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Die
vorliegende Erfindung betrifft die optische Signalübertragung
und spezieller eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen
einer Mehrzahl von Datensignalen (Kommunikationskanälen). Insbesondere
betrifft die Erfindung die optische Signalübertragung zur Nutzung in optischen DWDM(dichter
Wellenlängenmultiplex)-Telekommunikationsnetzen.
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Wie
bekannt ist, wird in optischen DWDM-Telekommunikationsnetzen eine
Mehrzahl (typischerweise 40, 80, 160 oder mehr) von Kommunikationskanälen übertragen,
indem ein jeweiliger optischer Träger, der ein diskretes Wellenband
aufweist, moduliert wird und dann die mehreren modulierten optischen
Träger
(WDM-Strahlung) über
eine einzige optische Faser übertragen
werden. Typischerweise wird jeder modulierte optische Träger durch
Amplituden(Intensitäts)-Modulation
eines optischen Dauerstrich(CW)-Trägers erzeugt, welcher von einem
jeweiligen Laser unter Nutzung eines jeweiligen optischen Modulators
(z. B. eines optischen Mach-Zehnder-Modulators) erzeugt wird.
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Es
ist außerdem
bekannt, einen weiteren jeweiligen optischen Modulator/Modulatoren
zur Modulation (z. B. Phasenmodulation oder Impulsformung) jedes
der modulierten Träger
zu integrieren, bevor diese kombiniert (gemultiplext) werden, um
die WDM-Strahlung zur Übertragung
zu bilden.
US 5,946,119 offenbart
eine solche Übertragungsvorrichtung,
in welcher jeder Sender drei zusätzliche Modulatoren
beinhaltet, um die Phase, Amplitude und Polarisation des modulierten
Trägers
weiter zu modulieren, bevor die Träger gemultiplext werden, um
die WDM-Strahlung zu bilden. Die weitere Modulierung der Phase,
Amplitude und Polarisation jedes Trägers unabhängig für jeden Träger macht es möglich, jeden
Träger
unabhängig
zu optimieren. Die Steuerung einer solchen Übertragungsvorrichtung ist komplex,
aufgrund der großen
Anzahl optischer Modulatoren, die insbesondere für Netze mit 80 oder mehr Kanälen beteiligt
sind. Außerdem
sind diese aufgrund der großen
Anzahl von Modulatoren teuer.
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Die
vorliegende Erfindung ist entstanden in dem Bestreben, eine verbesserte
optische Übertragungsvorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, die zumindest teilweise die Einschränkungen der bekannten Anordnungen überwindet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine optische Signalübertragungsvorrichtung zum Übertragen
einer Mehrzahl von Datensignalen zur Verfügung gestellt, welche umfasst:
eine Mehrzahl von Eingangseinrichtungen zum Empfangen eines jeweiligen
der Datensignale und zum Weiterleiten des jeweiligen Datensignals
mit einer regulierten Phase und mit einer regulierten Datenrate;
eine Mehrzahl von optischen Trägererzeugungseinrichtungen
zum Erzeugen einer Mehrzahl von optischen Trägern mit unterschiedlichen
Wellenlängen;
eine Mehrzahl von ersten Modulationseinrichtungen, die jeweils zur
Modulation eines jeweiligen der optischen Träger mit einem jeweiligen Datensignal
vorgesehen sind, um ein erstmoduliertes optisches Trägersignal
bereitzustellen; und eine optische Signalführungseinrichtung, die eine
Mehrzahl von Eingangsanschlüssen
aufweist, wobei jeder Anschluss zum Empfangen eines jeweiligen der
erstmodulierten optischen Trägersignale und
zum Weiterleiten desselben zu dem Ausgangsanschluss der Einrichtung
vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch:
weitere Modulationseinrichtungen zum weiteren Modulieren jedes der
erstmodulierten optischen Trägersignale
in Abhängigkeit
von einem Takt, um eine Mehrzahl von weiter modulierten optischen
Trägersignalen
bereitzustellen; sowie eine Rückkopplungsanordnung,
welche die optische Signalführungseinrichtung
einschließt,
zum Zurückführen eines
Anteils jedes der weiter modulierten optischen Trägersignale
zu einer jeweiligen der Eingangseinrichtungen, zum Regulieren der
Phase und der Rate, mit welcher die Eingangseinrichtungen das Datensignal
an die ersten Modulationseinrichtungen weiterleiten, und zwar in Abhängigkeit
von der weiteren Modulation, um dadurch jedes Eingangsdatensignal
mit dem Takt zu synchronisieren, und wobei die optische Signalführungseinrichtung
dazu vorgesehen ist, den Anteil jedes der weiter modulierten Signale,
der an deren Ausgang eingespeist wird, zu einem jeweiligen Eingangsanschluss
weiterzuleiten, und zwar entlang eines Weges, der von der Wellenlänge des
jeweiligen der weiter modulierten Signale abhängt, sodass zu jeder Eingangseinrichtung
ein Anteil desjenigen weiter modulierten optischen Trägersignals
zurückgeführt wird,
welches eine Trägerwellenlänge aufweist, die
der Wellenlänge
jenes Trägers
entspricht, der durch das von der Eingangseinrichtung gelieferte
Datensignal erstmoduliert wird.
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Die
vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass jedes der Datensignale
mit einem Minimum an zusätzlichen
Komponenten mit dem Takt synchronisiert werden kann, nämlich mit
einem einzigen weiteren optischen Modulator und der optischen Signalführungseinrichtung,
um einen jeweiligen Rückkopplungsweg
zu jeder Eingangseinrichtung bereitzustellen. Die Synchronisation
jedes Datensignals ist vorteilhaft in der Hinsicht, als sie ermöglicht,
dass die Modulation für
jedes Datensignal im Bitfensterzentrum erfolgt, wodurch es möglich wird,
einen einzigen weiteren Modulator zur Impulsformung aller modulierten
Träger
zu verwenden. Im Gegensatz dazu wird bei der bekannten Übertragungsvorrichtung
ein weiterer jeweiliger Modulator genutzt, um eine Impulsformung
eines jeweiligen der mehreren modulierten optischen Träger zu bewirken.
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Vorzugsweise
umfasst die Vorrichtung ferner: eine Mehrzahl von ersten optischen
Richtungskopplern, die jeweils derart geschaltet sind, dass sie ein
jeweiliges der erstmodulierten optischen Trägersignale zu dem jeweiligen
Eingangsanschluss der optischen Signalführungseinrichtung weiterleiten
und dass sie die durch die Rückkopplungsanordnung
herangeführten
Signale von dem Eingangsanschluss der optischen Signalführungseinrichtung
zu der jeweiligen Eingangseinrichtung weiterleiten; sowie einen
zweiten optischen Richtungskoppler, welcher derart geschaltet ist,
dass er die mehreren erstmodulierten Trägersignale von dem Ausgangsanschluss der
optischen Signalführungseinrichtung
zu den weiteren Modulationseinrichtungen weiterleitet und dass er
die durch die Rückkopplungsanordnung
herangeführten
Signale zu dem Ausgangsanschluss der optischen Signalführungseinrichtung
weiterleitet.
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Geeigneterweise
sind die optischen Richtungskoppler polarisationsabhängige Koppler,
die in einer Richtung als Strahlteilereinrichtungen und in der entgegengesetzten
Richtung als Strahlkombinationseinrichtungen arbeiten. Bei solchen
Kopplern umfasst die Vorrichtung vorteilhafterweise ferner: Einrichtungen
auf dem Rückkopplungsweg
zwischen den weiteren Modulationseinrichtungen und dem zweiten optischen
Richtungskoppler, zum Bereitstellen einer Drehung der Polarisation
von Signalen, die auf dem Weg geführt werden, um 90°. Vorzugsweise umfasst
ein solcher Rückkopplungsweg
eine die Polarisation aufrechterhaltende optische Faser, in welche
eine Verwindung um 90° eingebracht
ist.
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Alternativ
können
die ersten und der zweite optische Richtungskoppler optische Zirkulatoren sein,
in welchem Fall der Rückkopplungsweg
keine Drehung der Polarisation von auf dem Rückkopplungsweg geführten Signalen
um 90° einzubringen braucht.
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Vorzugsweise
umfasst die optische Signalführungseinrichtung
einen Arrayed Waveguide(AWG)-Router.
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Bei
einer Anordnung umfasst die weitere Modulationseinrichtung einen
Impulsformungsmodulator.
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Bei
einer alternativen Anordnung umfasst die weitere Modulationseinrichtung
einen Phasenmodulator.
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Bei
einer weiteren alternativen Anordnung umfasst die weitere Modulationseinrichtung
einen Impulsformungsmodulator, der in Reihe mit einem Phasenmodulator
geschaltet ist.
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Vorzugsweise
umfasst die Eingangseinrichtung einen Pufferspeicher, welcher Eingangssignaldaten
speichern kann und die Signaldaten mit der regulierten Rate weiterleiten
kann.
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Erfindungsgemäß wird außerdem ein
Verfahren zum Übertragen
einer Mehrzahl von Datensignalen zur Verfügung gestellt, welches umfasst:
Modifizieren der Phase und Rate jedes der mehreren Datensignale
unter Nutzung einer jeweiligen Eingangseinrichtung, um jedes der
mehreren Datensignale mit einer regulierten Phase und mit einer
regulierten Rate weiterzuleiten; Erzeugen einer Mehrzahl von optischen
Trägersignalen
mit unterschiedlichen Wellenlängen;
Modulieren jedes der mehreren optischen Trägersignale mit einem jeweiligen
der Datensignale, um eine Mehrzahl von erstmodulierten optischen
Trägersignalen
bereitzustellen; Weiterleiten jedes der mehreren erstmodulierten
optischen Trägersignale zu
jeweiligen Eingangsanschlüssen
einer optischen Signalführungseinrichtung;
Durchführen
der mehreren erstmodulierten optischen Trägersignale durch die optische
Signalführungseinrichtung
zu deren Ausgangsanschluss; wobei das Verfahren gekennzeichnet ist
durch: weiteres Modulieren jedes der erstmodulierten optischen Trägersignale
mit einer festgelegten Taktrate; Übertragen der weiter modulierten
optischen Trägersignale;
Rückkoppeln
eines Anteils jedes der weiter modulierten optischen Trägersignale
zu einer jeweiligen der Eingangseinrichtungen unter Nutzung der
optischen Signalführungseinrichtung,
welche den Anteil jedes der weiter modulierten Signale, der an deren
Ausgang eingespeist wird, zu dem jeweiligen Eingangsanschluss weiterleitet,
und zwar entlang eines Weges, der von der Wellenlänge des
jeweiligen der weiter modulierten Signale abhängt, sodass zu jeder Eingangseinrichtung ein
Anteil desjenigen weiter modulierten optischen Trägersignals
zurückgeführt wird,
welches eine Trägerwellenlänge aufweist,
die der Wellenlänge
jenes Trägers
entspricht, der durch das von der Eingangseinrichtung gelieferte
Datensignal erstmoduliert wird; und Regulieren der Phase und Rate,
mit welcher die Eingangseinrichtung das Datensignal weiterleitet,
in Abhängigkeit
von der weiteren Modulation, um dadurch jedes Eingangsdatensignal
mit dem Takt zu synchronisieren.
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Eine
optische Signalübertragungsvorrichtung
entsprechend der Erfindung soll nun lediglich beispielshalber unter
Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben werden, welche
eine schematische Darstellung einer optischen WDM(Wellenlängenmultiplex)-Signalübertragungsvorrichtung
zum Übertragen
einer Mehrzahl von elektrischen Datensignalen ist, um eine entsprechende optische
WDM-Ausgangsstrahlung zu erzeugen.
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Nehmen
wir auf die anhängende
Zeichnung Bezug, so umfasst die optische WDM-Signalübertragungsvorrichtung
eine Mehrzahl n von Dateneingangsanschlüssen i/p – 1 bis i/p – n zum
Empfangen eines jeweiligen elektrischen Dateneingangssignals Daten – 1 bis
Daten – n.
Jeder Dateneingangsanschluss i/p – 1 bis i/p – n ist
mit einem jeweiligen Erstmodulationsschaltungsblock 100a bis 100n verknüpft.
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Die
Bestandteile und Verbindungen des Erstmodulationsschaltungsblocks 100a,
der mit dem Eingangssignal Daten – 1 verknüpft ist, sollen nun beschrieben
werden.
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Der
Dateneingangsanschluss i/p – 1
ist durch einen Signaleingangsanschluss einer Vorwärtsfehlerkorrektur(FEC)-Schaltung 1 gegeben,
welche einen Steuereingangsanschluss 1b aufweist, über welchen
die FEC-Schaltung 1 mit einem externen Steuersignal/Takt
synchronisiert wird. Der Ausgangsanschluss der FEC-Schaltung 1 ist
mit dem Signaleingangsanschluss eines Verstärkers 2 verbunden.
Der Ausgangsanschluss des Verstärkers 2 ist
mit einem Modulationssignal-Eingangsanschluss eines optischen Modulators 3 (z.
B. eines optischen Mach-Zehnder-Modulators)
verbunden, welcher einen Eingangsanschluss für ein optisches Trägersignal
aufweist, der über
ein variables optisches Dämpfungsglied
(VOA) 5 mit einem wellenlängenstarren DFB(Distributed
Feedback)-Laser 4 verbunden ist. Der Ausgangsanschluss
des optischen Modulators 3 ist mit einem Signaleingangsanschluss
einer Mehrwegeführungssteuerschaltung 6 verbunden,
und der Ausgangsanschluss der Mehrwegeführungssteuerschaltung 6 ist
mit einem ersten Anschluss eines ersten Polarisationsstrahlteilers/Kombinators
(PBS) 8 verbunden. Der PBS 8 weist einen ersten
Ausgangsanschluss auf, welcher einen optischen Ausgang des Erstmodulationsschaltungsblocks 100a darstellt,
sowie einen zweiten Ausgangsanschluss, der über ein PLL (Phasenregel kreis)-Element 7 mit
dem Steuereingangsanschluss 1b der FEC 1 verbunden
ist.
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Der
optische Ausgang jedes Erstmodulationsschaltungsblocks ist mit einem
jeweiligen Eingangsanschluss 15a bis 15n eines
optischen Multiplexers 15 verbunden. Der Ausgangsanschluss
des optischen Multiplexers 15 ist mit einem ersten Anschluss
eines zweiten Polarisationsstrahlteilers/Kombinators (PBS) 16 verbunden,
wobei ein zweiter Anschluss desselben mit einem Signaleingangsanschluss
eines optischen Impulsformungsmodulators 13 verbunden ist.
Der optische Signalausgangsanschluss des Impulsformungsmodulators 13 ist
mit einem Signaleingangsanschluss eines optischen Phasenmodulators 14 verbunden,
dessen Ausgangsanschluss als Ausgangsanschluss der Übertragungsvorrichtung
dient. Der Ausgangsanschluss eines Steuertaktoszillators 9 ist über einen
Verstärker 11 mit
einem elektrischen Steueranschluss des Impulsformungsmodulators 13 verbunden.
Der Ausgangsanschluss des Steuertaktoszillators 9 ist außerdem über eine
Frequenzverdopplungsschaltung 10 und einen Verstärker 12 mit
dem Steueranschluss des Phasenmodulators 14 verbunden.
Ein optischer Rückkopplungsweg 17 verläuft von
dem Ausgangsanschluss des Phasenmodulators 14 zu einem
dritten Anschluss des zweiten PBS 16. Der optische Rückkopplungsweg 17 bringt
eine Drehung um 90° in die
Polarisationsebene eines den Weg durchlaufenden optischen Signals
ein. Vorzugsweise umfasst der Rückkopplungsweg 17 eine
die Polarisation aufrechterhaltende optische Faser, in welche eine
Verwindung um 90° eingebracht
worden ist.
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Wie
beschrieben weist der optische Multiplexer 15 eine Mehrzahl
von Signaleingangsanschlüssen 15a, 15b, 15c
... 15n auf, die jeweils mit einem jeweiligen Erstmodulationsschaltungsblock 100a, 100b,
... 100n gekoppelt sind. Der Multiplexer 15 kombiniert
(multiplext) passiv die mehreren optischen Eingangssignale unterschiedlicher
Wellenlängen,
die an den Signaleingangsanschlüssen 15a, 15b, 15c
... 15n eingespeist werden, und sendet das kombinierte WDM-Signal
an seinen einzigen Ausgangsanschluss weiter. Im Gegensatz dazu folgt
ein in den einzigen Ausgangsanschluss des Multiplexers 15 eingespeistes
optisches Signal einem Weg, der durch die Wellenlänge des
optischen Signals bestimmt wird, und erreicht einen der Wellenlänge des optischen
Signals entsprechenden Eingangsanschluss. Der optische Multiplexer 15 arbeitet
somit in dieser umgekehrten Richtung als ein Demultiplexer.
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Wie
beschrieben bilden die FEC-Schaltung 1, die PLL-Schaltung 7,
der Verstärker 2,
der optische Modulator 3, der wellenlängenstarre DFB-Laser 4, das
VOA 5, die Mehrwegeführungssteuerschaltung 6 und
der PBS 8 einen Erstmodulationsschaltungsblock 100a,
wie er innerhalb der gestrichelten Linien gezeigt ist, und weitere
Erstmodulationsschaltungsblöcke,
die durch den gestrichelten Kasten 100n repräsentiert
werden, sind mit den anderen Signaleingangsanschlüssen 15b, 15c
... 15n des optischen Multiplexers 15 verbunden. Die
Erstmodulationsschaltungsblöcke 100a
... 100n sind unabhängig voneinander
und können
bedarfsweise hinzugefügt werden.
Die Erstmodulationsschaltungsblöcke
sind vorteilhafterweise als Leiterplatten hergestellt, die einen
elektrischen Eingangsanschluss und einen optischen Ausgangsanschluss,
der mit einem jeweiligen optischen Eingangsanschluss des Multiplexers 15 verbunden
werden kann, aufweisen. Weitere Erstmodulationsschaltungsblöcke 100n brauchen
nicht aufeinanderfolgende Positionen in Bezug auf die Eingangsanschlüsse 15b
... 15n des Multiplexers 15 zu belegen.
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Der
optische Multiplexer/Demultiplexer 15 ist vorzugsweise
ein AWG(Arrayed Waveguide)-Router, der passiv ist und eine beträchtliche
Anzahl, sagen wir einige hundert, von Eingangsanschlüssen aufweist.
Dem AWG-Router ist die Charakteristik eigen, dass der Weg, den das
diesen durchlaufende Licht nimmt, von der Wellenlänge des
Lichts abhängt,
und infolgedessen sind die Eingänge
eines solchen Bauelements wellenlängenspezifisch. Für die vorliegende
Erfindung ist wichtig, dass ein optisches Signal, das in den Ausgangsanschluss
des Multiplexers 15 eingespeist wird, bestimmt durch die
Wellenlänge des
optischen Signals zu einem Eingangsanschluss läuft. Der AWG-Router kann aus
Glas hergestellt sein.
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Die
FEC-Schaltung 1 weist mehrere Pufferschaltungen auf, welche
die Eingangsdatenelemente speichern (puffern) können. Die gespeicherten Datenelemente
werden unter Steuerung eines Taktsignals, das in den Steuereingangsanschluss 1b der FEC-Schaltung 1 eingespeist
wird, an den Ausgangsanschluss der FEC-Schaltung 1 weitergesendet.
Die FEC-Schaltung 1 macht es möglich, eingehende Datenströme Daten – 1 bis
Daten – n
mit Phasen- und Frequenzverschiebungen um eine Standardrate herum – beispielsweise
die STM-64- oder OC-192-Datenrate – auf eine gemeinsame Taktrate umzusetzen.
Obgleich die FEC-Schaltung 1 sowohl die Funktion der Vorwärtsfehlerkorrektur
als auch die Funktion der Ratenumsetzung ausführt, können diese Funktionen getrennt
werden, sodass die Vorwärtsfehlerkorrektur
in einer Schaltung ausgeführt
wird, die nicht die Datenrate anpasst, und die Ratenumsetzung in
einer Schaltung ohne Fehlerkorrekturfähigkeit ausgeführt wird.
Die Reihenfolge, in welcher die beiden Funktionen ausgeführt werden,
ist unwesentlich, wenn getrennte Schaltungen verwendet werden.
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Die
Vorrichtung kann mit einem festen Leistungsausgangspegel von dem
DFB-Laser 4 betrieben werden, und somit folgt, dass das
VOA 5 für
die Vorrichtung nicht wesentlich ist.
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Die
Vorrichtung kann einen Impulsformungsmodulator allein oder einen
Phasenmodulator allein enthalten. Alternativ kann ein Amplituden-/Phasenmodulator
anstatt der beiden, dem Impulsformungsmodulator 13 und
dem Phasenmodulator 14, verwendet werden.
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Die
Mehrwegeführungsschaltung 6 ist
nicht wesentlich für
die Vorrichtung in der Hinsicht, als sie eine Sicherheitsfunktion
ausführt,
indem sie eine Umschaltung von einem Hauptfaserweg zu einem anderen
Faserweg für
den Fall, dass ein Fehlerzustand auf dem Hauptfaserweg auftritt,
ausführt.
Der PBS 8 hat die Funktion, Eingangssignale an seinem ersten
Anschluss zu seinem zweiten Anschluss, wobei dieser als ein Ausgangsanschluss
wirkt, weiterzuleiten, und außerdem
Eingangssignale an seinem zweiten Anschluss, wobei dieser als ein
Eingangsanschluss wirkt, an seinen dritten Anschluss, der als ein Ausgangsanschluss
wirkt, weiterzuleiten. Der PBS 16 funktioniert in ähnlicher
Weise wie der PBS 8, indem er Signale von seinem ersten
zu seinem zweiten Anschluss weiterleitet und außerdem von seinem zweiten Anschluss,
wobei dieser als ein Eingangsanschluss wirkt, an seinen dritten
Anschluss. Die PBS 8, 16 lenken optische Signale
in Abhängigkeit
von deren Polarisationszustand.
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Die
Drehung um 90° in
der Polarisationsebene der optischen Energie in der in Bezug auf
die Vorwärtsrichtung
umgekehrten Richtung durch den PBS 8 und den PBS 16 ist
erforderlich, damit der PBS 8 und der PBS 16 die
Rückenergie
von der Vorwärtsenergie
trennen können.
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Der
PBS 8 und der PBS 16 können durch optische Signalzirkulatoren
ersetzt werden, in welchem Falle der optische Rückkopplungsweg 17 keine
Drehung der Polarisation des Rückkopplungssignals
von dem Ausgang der Vorrichtung um 90° bereitzustellen braucht.
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Die
Funktionsweise der optischen Übertragungsvorrichtung
soll nun unter Bezugnahme auf ein an den Eingangsanschluss i/p – 1 angelegtes
Datensignal beschrieben werden. Das elektrische Datensignal Daten – 1 kommt
mit 9,953 Gb/s an dem Signaleingangsanschluss i/p – 1 an und
empfängt
zusätzliche
Bits für
die Vorwärtsfehlerkorrektur
in der FEC-Schaltung 1, was die Datenrate auf 10,66 Gb/s bringt,
und zwar unter der Taktung des Steuertaktoszillators 9 über die
Rückkopplungsverbindung
zu dem Steuereingangsanschluss 1b der FEC-Schaltung 1.
Dieses elektrische Datensignal wird von dem Verstärker 2 verstärkt, und
das verstärkte
Signal wird genutzt, um den optischen Modulator 3 zu steuern. Ein
optisches Trägersignal
mit einer ausgewählten Wellenlänge λ1 wird
von dem wellenlängenstarren DFB-Laser 4 erzeugt,
und der Pegel des optischen Trägersignals
wird von dem VOA 5 angepasst, bevor dieses in den optischen
Modulator 3 eintritt, wo das optische Signal durch das
Datensignal mit 10,66 Gb/s amplitudenmoduliert wird. Der modulierte
optische Träger
von dem Modulator 3 läuft
zu der Mehrwegeführungsschaltung 6,
von welcher aus es über den
PBS 8 zu seinem entsprechenden Eingangsanschluss 15a des
Multiplexers 15 läuft.
Der modulierte optische Träger
läuft zu
dem einzigen Ausgangsanschluss des Multiplexers 15 entlang
eines optischen Weges, der, wie zuvor angegeben, durch dessen Wellenlänge bestimmt
wird.
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Das
aus dem Ausgangsanschluss des Multiplexers 15 ausgegebene
optische Signal läuft
durch den PBS 16 hindurch, und die Form des Signals wird in
dem Impulsformungsmodulator 13 einer Impulsformung unterzogen.
Das den Impulsformungsmodulator 13 verlassende Signal wird
als nächstes
einer bestimmten Form der Phasenmodulation unterzogen, z. B. einer
Modulation, die einen Frequenz-Chirp bewirkt, um für eine chromatische
Dispersion während der
nachfolgenden Übertragung
der WDM-Strahlung über die Übertragungsfaser
vorzukompensieren, und zwar in dem Phasenmodulator 19.
Der Impulsformungsmodulator 13 ist mit dem Taktoszillator 9 durch die
Verbindung des Steuertaktoszillators 9 über den Verstärker 11 mit
dem Steueranschluss des Impulsformungsmodulators 13 synchronisiert.
Die Phase des Signals wird durch die Verbindung des Steuertaktoszillators 9 mit
dem Steueranschluss des Phasenmodulators 14 über die
Frequenzverdopplungsschaltung 10 und den Verstärker 12 an
die Phase des Steuertaktoszillators 9 angepasst.
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Das
Taktsignal für
die FEC 1 wird von dem Ausgangssignal aus dem Phasenmodulator 14 über eine
Rückkopplungsschaltung,
welche den optischen Rückkopplungsweg 17,
den PBS 16, den Multiplexer 15, den PBS 8 und
den PLL 7 umfasst, zurückgewonnen.
Durch dieses Taktsignal wird die Phase und die Rate der FEC 1 angepasst,
um jeden der Erstmodulationsschaltungsblöcke mit dem Steuertaktoszillator 9 zu
synchronisieren und dadurch sicherzustellen, dass die Modulation
für jedes
elektrische Dateneingangssignal in dem Bitfensterzentrum erfolgt.
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Die
Rückkopplungsschaltung
stellt im Wesentlichen eine vollständig optische Rückkopplungsschaltung
dar. Das Rückkopplungselement 17,
der PBS 16, der optische Multiplexer 15 und der
PBS 8 sind alles optische Elemente, und die Rückkopplungsschaltung
ist kompakt in der Hinsicht, als für diese nur das optische Rückkopplungselement 17 und
der PLL 7 als zusätzliche
Komponenten erforderlich sind. Der PLL 7 enthält natürlich eine
bestimmte Form der Umsetzung von optisch zu elektrisch, um das rückgekoppelte
optische Signal in ein elektrisches Signal umzusetzen, aus welchem
das Taktsignal abgeleitet werden kann.
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Durch
die Eigenschaft des Multiplexers/Demultiplexers 15, was
die Trennung von Signalen unterschiedlicher Wellenlängen betrifft,
die von dessen einzigem Ausgangsanschluss zu dessen Eingangsanschlüssen 15a
... 15n laufen, wird die Notwendigkeit separater Signalverbindungen
(Rückkopplungswege)
zwischen dem PBS 16 und den jeweiligen Polarisationsstrahlteilern/Kombinatoren
wie etwa dem PBS 8 vermieden.
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Die
Frequenz von 5,33 GHz, die für
den Steuertaktoszillator 9 genutzt wird, stellt eine mögliche Taktfrequenz
für die
Vorrichtung dar. Andere Taktfrequenzen können auch genutzt werden, und
im Allgemeinen wird die Taktfrequenz derart gewählt, dass der Impulsformungsmodulator 13 und
der Phasenmodulator 14 mit der Leitungsrate arbeiten, welche
durch die spezielle Anordnung des Systems, zu welchem die Vorrichtung
gehört,
diktiert wird.
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Die
optische Ausgangsfaser des Phasenmodulators 14 weist einen
Abzweig auf, von welchem aus ein Teil des WDM-Ausgangssignals über den Rückkopplungsweg 17 zurückgeführt wird.
Die Drehung der Polarisation um 90°, die durch den Rückkopplungsweg
eingebracht wird, macht es möglich, bei
Nutzung des PBS 16 und des PBS 8 zwischen den
vorwärts
laufenden und den zurückgeführten Signalen
zu unterscheiden. Die Nutzung eines Polarisationsstrahlteilers (PBS),
welcher optische Signale in Abhängigkeit
von ihrem Polarisationszustand lenkt, ermöglicht eine Kopplung des Rücksignals
mit niedriger Dämpfung.
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Die
Nutzung des Multiplexers 15 sowohl als Multiplexer als
auch als Demultiplexer trägt
den Vorwärts-
und Rücksignalen
mit einem Minimum an zusätzlichen
Komponenten Rechnung. Wie zuvor angegeben können der PBS 8 und
der PBS 16 durch optische Signalzirkulatoren ersetzt werden,
in welchem Fall es nicht notwendig ist, dass der optische Rückkopplungsweg 17 eine
Drehung der Polarisation um 90° einbringt.
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Analog
zu dem vorstehenden Fall für
das Signal, das an dem ersten Signaleingangsanschluss 15a des
Multiplexers 15 anliegt, laufen entsprechende weitere Signale,
die an dem zweiten, dritten ... n-ten Signaleingangsanschluss 15b, 15c
... 15n des Multiplexers 15 anliegen, durch
den Multiplexer 15 zwischen den Eingangsanschlüssen und
dem einzigen Ausgangsanschluss sowohl vorwärts als auch rückwärts entlang
von Wegen, die durch deren Wellenlängen bestimmt werden.
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Der
Rückkopplungsweg 17 nutzt
vorzugsweise eine bestehende Faseradapter-/Leiterplatte und erfordert
folglich keine neuen Verbindungen zwischen Leiterplatten.
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Wie
zuvor angegeben können
die Elemente 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 in
einer Einheit vorgesehen sein, die den Erstmodulationsschaltungsblock
für einen
bestimmten Kanal enthält,
und brauchen nur bereitgestellt zu werden, wenn der bestimmte Kanal
in der Vorrichtung enthalten ist. Diese Elemente können als
eine erste Einheit zusammengebaut werden, während der Rest der Vorrichtung
als eine zweite Einheit zusammengebaut wird. Die zweite Einheit enthält den Multiplexer 15,
den PBS 16, den Impulsformungsmodulator 13, den
Phasenmodulator 14, das Rückkopplungselement 17 und
die Taktungsbauteile 9, 10, 11 und 12,
wobei die erste und die zweite Einheit mittels mehrerer optischer
Verbindungen, die den Eingangsanschlüssen des Multiplexers 15 entsprechen,
miteinander verbunden werden.
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Die
optische Signalübertragungsvorrichtung ist
insbesondere geeignet für
eine Übertragung,
welche die zustandswechselcodierte (RZ – Rückkehr-zu-Null) Datenerzeugung
einschließt,
in Hochgeschwindigkeits-DWDM(dichter Wellenlängenmultiplex)Netzen, obgleich
in dem vorliegenden Beispiel das an dem Eingangsanschluss i/p – 1 anliegende elektrische
Eingangsdatensignal ein zustandscodiertes (NRZ – Nicht-Rückkehr-zu-Null) Datensignal ist. Die Ausrichtung
der Phasen der Ansteuersignale für den
Modulator 3 wird ausgeführt,
um sicherzustellen, dass die Modulation für jeden Kanal in der Mitte
des Bitfensters erfolgt. In der Vorrichtung wird der Impulsformungsmodulator 13,
der von allen Kanälen
gemeinsam genutzt wird, durch den Oszillator 9 mit festem
Steuertakt angesteuert, und die Datenkanäle werden über den optischen Rückkopplungsweg
zu dem FEC 1 mit dem Impulsformungsmodulator 13 ausgerichtet.
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In
einer optischen Signalübertragungsvorrichtung,
die 160 Wellenlängenkanäle betreiben
kann (d. h. n = 160), ist für
jeden Kanal ein optischer Modulator 3 erforderlich. Was
den Impulsformungsmodulator 13 und den Phasenmodulator 14 betrifft,
so wird bei einer vorteilhaften Anordnung, die auf der vorstehenden
Vorrichtung basiert, einer von jedem dieser Modulatoren für 40 Kanäle verwendet,
das heißt
der Multiplexer 15 weist 40 Eingangsanschlüsse auf,
was dazu führt,
dass vier Impulsformungsmodulatoren und vier Phasenmodulatoren für die insgesamt
160 Kanäle
benötigt
werden.
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Bekannte
optische Signalübertragsvorrichtungen,
die einen zu der Übertragungsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung äquivalenten
Betrieb zu leisten vermögen,
erfordern einen Modulator, einen Impulsformungsmodulator und einen
Phasenmodulator für
jeden Kanal, das heißt
herkömmlich
sind 160 Datenmodulatoren, 160 Impulsformungsmodulatoren und 160 Phasenmodulatoren
für einen
Betrieb mit 160 Kanälen
erforderlich. Die modulierten optischen Träger, die einen jeweiligen WDM-Kanal
repräsentieren,
werden dann zusammen gemultiplext, um das WDM-Ausgangssignal bereitzustellen.
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Die
optische Signalübertragungsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung ist insbesondere für einen Sender in einem faseroptischen Übertragungssystem
geeignet, und mehrere der Sender zusammen mit Schnittstellenbauelementen
leisten die Funktion eines Transponders, der in der Lage ist, das Mehrfache
der mehreren Datensignale zu übertragen.