.
Solche Schaltkreise und Verfahren werden in US 6,301,046 offen gelegt.
Optisches Wellenlängen-Multiplex (WDM) und dichtes Wellenlängen-Multiplex (DWDM) sind häufig eingesetzte Technologien in optischen Übertragungssystemen als Mittel zur effizienteren Nutzung der verfügbaren Ressourcen. In WDM- und DWDM-Übertragungssystemen werden mehrere optische Signale gleichzeitig über eine einzige Faser übertragen. Jedes Signal wird aus einem Trägersignal erzeugt, das eine zuvor zugewiesene Träger-Wellenlänge hat. Auf der Senderseite werden die Trägersignale normalerweise durch digitale Informationssignale amplitudenmoduliert. Wegen der unterschiedlichen Träger-Wellenlängen stören sich die in der optischen Faser übertragenen Nachrichten gegenseitig nicht wesentlich. Auf der Empfängerseite werden die Signale mit verschiedenen Wellenlängen durch Schmalbandfilter voneinander getrennt und dann demoduliert oder für die weitere Verarbeitung benutzt.
In solchen Systemen wird jedes Signal hauptsächlich wegen der Modulation nicht nur mit einer einzigen Wellenlänge übertragen, sondern in einem schmalen Wellenlängen-Band, das um eine so genannte Mitten-Wellenlänge zentriert ist. Ein solches Band wird auch als optischer Kanal bezeichnet. Jeder Kanal ist daher durch eine einzige Mitten-Wellenlänge gekennzeichnet. In der Praxis ist die Anzahl der Kanäle, die durch eine einzige optische Faser in einem WDM- oder DWDM-System übertragen werden können, durch Nebensprechen, die schmale Betriebs-Bandbreite von optischen Verstärkern und/oder optische Faser-Nichtlinearitäten begrenzt.
Zurzeit besteht eine internationale Vereinbarung, als Kanalabstand von optischen Übertragungssystemen hoher Datenrate 100 GHz zu nehmen, was einem Abstand von 0,8 nm zwischen den Mitten-Wellenlängen benachbarter Kanäle entspricht. Neuere Forschungsaktivitäten konzentrieren sich jedoch auf Systeme, die 40 Kanäle mit einem Kanalabstand von nur 50 GHz haben.
Solche Kanalabstände können in optischen WDM- und DWDM-Systemen hoher Datenrate mit Bauelementen erreicht werden, die allgemein als optische Verschachteler bezeichnet werden. Ein Verschachteler ist ein Multiplexer, der optische Signale unterschiedlicher Kanäle von zwei oder mehr Eingangsanschlüssen nimmt und sie so kombiniert, dass sie an einen Ausgangsanschluss zur Übertragung über eine einzige Faser gekoppelt werden können. Ein Entschachteler ist ein Demultiplexer, der ein Signal, das zwei oder mehr unterschiedliche Kanäle enthält, entsprechend ihrer Wellenlängen-Bänder aufteilt und jeden Kanal an eine andere spezielle Faser leitet. Ein Entschachteler kann auch als Router verwendet werden, der gemäß Steuersignalen jeden Kanal selektiv zu einer gewünschten Kopplung zwischen einem Eingangskanal und einem Ausgangsanschluss leiten kann.
Das allgemeine Prinzip, das Verschachtelern/Entschachtelern zugrunde liegt, ist eine interferometrische Überlagerung mehrerer Strahlen. Die Bauelemente nutzen den physikalischen Effekt, dass Interferenzen ein sich wiederholendes Ausgangssignal (Interferenzstreifen) erzeugen, wenn verschiedene ganzzahlige Vielfache von Wellenlängen das Bauelement durchlaufen. Da der Weg des Lichtes generell umkehrbar ist, kann dasselbe Bauelement als Verschachteler oder Entschachteler benutzt werden, abhängig von dem Anschluss/den Anschlüssen, in die das Licht gekoppelt wird.
Zurzeit stehen Verschachteler/Entschachteler zur Verfügung, die auf Interferometern mit verschmolzenen Fasern, Flüssigkristallen und doppelbrechenden Kristallen beruhen. Wegen ihres interessanten periodischen Filter-Frequenzgangs wurde Fabry-Perot- und Mach-Zehnder-Interferometern besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Interferometer der zuletzt genannten Art werden zum Beispiel in US 6,268,951 beschrieben.
Solche Bauelemente werden normalerweise durch ihren spektralen Durchlass- und Reflexions-Frequenzgang charakterisiert. Der Spektral-Frequenzgang eines Fabry-Perot-Etalons zeigt zum Beispiel periodisch abwechselnde Transmissions- und Reflexions-Spitzenwerte. Der Abstand zwischen einem Transmissions- und einem nachfolgenden Reflexions-Spitzenwert ist gleich der Hälfte des Abstandes zwischen zwei benachbarten Transmissions-Spitzenwerten oder Reflexions-Spitzenwerten. Dies führt zu der Fähigkeit, Kanäle mit regelmäßigem Abstand zu demultiplexen, so dass zwei benachbarte Kanäle räumlich getrennt werden. Dasselbe gilt umgekehrt, wenn der Fabry-Perot-Etalon als Verschachteler benutzt wird. Der Spektral-Frequenzgang eines Mach-Zehnder-Interferometers umfasst Transmissions-Spitzenwerte in regelmäßigem Abstand, aber keine Reflexions-Spitzenwerte.
Aus Gründen der Einfachheit wird der spektrale Durchlass- und Reflexions-Frequenzgang der Verschachteler/Entschachteler im Folgenden als "Filterfunktion" bezeichnet, obwohl ein optischer Verschachteler/Entschachteler vom funktionellen Standpunkt kein optisches Filter, sondern ein optischer (De-)Multiplexer ist. Idealerweise sollte die Filterfunktion eines Verschachtelers/Entschachtelers periodisch verschachtelte Durchlassbänder haben, in denen die Transmission/Reflexion konstant ist. Bauelemente, deren Filterfunktionen die oben erwähnte ideale Filterfunktion annähern, werden normalerweise als "Flat-Top"-Verschachteler bezeichnet. Eine solche ideale Filterfunktion garantiert ein minimales Nebensprechen zwischen benachbarten Kanälen und verringert die Signalverschlechterung. Es wurden viele Versuche unternommen, die Filterfunktion von Verschachtelern zu verbessern. Bekannte "Flat-Top"-Verschachteler haben jedoch eine Durchlassband-Periodizität, die intrinsisch mit der Breite der Durchlassbänder verbunden ist. Durch diesen Aspekt wird der Anwendungsbereich solcher Verschachteler in kommerziellen optischen Übertragungssystemen beträchtlich verringert.
In dem oben erwähnten Patent US 6,301,046 wird eine kaskadierte Verschachteler-Anordnung offen gelegt, die einen ersten und einen zweiten optischen Verschachteler hat, die mit ihren entsprechenden Ausgängen an einen dritten optischen Verschachteler gekoppelt sind. Auf die gleiche Weise wird eine andere kaskadierte Struktur offen gelegt, die einen optischen Entschachteler hat, von dem zwei Ausgänge mit zwei entsprechenden Entschachtelern in Abwärtsrichtung gekoppelt sind. Die bekannten Anordnungen sind jedoch nur konfiguriert, um optische Kanäle in mehreren Stufen zu kombinieren oder zu trennen, wie z.B. von einem Kanalabstand von 50 GHz auf einen Kanalabstand von 200 GHz und umgekehrt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verschachteler-/Entschachteler-Schaltkreis zur Verschachtelung/Entschachtelung von optischen Signalen sowie ein Verfahren zur Verschachtelung/Entschachtelung von optischen Signalen bereitzustellen, wie zu Beginn erwähnt, das den Bereich von möglichen Anwendungen für Verschachteler/Entschachteler in optischen Übertragungssystemen erweitert.
Dieses Ziel wird durch einen Verschachteler-Schaltkreis oder einen Entschachteler-Schaltkreis erreicht, wie zu Beginn erwähnt, worin das mindestens eine optische Filter abstimmbar ist, so dass die Durchlassbänder gemeinsam verschiebbar sind, ohne die Periodizität der Filterfunktion zu ändern, und worin die ersten und zweiten optischen Filter die Bandbreite von optischen Kanälen verringern, die durch die Filter gefiltert werden.
Das Ziel wird weiterhin durch die zu Beginn erwähnten Verfahren erreicht, worin das mindestens eine optische Filter so abgestimmt wird, dass seine Durchlass-Frequenzen mit der Vielzahl der gemultiplexten Kanäle des entsprechenden optischen Signals ausgerichtet werden, wodurch die Durchlass-Frequenzen gemeinsam verschoben werden, ohne die Periodizität der Filterfunktion zu ändern, und worin die Bandbreite des ersten und des zweiten optischen Filters durch Filterung durch das erste und zweite optische Filter verringert wird.
Durch Kaskadierung von zwei optischen Filtern mit einem Verschachteler ist es möglich, einen äquivalenten optischen Verschachteler zu erhalten, der eine Filterfunktion mit sehr kleinen Durchlassbändern hat.
Da mindestens ein optisches Filter abstimmbar ist, wird dieses Ergebnis auch in den Fällen erreicht, in denen die zu verschachtelnden optischen Signale periodische, aber unregelmäßige Kanalabstände haben. Durch Abstimmung eines oder beider optischer Filter kann ein verschachteltes optisches Signal mit einem unregelmäßigen Kanalabstand erhalten werden. Es ist somit möglich, den neuen Verschachteler-Schaltkreis in optischen Übertragungssystemen zu benutzen, in denen es schwierig ist, einen vordefinierten Zusammenhang zwischen den Kanälen optischer Signale, die zu verschachteln sind, aufzubauen oder zu erhalten. Weiterhin zeigt das neue Bauelement im Vergleich zu herkömmlichen Fabry-Perot-Verschachtelern ein verbessertes Signal-Unterdrückungsverhältnis.
In diesem Zusammenhang wird es daher vorgezogen, dass das mindestens eine optische Filter so abgestimmt wird, dass die erste Filterfunktion bezogen auf die zweite Filterfunktion einen Versatz hat, der sich von der Hälfte eines Durchlassband-Abstandes unterscheidet, um den die erste und die zweite Filterfunktion voneinander getrennt sind.
Es muss jedoch darauf hingewiesen werden, dass ein solcher Versatz auch erzielt werden kann, wenn keines der Filter abstimmbar ist. Es ist dann nur erforderlich, die Filter so herzustellen, dass die Versatz-Bedingung erreicht wird. In solchen Fällen, in denen die Frequenzen der zu verschachtelnden optischen Signale exakt vorher bekannt sind, ist ein Verschachteler-Schaltkreis mit solchen fertigen Filtern billiger als ein Schaltkreis mit abstimmbaren Filtern.
Es muss verstanden werden, dass dieselben Betrachtungen entsprechend für Entschachteler gelten, da der Weg des Lichtes umkehrbar ist. Aus Gründen der Einfachheit wird die Erfindung daher im Folgenden nur mit Bezug auf den neuen Verschachteler-Schaltkreis erklärt.
Für den neuen Verschachteler-Schaltkreis kann jeder bekannte Verschachteler als optischer Verschachteler verwendet werden, der die gefilterten optischen Signale kombiniert. Vorzugsweise ist dieser optische Verschachteler ein "Flat-Top"-Verschachteler, d.h. er hat eine Filterfunktion mit periodisch wiederholten Durchlassbändern, in denen die Transmission/Reflexion konstant ist. Der Multiplex-Anschluss dieses optischen Verschachtelers muss als der Anschluss verstanden werden, über den ein optisches Signal mit verschachtelten Kanälen vom Verschachteler in eine optische Faser oder von der optischen Faser in den Verschachteler gekoppelt werden kann. Die Demultiplex-Anschlüsse sind die Anschlüsse, über die ein optisches Signal mit entschachtelten Kanälen vom Verschachteler in optische Fasern oder von optischen Fasern in den Verschachteler gekoppelt werden kann.
Der neue Verschachteler-Schaltkreis ist nicht auf Ausführungen mit nur zwei Eingangsanschlüssen beschränkt. Es sind Verschachteler-Schaltkreise mit mehr als zwei Eingangsanschlüssen möglich und werden als zum Umfang der Erfindung gehörend betrachtet.
Die optischen Filter des neuen Verschachtelers sind so abstimmbar, dass die Frequenzen der Durchlassbänder gemeinsam verschiebbar sind, ohne die Periodizität der Filterfunktion (wesentlich) zu ändern. Geeignete optische Filter dieser Art enthalten zum Beispiel herkömmliche Fabry-Perot-Etalons. In diesen Fällen kann eine Verschiebung der Frequenzen der Durchlassbänder erreicht werden, indem die Längendifferenz der optischen Wege zwischen zwei Lichtstrahlen im Bauelement geändert wird.
Es wird jedoch bevorzugt, dass das mindestens eine optische Filter ein abstimmbarer optischer Verschachteler ist, bei dem nur ein Demultiplex-Anschluss benutzt wird.
Da optische Verschachteler die Eigenschaft haben, dass die Frequenzen der Durchlassbänder gemeinsam verschoben werden können, ohne die Periodizität der Filterfunktion zu ändern, können kommerziell erhältliche Verschachteler, insbesondere die auf Fabry-Perot-Interferometern basierenden, vorteilhaft als abstimmbare optische Filter verwendet werden. "Flat-Top"-Verschachteler werden ebenfalls für die als Filter benutzten Verschachteler bevorzugt.
In einer solchen Ausführung wird weiterhin bevorzugt, dass der Verschachteler-Schaltkreis Temperatureinstellungs-Mittel zur Einstellung der Temperatur des abstimmbaren optischen Verschachtelers enthält.
Die Abstimmung des Verschachtelers durch Temperatureinstellung ist besonders vorteilhaft, da dies eine feine und sehr effektive Abstimmung der Verschiebung der Frequenz des Durchlassbandes erlaubt.
In einer anderen vorteilhaften Ausführung ist der optische Verschachteler, der mit dem ersten und dem zweiten optischen Filter verbunden ist, auch abstimmbar, so dass seine Durchlassbänder gemeinsam verschiebbar sind, ohne die Periodizität seiner Filterfunktion zu ändern.
Dies ermöglicht es, wenn die optischen Filter entsprechend abgestimmt werden, eine Filterfunktion des gesamten Verschachteler-Schaltkreises zu erreichen, die im Vergleich zu einer nicht abgestimmten Bedingung global versetzt ist.
Es erübrigt sich zu erwähnen, dass die oben beschriebenen und die im Folgenden noch zu erläuternden Eigenschaften nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen verwendet werden können, sondern auch in anderen Kombinationen oder gesondert, ohne den Kontext der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung können aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungen mit Bezug auf die Zeichnungen entnommen werden.
1 Zeigt eine Ausführung eines Verschachteler-Schaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 Zeigt eine andere Ausführung eines Verschachteler-Schaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindung, in der Verschachteler als optische Filter benutzt werden;
3a ist ein kombinierter Graph der spektralen Intensitätsverteilung eines ersten zu verschachtelnden Eingangssignals und der Filterfunktion eines ersten optischen Filters;
3b ist ein kombinierter Graph der spektralen Intensitätsverteilung eines zweiten zu verschachtelnden Eingangssignals und der Filterfunktion eines zweiten optischen Filters;
4a ist ein kombinierter Graph der spektralen Intensitätsverteilung des gefilterten Eingangssignals aus 3a und der Filterfunktion eines Verschachtelers, der Teil des Verschachteler-Schaltkreises ist;
4b ist ein kombinierter Graph der spektralen Intensitätsverteilung des gefilterten Eingangssignals aus 3b und der Filterfunktion des Verschachtelers;
5 ist ein Graph der spektralen Intensitätsverteilung der verschachtelten optischen Signale aus 4a und 4b an einem Ausgangsanschluss des Verschachteler-Schaltkreises, wie in 1 oder 2 gezeigt;
6a ist ein Graph, wie in 3a gezeigt, aber mit um eine Wellenlänge Δλ₁ verschobenen Eingangskanälen;
6b ist ein Graph, wie in 3b gezeigt, aber mit um eine Wellenlänge –Δλ₂ verschobenen Eingangskanälen;
7a ist ein kombinierter Graph der spektralen Intensitätsverteilung des gefilterten Eingangssignals aus 6a und der Filterfunktion des Verschachtelers;
7b ist ein kombinierter Graph der spektralen Intensitätsverteilung des gefilterten Eingangssignals aus 6b und der Filterfunktion des Verschachtelers;
8 ist ein Graph der spektralen Intensitätsverteilung der verschachtelten optischen Signale aus 7a und 7b am Ausgangsanschluss des Verschachteler-Schaltkreises, wie in 1 oder 2 gezeigt;
9 zeigt eine Ausführung eines Entschachteler-Schaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindung.
In 1 wird ein Verschachteler-Schaltkreis in seiner Gesamtheit mit der Referenznummer 10 bezeichnet.
Der Verschachteler-Schaltkreis 10 hat einen ersten Eingangsanschluss 12, in den ein erstes Lichtsignal gekoppelt werden kann, das eine Vielzahl von verschiedenen Kanälen mit den Mitten-Wellenlängen λ₁, λ₃, λ₅,... enthält. Der Verschachteler-Schaltkreis 10 hat weiterhin einen zweiten Eingangsanschluss 14, in den ein zweites Lichtsignal gekoppelt werden kann, das eine Vielzahl von verschiedenen Kanälen mit den Mitten-Wellenlängen λ₂, λ₄, λ₆,... enthält.
Von einem Ausgangsanschluss 16 des Verschachteler-Schaltkreises 10 kann ein gemultiplextes optisches Signal in eine optische Faser oder einen optischen Wellenleiter gekoppelt werden. In diesem gemultiplexten optischen Signal werden die Kanäle der ersten und zweiten Eingangs-Lichtsignale verschachtelt, so dass Kanäle von beiden Eingangssignalen abwechseln. Das verschachtelte optische Signal enthält daher Kanäle mit Mitten-Wellenlängen λ₁, λ₂, λ₃, λ₄,...
Der erste Eingangsanschluss 12 ist an ein erstes optisches Filter 18 mit einer ersten Filterfunktion gekoppelt, die später mit Bezug auf 3a erklärt wird. Dieses erste optische Filter 18 ist so abstimmbar, dass seine Durchlassfrequenzen gemeinsam verschoben werden können, ohne die Periodizität der Filterfunktion zu ändern.
Der zweite Eingangsanschluss 14 ist mit einem zweiten optischen Filter 20 gekoppelt, das eine zweite Filterfunktion hat, die auch auf diese Weise abstimmbar ist.
Das erste und zweite optische Filter 18, 20 können zum Beispiel Fabry-Perot-Etalons sein, in denen die Differenz der Länge des optischen Pfades der interferierenden Strahlen geändert werden kann. Diese optischen Filter können auch als komplexe Schaltkreise realisiert werden, die eine Vielzahl von interferometrischen oder polarisationsabhängigen Bauelementen aufweisen, wie sie in der Technik bekannt sind.
Das erste optische Filter 18 und das zweite optische Filter 20 sind an die Demultiplex-Anschlüsse 24 und 26 eines optischen Verschachtelers 22 angeschlossen. Ein Multiplex-Anschluss 23 des Verschachtelers 22 ist an den Ausgangsanschluss 16 angeschlossen. Der optische Verschachteler 22 ist in dieser Ausführung ein "Flat-Top"-Verschachteler, der zum Beispiel auf einem Fabry-Perot- oder Mach-Zehnder-Interferometer basieren kann.
2 zeigt eine zweite Ausführung eines Verschachteler-Schaltkreises 10', in welcher das erste und das zweite optische Filter 18, 20 als optische Verschachteler 18', 20' realisiert sind, bei denen nur ein Demultiplex-Anschluss benutzt wird. Solche Verschachteler 18', 20' haben die gewünschte Eigenschaft, dass ihre Durchlassband-Frequenzen gemeinsam verschoben werden können, ohne die Periodizität der Transmissions-/Reflexions-Charakteristik zu ändern. Da nur ein Demultiplex-Anschluss verwendet wird, funktionieren die optischen Verschachteler 18', 20' im Wesentlichen als optische Filter, wie sie in der in 1 gezeigten Ausführung 10 verwendet werden.
Daneben ist der Verschachteler 22' in dieser Ausführung auch abstimmbar, so dass seine Durchlassbänder gemeinsam verschiebbar sind, ohne die Periodizität seiner Filterfunktion zu ändern.
Die Abstimmung der optischen Verschachteler 18', 20' und 22' kann durch Temperatureinstellungs-Mittel erreicht werden, die in 2 schematisch mit den Referenznummern 28 für den ersten Verschachteler 18', 30 für den zweiten Verschachteler 20' und 31 für den dritten Verschachteler 22' bezeichnet werden. Diese Temperatureinstellungs-Mittel 28, 30 und 31 können zum Beispiel Peltier-Elemente sein und können unabhängig gesteuert werden, so dass die Verschachteler 18', 20' und 22' unabhängig voneinander abgestimmt werden können.
Die Funktion der Verschachteler-Schaltkreise 10 und 10' wird nun mit Bezug auf 3a bis 8 erklärt.
3a zeigt als durchgezogene Linie einen Graphen der spektralen Intensitätsverteilung (optische Leistung über der Wellenlänge λ) des ersten Eingangssignals, das an Eingangsanschluss 12 gekoppelt ist. Das erste optische Signal umfasst drei optische Kanäle CH1, CH3 und CH5, die um die Wellenlängen λ₁, λ₃ bzw. λ₅ zentriert sind. Eine Filterfunktion (Transmission T über der Wellenlänge λ) des ersten optischen Filters 18 ist in 3a als gestrichelte Linie gezeigt. Das erste optische Filter 18 hat drei Durchlassbänder 32, 34 und 36, die um die Mitten-Wellenlängen λ₁, λ₃ und λ₅ des ersten optischen Signals zentriert sind.
3b zeigt einen ähnlichen Graphen für das zweite Eingangssignal mit zwei Kanälen CH2 und CH4, die um die Wellenlängen λ₂ und λ₄ zentriert sind. Die Filterfunktion des zweiten optischen Filters 20, wieder als gestrichelte Linie gezeigt, definiert die Durchlassbänder 38 und 40, die um die Wellenlängen λ₂ bzw. λ₄ zentriert sind.
4a zeigt einen Graphen der spektralen Intensitätsverteilung des ersten Eingangssignals, wie in 3a gezeigt, nachdem es durch das erste optische Filter 18 gefiltert wurde. Dieses Signal kann an Demultiplex-Anschluss 24 des Verschachtelers 22 gemessen werden. Die Bandbreite jedes optischen Kanals wurde durch die Filterung durch das optische Filter 18 verringert. Weiterhin wurde das Signal durch die Einfügungsdämpfung des optischen Filters 18 leicht abgeschwächt. 4a zeigt in gestrichelten und gepunkteten Linien auch die Filterfunktion von Verschachteler 22 als Kombination eines Transmissions- (T) und eines Reflexions- (R) Frequenzgangs (T/R über der Wellenlänge λ). Diese Funktion ist in dem Sinne idealisiert, dass der Transmissions- und der Reflexions-Frequenzgang ungefähr rechteckig ist. Die tatsächliche Form des Transmissions- und des Reflexions-Frequenzgangs ist vom Typ des interferometrischen Bauelementes abhängig, das als Verschachteler 22 benutzt wird. Es wird in diesem Zusammenhang angenommen, dass die Transmissions- und Reflexions-Frequenzgänge in dem Sinne austauschbar sind, dass die Filterung durch Reflexion oder Transmission nur die Auswahl des Demultiplex-Anschlusses 24 und 26 beeinflusst.
4b zeigt einen ähnlichen Graphen für das zweite optische Signal, wie in 4a für das erste optische Signal gezeigt.
5 zeigt die spektrale Intensitätsverteilung der verschachtelten optischen Signale aus den 4a und 4b am Ausgangsanschluss 16 des Verschachteler-Schaltkreises 10 oder 10'. Da die Transmissions- und Reflexions-Frequenzgänge des Verschachtelers 22 mit den Mitten-Wellenlängen λ₁, λ₃, λ₅ bzw. λ₂, λ₄ ausgerichtet sind, werden die gefilterten optischen Signale, wie in 4a und 4b gezeigt, durch den Verschachteler 22 ein zweites Mal gefiltert. Die Bandbreite der Kanäle wird dadurch weiter auf einen solchen Grad verringert, dass Kanal-Nebensprechen fast komplett beseitigt wird. In dem verschachtelten optischen Signal haben die Kanäle den gleichen Abstand. Dies kann nur erreicht werden, wenn einerseits der Abstand zwischen benachbarten Kanälen CHi und CHi+1 gleich der Hälfte des Kanalabstandes im ersten oder zweiten optischen Signal zwischen aufeinander folgenden Kanälen CHi und CHi+2 ist. Andererseits ist es erforderlich, dass die Transmissions- und Reflexions-Frequenzgänge von Verschachteler 22 exakt auf die Mitten-Wellenlängen λ₁, λ₂, λ₃, ... justiert sind.
Der optische Verschachteler 10 oder 10' erlaubt jedoch die Verschachtelung optischer Signale sogar in den Fällen, wenn die oben erwähnten Anforderungen nicht erfüllt sind.
Die 6a und 6b zeigen ähnliche Graphen wie die 3a und 3b, aber mit Mitten-Wellenlängen λ₁, λ₃, λ₅ und λ₂, λ₄, die nicht mit den Transmissions- und Reflexions-Frequenzgängen des Verschachtelers 22 ausgerichtet sind. Wie durch einen Pfeil 41 in 6a angezeigt, sind die Mitten-Wellenlängen λ₁, λ₃ und λ₅ des ersten optischen Signals verglichen mit einer Mitten-Wellenlänge Λ₁ des Transmissions-/Reflexions-Frequenzgangs des Verschachtelers 22 um einen Wert Δλ₁ zu größeren Wellenlängen verschoben. Das zweite optische Signal wurde im Spektralbereich um den Wert –Δλ₂ verschoben, d.h. zu kleineren Wellenlängen, so dass die Mitten-Wellenlänge λ₂ nicht mehr mit der Mitten-Wellenlänge Λ₂ des Transmissions-/Reflexions-Frequenzgangs des optischen Verschachtelers 22 ausgerichtet ist. Wenn beide optischen Signale im optischen Verschachteler 22 verschachtelt werden, ohne die abstimmbaren optischen Filter 18, 20 zu durchlaufen, ist wegen der Überlappung der benachbarten Kanäle ein beträchtliches Nebensprechen unvermeidbar.
Da beide optischen Filter 18 und 20 abstimmbar sind, ist es nun möglich, die Durchlassband-Frequenzen 32, 34, 36 um den Wert Δλ₁ zu verschieben, um eine Ausrichtung mit den Kanälen CH1, CH3 und CH5 zu erreichen. Dasselbe gilt für die Durchlassbänder 38 und 40 des zweiten Filters 20, wie in 6b gezeigt. In den 6a und 6b werden zum Vergleich Durchlassbänder 32 und 38, die nicht verschoben wurden, durch dünne gestrichelte Linien gezeigt.
7a zeigt die spektrale Intensitätsverteilung des ersten Eingangssignals, wie in 6a gezeigt, nachdem es durch das erste optische Filter 18 gefiltert wurde. Diese Verteilung ist um den Wert Δλ₁ verschoben, wobei die Bandbreite der gefilterten Signale durch die Verschiebung der Durchlassband-Frequenzen des optischen Filters 18 nicht beeinflusst wurde.
7b zeigt die spektrale Intensitätsverteilung des zweiten Eingangssignals, wie in 6b gezeigt, nachdem es durch das erste optische Filter 20 gefiltert wurde. Diese Verteilung ist um den Wert –Δλ₂ verschoben, und wieder wurde die Bandbreite der gefilterten Signale nicht beeinflusst.
8 zeigt die spektrale Intensitätsverteilung der verschachtelten optischen Signale aus 7a und 7b am Ausgangsanschluss 16 des Verschachteler-Schaltkreises 10 oder 10'. Die resultierende Intensitätsverteilung ist in dem Sinne unregelmäßig, dass die Kanäle CH1, CH2,... CH5 nicht mehr den gleichen Abstand haben. Stattdessen sind die Kanäle in Paaren angeordnet, wobei jedes Paar vom folgenden Paar um die Periodizität der Eingangssignale getrennt ist. Im Vergleich zu 5 erhöht sich das Nebensprechen zwischen einem solchen Paar von Kanälen leicht, aber die Kanal-Überlappung ist weiterhin klein.
Somit erlaubt der Verschachteler-Schaltkreis 10 oder 10' die Verschachtelung von ersten und zweiten optischen Signalen, wovon jedes eine Vielzahl von optischen Kanälen mit gleichem Abstand umfasst, sogar in den Fällen, in denen die Mitten-Wellenlänge der optischen Kanäle nicht exakt mit den vorher zugewiesenen Filterfunktionen des Verschachtelers übereinstimmt.
Es muss nicht erwähnt werden, dass zusätzliche Flexibilität erreicht werden kann, wenn nicht nur die ersten und zweiten Filter 18, 20, sondern auch der Verschachteler 22 abstimmbar ist. Die Filterfunktionen von Verschachteler 22, wie in 7a, 7b gezeigt, können dann verschoben werden. Dies ändert die globale Filterfunktion des Verschachteler-Schaltkreises 10 oder 10' und daher die Intensitätsverteilung, wie in 5 oder 8 gezeigt.
In 9 wird ein Entschachteler-Schaltkreis in seiner Gesamtheit durch die Referenznummer 42 bezeichnet. Der Entschachteler 42 enthält dieselben Teile wie der in 2 gezeigte Verschachteler 10'. Nur die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse sind vertauscht. Somit hat Entschachteler 42 nur einen Eingangsanschluss 44, der an Verschachteler 22 angeschlossen ist, und zwei Ausgangsanschlüsse 46 und 48, die an erste und zweite Verschachteler 18' bzw. 20' angeschlossen sind. Entschachteler 10' ist zum Entschachteln von optischen Signalen geeignet, deren optische Kanäle nicht den gleichen Abstand haben, wie in 8 gezeigt.

Claims

Verschachteler-Schaltkreis zum Verschachteln von optischen Signalen, der Folgendes umfasst: – Einen ersten Eingangsanschluss (12); – Einen zweiten Eingangsanschluss (14); – Einen Ausgangsanschluss (16); – Ein erstes optisches Filter (18, 18'), das eine erste Filterfunktion mit periodischen Durchlassbändern (32, 34, 36) hat und an den ersten Eingangsanschluss (12) angeschlossen ist; – Ein zweites optisches Filter (20, 20'), das eine zweite Filterfunktion mit periodischen Durchlassbändern (38, 40) hat und an den zweiten Eingangsanschluss (14) angeschlossen ist; – Einen optischen Verschachteler (22), der Folgendes umfasst: – Einen Multiplex-Anschluss (23), der an den Ausgangsanschluss (16) angeschlossen ist; –Einen ersten Demultiplex-Anschluss (24), der über das erste optische Filter (18, 18') an den ersten Eingangsanschluss (12) angeschlossen ist, und – Einen zweiten Demultiplex-Anschluss (26), der über das zweite optische Filter (20, 20') an den zweiten Eingangsanschluss (14) angeschlossen ist; worin mindestens eines der optischen Filter (18, 20; 18', 20') abstimmbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine der optischen Filter (18, 20; 18', 20') so abstimmbar ist, dass die Durchlassbänder (32, 34, 36, 38, 40) gemeinsam verschoben werden können, ohne die Periodizität der Filterfunktion zu ändern, und das erste und zweite optische Filter (18, 20; 18', 20') beide so angepasst sind, dass sie die Bandbreite der optischen Signale verringern, die von den jeweiligen Filtern (18, 20; 18', 20') gefiltert werden.
Verschachteler-Schaltkreis gemäß Anspruch 1, worin das mindestens eine der optischen Filter (18, 20; 18', 20') so abgestimmt ist, dass die erste Filterfunktion bezogen auf die zweite Filterfunktion einen Versatz um einen Wert hat, der sich von der Hälfte eines Durchlassband-Abstandes unterscheidet, den die Durchlassbänder der ersten und der zweiten Filterfunktion voneinander entfernt sind.
Verschachteler-Schaltkreis gemäß Anspruch 1 oder 2, worin das mindestens eine der optischen Filter ein abstimmbarer optischer Verschachteler (18', 20') ist, von dem nur ein Demultiplex-Anschluss (12, 14) benutzt wird.
Verschachteler-Schaltkreis gemäß Anspruch 3, worin Temperatureinstellungs-Mittel (28, 30) zur Einstellung der Temperatur des abstimmbaren optischen Verschachtelers (18', 20') bereitgestellt werden.
Verschachteler-Schaltkreis gemäß einem der vorherigen Ansprüche, worin der optische Verschachteler (22'), der an das erste und das zweite optische Filter (18', 20') angeschlossen ist, auch so abstimmbar ist, dass seine Durchlassbänder gemeinsam verschoben werden können, ohne die Periodizität seiner Filterfunktion zu ändern.
Entschachteler-Schaltkreis zum Entschachteln eines optischen Signals, das eine Vielzahl gemultiplexter optischer Kanäle aufweist, der Folgendes umfasst: – Einen Eingangsanschluss (44); – Einen ersten Ausgangsanschluss (46); – Einen zweiten Ausgangsanschluss (48); – Ein erstes optisches Filter (18, 18'), das eine erste Filterfunktion mit periodischen Durchlassbändern (32, 34, 36) hat und an den ersten Ausgangsanschluss (46) angeschlossen ist; – Ein zweites optisches Filter (20, 20'), das eine zweite Filterfunktion mit periodischen Durchlassbändern (38, 40) hat und an den zweiten Ausgangsanschluss (48) angeschlossen ist; – Einen optischen Entschachteler (22), der Folgendes umfasst: – Einen Multiplex-Anschluss (23), der an den Eingangsanschluss (44) angeschlossen ist; – Einen ersten Demultiplex-Anschluss (24), der über das erste optische Filter (18, 18') an den ersten Ausgangsanschluss (46) angeschlossen ist, und – Einen zweiten Demultiplex-Anschluss (26), der über das zweite optische Filter (20, 20') an den zweiten Ausgangsanschluss (48) angeschlossen ist; worin mindestens eines der optischen Filter (18, 20; 18', 20') abstimmbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine der optischen Filter (18, 20; 18', 20') so abstimmbar ist, dass die Durchlassbänder (32, 34, 36, 38, 40) gemeinsam verschoben werden können, ohne die Periodizität der Filterfunktion zu ändern, und das erste und zweite optische Filter (18, 20; 18', 20') beide so angepasst sind, dass sie die Bandbreite der optischen Signale verringern, die von den jeweiligen Filtern (18, 20; 18', 20') gefiltert werden.
Verfahren zum Verschachteln eines ersten und eines zweiten optischen Signals, von denen jedes eine Vielzahl von gemultiplexten Kanälen (CH1, CH2, CH3, CH4, CH5) aus Licht aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Filtern des ersten optischen Signals mit einem ersten optischen Filter (18, 18'), das eine erste Filterfunktion mit periodischen Durchlassbändern (32, 34, 36) hat; – Filtern des zweiten optischen Signals mit einem zweiten optischen Filter (20, 20'), das eine zweite Filterfunktion mit periodischen Durchlassbändern (38, 40) hat; – Abstimmung mindestens eines der optischen Filter (18, 20; 18', 20'); – Kombination der gefilterten optischen Signale in einem optischen Verschachteler (22), um ein drittes optisches Signal zu erhalten , das eine Vielzahl von verschachtelten gemultiplexten Kanälen (CH1, CH2, CH3, CH4, CH5) aus Licht aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine der optischen Filter (18, 20; 18', 20') so abgestimmt wird, dass seine Frequenzen der Durchlassbänder mit der Vielzahl der gemultiplexten Kanäle (CH1, CH3, CH5; CH2, CH4) des entsprechenden ersten oder zweiten optischen Signals ausgerichtet sind, wodurch die Durchlassband-Frequenzen gemeinsam verschoben werden, ohne die Periodizität der Filterfunktion zu ändern, und die Bandbreite des ersten und zweiten optischen Signals wird durch die entsprechende Filterung mit den ersten und zweiten optischen Filtern (18, 20; 18', 20') verringert.
Verfahren gemäß Anspruch 7, worin das mindestens eine optische Filter ein abstimmbarer optischer Verschachteler (18, 20') ist, von dem nur ein Demultiplex-Anschluss benutzt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 8, worin der optische Verschachteler (22) durch Einstellung seiner Temperatur abgestimmt wird.
Verfahren zum Entschachteln eines optischen Signals, das eine Vielzahl von verschachtelten gemultiplexten Kanälen (CH1, CH2, CH3, CH4, CH5) aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Trennen des optischen Signals in einem optischen Entschachteler (22), um ein erstes und ein zweites entschachteltes optisches Signal zu erhalten, von denen jedes eine Vielzahl von gemultiplexten Kanälen (CH1, CH3, CH5; CH2, CH4) aufweist; – Filtern des ersten entschachtelten optischen Signals mit einem ersten optischen Filter (18, 18'), das eine erste Filterfunktion mit periodischen Durchlassbändern hat; – Filtern des zweiten entschachtelten optischen Signals mit einem zweiten optischen Filter (20, 20'), das eine zweite Filterfunktion mit periodischen Durchlassbändern (38, 40) hat; – Abstimmung mindestens eines der optischen Filter (18, 20; 18', 20'); dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine der optischen Filter (18, 20; 18', 20') so abgestimmt wird, dass seine Frequenzen der Durchlassbänder mit der Vielzahl der gemultiplexten Kanäle (CH1, CH3, CH5; CH2, CH4) der entsprechenden ersten oder zweiten entschachtelten optischen Signale ausgerichtet sind, wodurch die Durchlassband-Frequenzen gemeinsam verschoben werden, ohne die Periodizität der Filterfunktion zu ändern, und die Bandbreite des ersten und zweiten entschachtelten optischen Signals wird durch wiederholte Filterung mit den ersten und zweiten optischen Filtern (18, 20; 18', 20') verringert.