DE69019846T2

DE69019846T2 - Optisches Übertragungssystem.

Info

Publication number: DE69019846T2
Application number: DE69019846T
Authority: DE
Inventors: Kenji Nakamura; Jun Nitta
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-03-09
Filing date: 1990-03-07
Publication date: 1995-12-07
Anticipated expiration: 2010-03-08
Also published as: EP0386736B1; DE69019846D1; US5309268A; EP0386736A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein optisches Übertragungssystem, und insbesondere auf ein optisches Übertragungssystem, bei dem ein optischer Verstärker auf halbem Weg bzw. im Verlauf einer Übertragungsstrecke oder an einem Ende derselben angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenso auf ein optisches Übertragungssystem, das eine optische Übertragung über eine optische Übertragungsstrecke schafft, die mit zumindest einem optischen Differenzverstärker versehen ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Bei einem optischen Übertragungssystem des Typs, der eine optische Faser als eine optische Übertragungsstrecke oder optische räumliche Ausbreitung als eine optische Übertragungsstrecke verwendet, führt die Dämpfung eines optischen Signals über der Übertragungsstrecke zu einer Verschlechterung des Nutzsignal/Störsignal-Verhältnisses (S/N-Verhältnis) des optischen Empfängers. Das Ergebnis ist eine Verschlechterung in der Qualität des empfangenen Signals und ein Güteabfall der Zuverlässigkeit der optischen Übertragung selbst. Aus diesem Grund stellt die Dämpfung des optischen Signals signifikante Probleme dar.
Um die vorstehenden Probleme zu lösen, ist ein Verfahren in Betracht gezogen. Bei diesem Verfahren ist als optische Übertragungsstrecke eine optische Faser verwendet, deren Dämpfung optischer Signale verringert ist, und ein optischer Verstärker ist auf halbem Weg der optischen Faser angeordnet, um das Signallicht zu verstärken und weiter zu übertragen.
Fig. 6 zeigt einen herkömmlichen Typ eines optischen Übertragungssystems, das mit einem derartigen optischen Verstärker versehen ist.
Wie in Fig. 6 dargestellt, ist das herkömmliche optische Übertragungssystem so angeordnet, daß ein übertragenes Digitalsignal 5 einer Laser-Ansteuerschaltung 12 zugeführt wird. Ein Halbleiterlaser 13 wird in Übereinstimmung mit der Tatsache, ob der Wert des übertragenen Digitalsignals 5 eine "1" oder eine "0" ist eingeschaltet oder ausgeschaltet. Ein Laserlichtsignal, das emittiert wird, wenn der Halbleiterlaser 13 eingeschaltet ist, wird über eine optische Faser 41 zu einem optischen Verstärker 43 übertragen. Der optische Verstärker 43 verstärkt die Lichtintensität, die aufgrund der Übertragung über die optische Faser 41 gedämpft wurde, und stellt die erforderliche Lichtintensität sicher. Das von dem optischen Verstärker 43 abgegebene Licht wird über eine optische Faser 42 übertragen und trifft auf einen optischen Detektor 21 auf. Das auftreffende bzw. einfallende Licht wird durch den optischen Detektor 21 in ein der einfallenden Lichtintensität entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt. Das empf angene Lichtsignal wird von einem Verstärker 22 verstärkt und als ein empfangenes Signal 6 ausgegeben. In Fig. 6 sind ebenso Beispiele von Übertragungssignalverläufen dargestellt.
Jedoch bringt der bei dem vorstehenden herkömmlichen optischen Übertragungssystem verwendete optische Verstärker 43 eine Anzahl von Problemen mit sich. Beispielsweise bewirkt der optische Verstärker 43 nicht nur die optische Verstärkung von Signallicht sondern gibt aufgrund von Gleichstromanregung ebenso hochpegelige Spontanemission ab. Das Ergebnis ist eine Verschlechterung des S/N-Verhältnisses oder des Verlösch-Verhältnisses aufgrund der Spontanemission, und es war daher unmöglich, eine zufriedenstellende Übertragungsqualität zu verwirklichen.
Genauer, ist das von dem optischen Verstärker 43 abgegebene Signal mit den folgenden Problemen behaftet:
1) Der Grad der optischen Modulation (Ein-Aus-Verhältnis) verschlechtert sich mit Bezug auf das eingegebene Licht.
2) Sogenanntes Überlagerungsrauschen tritt aufgrund von Interferenz zwischen dem Eingangssignallicht und der hochpegeligen Spontanemission aufgrund von Gleichstromanregung auf, und dies führt zu einer Verschlechterung des S/N-Verhältnisses.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Übertragungssystem zu schaffen, dem es möglich ist, empfangene Signale mit verbesserter Qualität durch Beseitigen jeder Verschlechterung des S/N-Verhältnisses und jeder Verschlechterung des Modulationsgrades des Signallichts aufgrund einer Spontanemission von einem optischen Verstärker zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein optisches Übertragungssystem, mit: einer optischen Ausgabeeinrichtung zum Aussenden eines einem digitalen Ausgangssignal entsprechenden optischen Ausgangs; einer Empfangseinrichtung zum Empfangen des von der optischen Ausgabeeinrichtung ausgesendeten optischen Ausgangs; einem optischen Übertragungsweg, der aus einer optischen Übertragungsstrecke zum Übertragen des von der optischen Ausgabeeinrichtung ausgesendeten optischen Ausgangs zu der Empfangseinrichtung besteht; dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein optisch bistabiles Element entlang dem optischen Übertragungsweg angeordnet ist; wodurch die optische Übertragung über den optischen Übertragungsweg geschaffen ist.
Das optisch bistabile Element kann ein optischer Differenzverstärker mit der optischen Eingangs/Ausgangs-Charakteristik des differentiellen Typs sein, die eine Spontanemission extrem verringerter Intensität entsprechend einem Digitalsignalwert "0" erzeugt, und Licht einer extrem vergrößerten Intensität entsprechend einem Digitalsignalwert "1" ausgibt. Bei der vorstehenden Anordnung ist der optische Differenzverstärker ein Differenzverstärker eines Oszillatortyps dessen optische Schwelle auf eine ungefähre mittlere Intensität zwischen den Werten "1" und "0" optischer Digitalsignale eingestellt ist. Die Anordnung gibt eine schwache Spontanemission im Ansprechen auf ein optisches Digitalsignal von "0" und Laserlicht hoher Intensität im Ansprechen auf ein optisches Digitalsignal von "1" ab, wodurch jede Verschlechterung des S/N-Verhältnisses und Verlösch-Verhältnisses aufgrund der Spontanemission beseitigt wird, wie mit einem stufenweise betreibbaren Typ eines optischen Verstärkers, und eine verbesserte Übertragungsqualität geschaffen wird.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung deutlich werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels eines optischen Übertragungssystems;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Signalverläufe eines elektrischen Signals und eines optischen Signals darstellt, die an den Punkten A - E von Fig. 1 abgegriffen werden;
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines optischen Übertragungssystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines optischen Übertragungssystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, das die Struktur eines bistabilen Elementes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung detailliert darstellt; und
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das ein optisches Übertragungssystem eines herkömmlichen Typs darstellt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ausführlich beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels einer optischen Übertragung. Das dargestellte Beispiel umfaßt im wesentlichen einen optischen Transmitter 1, einen optischen Empfänger 2, einen optischen Verstärker 3 und optische Fasern 41 und 42, die als optische Übertragungsstrecken dienen. Ein übertragenes Signal und ein empfangenes Signal sind jeweils mit 5 und 6 bezeichnet.
Der optische Sender 1 enthält einen Mischer 10, einen örtlichen Oszillator 11 zum Erzeugen eines Unterträger-Signals als ein vorbestimmtes Hochfrequenzsignal, eine Laser-Ansteuerschaltung 12 zum Einschalten oder Ausschalten eines Halbleiterlasers 13 in Übereinstimmung mit der Tatsache, ob das Eingangssignal eine "1" oder eine "0" ist, und den Halbleiterlaser 13. Das von dem Halbleiterlaser 13 ausgesendete Licht wird der optischen Faser 41 zugeführt, und durch diese zu dem optischen Verstärker 3 übertragen.
Der optische Empfänger 2 umfaßt die folgenden Hauptelemente: einen beispielsweise aus einer Photodiode des PIN-Typs bestehenden optischen Detektor 21 zum Umwandeln des von der optischen Faser 42 einfallenden Lichtes in ein entsprechendes elektrisches Signal; einen Verstärker 22 zum Verstärken des elektrischen Signal von dem optischen Detektor 21; ein Bandpaßfilter 23, dessen Mittenfreguenz gleich der Frequenz des Unterträgersignals ist, das von dem örtlichen Oszillator 11 erzeugt wird; und einen Detektor 24.
Der in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 57/6715 offenbarte Wanderwellen-Halbleiterverstärker kann in dem Beispiel als optischer Verstärker 3 geeignet verwendet werden.
Die Funktion des Beispiels mit der vorstehend beschriebenen Anordnung ist nachstehend mit Bezug auf Fig. 2 erklärt.
Fig. 2 ist eine Prinzipdarstellung der Signalverläufe der elektrischen oder optischen Signale, die an den Punkten A, B, C, D und E in Fig. 1 vorhanden sind.
Das an Punkt A vorhandene übertragene Signal 5, das ein Binärsignal von "1" oder "0" ist, entsprechend den übertragenen Daten, wird in den optischen Sender 1 in der Form, die beispielsweise Teil A von Fig. 2 zeigt, eingegeben. Der Mischer 10 mischt das übertragene Signal 5 mit dem Unterträgersignal einen vorbestimmten Frequenz (Hochfrequenz), das von dem lokalen bzw. örtlichen Oszillator 11 erzeugt wird, wodurch das modulierte Signal erzeugt wird, das in Teil B von Fig. 2 dargestellt ist. Diese modulierte Signal wird der Laser- Ansteuerschaltung 12 zugeführt. Die Laser-Ansteuerschaltung 12 schaltet den Halbleiterlaser 13 in Übereinstimmung mit dem modulierten Signal ein oder aus, wodurch ein optischer Signalausgang moduliert wird. Wie bekannt, ist der optische Ausgang des Halbleiterlasers 13 wie in Teil C von Fig. 2 dargestellt, da der Halbleiterlaser 13 Licht lediglich aussendet, wenn eine Vorwärtsspannung angelegt ist. Das von dem Halbleiterlaser 13 ausgesendete Licht pflanzt sich entlang der optischen Faser 41 zu dem optischen Verstärker 3 hin fort. Der optische Verstärker 3 verstärkt das einfallende Licht zu Licht mit einer vorbestimmten Intensität und gibt es an die optische Faser 42 aus. Das Licht breitet sich über die optische Faser 42 zu dem optischen Detektor 21 des optischen Empfängers 2 hin aus.
Das auf den optischen Detektor 21 einfallende Licht wird in ein der Intensität des von dem Detektor 21 empfangenen Lichtes entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt. Nachdem das elektrische Signal verstärkt wurde, wird es zu dem Bandpaßfilter 23 übertragen. Das Bandpaßfilter 23 ist, wie vorstehend beschrieben, ein Bandpaßfilter mit einem vorbestimmten Frequenzband, das um die auf der Sendeseite verwendete Modulationsfrequenz (oder Frequenz des von dem lokalen Oszillator 11 erzeugten Unterträgersignals) zentriert ist. Das Bandpaßfilter 23 beseitigt unerwünschte Signalanteile wie beispielsweise Rauschanteile, die von dem Unterträgersignal verschieden sind. Allein das Unterträgersignal wird zum Zweck der Umhüllenden-Erfassung zu dem Detektor 24 übertragen, und wird in das Originalfrequenzsignal dekodiert. Das dekodierte Signal wird als das empfangene Signal 6 ausgegeben, das in Teil E von Fig. 2 dargestellt ist, welches in etwa dem übertragenen Signal 5 ähnlich ist.
Bei dem Beispiel ist die Spontanemission immer noch mit dem Ausgang des optischen Verstärkers 3 verbunden, und ein merklicher Einfluß wird auf den Ausgang des optischen Detektors 21 ausgeübt. Als ein Ergebnis verschlechtert sich der Ausgang des optischen Verstärkers 22 im Modulationsgrad und S/N-Verhältnis mit Bezug auf das übertragene Signal 5. Jedoch ist das elektrische Frequenzspektrum der Spontanemission von dem optischen Verstärker 3 in der Form, in der weißes Rauschen mit Gleichstrom kombiniert ist, und selbst nachdem das optische Signal in ein elektrisches Signal umgewandelt wurde, verbleibt eine ähnliche Form des Frequenzspektrums. Demzufolge wird ein wesentlicher Anteil der auf Spontanemission zurückzuführenden Rauschsignalleistung nicht durch das Bandpaßfilter 23 übertragen.
Im Gegensatz dazu wird das von dem optischen Sender 1 übertragene optische Signal einer das Unterträgersignal des lokalen Oszillators 11 verwendenden Modulation unterzogen, und die Mittenfrequenz des Spektrums stimmt mit der Mittenfrequenz des Bandpaßfilters 23 überein. Somit kann diese modulierte Signalleistung im wesentlichen durch das Bandpaßfilter 23 übertragen werden.
Demzufolge hat das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 23, das frei ist von dem Einfluß der Spontanemission, wie in Teil D von Fig. 2 dargestellt, eine verbesserte Qualität. Deshalb stimmt das Signal, das durch die Umhüllenden-Erfassung des Signals von Teil D erhalten wurde, ungefähr mit dem Eingangssignal des optischen Senders 1 überein, wie in Teil E von Fig. 2 dargestellt, wodurch Ausgangssignale erhalten werden können, die in Bezug auf den Modulationsgrad und das S/N-Verhältnis verbessert sind.
Obwohl das Optofaser-Übertragungssystem, das eine optische Faser als seine optische Übertragungsstrecke verwendet, in Verbindung mit Fig. 1 erklärt wurde, kann die Anordnung beispielsweise ebenso bei räumlicher Fortpflanzung optischer Übertragung angewendet werden. In diesem Fall ist es ausreichend, einen optischen Verstärker zumindest an entweder dem Ausgang des optischen Senders oder dem Eingang des optischen Empfängers vorzusehen.
Die Anordnung von Fig. 1 ist als ein unilaterales Übertragungssystem dargestellt, bei dem ein optischer Sender an einer Seite einer Übertragungsstrecke angeordnet ist, und ein optischer Empfänger an der anderen Seite der Übertragungsstrecke angeordnet ist. Die Anordnung kann ebenso bei einem bilateralen Übertragungssystem angewendet werden, das einen optischen Sender und einen optischen Empfänger an jedem Ende der Übertragungsstrecke hat, so daß ein optisches Signal an jedem Ende der Übertragungsstrecke abgetrennt und gemischt wird.
Obwohl das Beispiel mit Bezug auf die Übertragung zwischen zwei Punkten beschrieben wurde, kann die Anordnung zudem auch bei einem sogenannten optischen Übertragungsnetzwerk wirksam angewendet werden, bei dem Übertragungsstrecken zwischen drei oder mehr Punkten vorgesehen sind, um Übertragungen zwischen zwei willkürlichen Punkten oder mehr mittels einer Zentrale oder dergleichen zu verwirklichen.
Das Beispiel wurde mit Bezug auf das optische Übertragungssystem beschrieben, bei dem der optische Sender lediglich mit einer Lichtquelle versehen ist. Jedoch ist es offensichtlich, daß die Anordnung bei einem sogenannten wellenlängen-gemultiplexten optischen Übertragungssystem anwendbar ist, indem der optische Sender mit einem Synthesizer und einer Vielzahl von Lichtquellen mit verschiedenen Wellenlängen versehen ist, während der optische Empfänger mit einem Wellenlängenteiler versehen ist, so daß eine Vielzahl von Signalen zu gleichen Zeit übertragen werden.
Es ist aus dem Vorhergehenden ersichtlich, daß gemäß dem Beispiel ein optisches Übertragungssystem geschaffen ist, das einen optischen Verstärker verwendet, wobei das System eine verbesserte Übertragungsqualität durch Beseitigen jeder Verschlechterung des S/N-Verhältnisses und jeder Verschlechterung des Modulationsgrads aufgrund von Spontanemission von dem optischen Verstärker mittels einer vereinfachten Anordnung erreichen kann. Diese Anordnung ist so konstruiert, um ein Eingangssignal mit einem Unterträgersignal zu multiplexen und das modulierte Signal zu übertragen, das empfangene Signal mittels eines Bandpaßfilters mit einer Mittenfrequenz von ungefähr gleich der Frequenz des Unterträgersignals zu filtern, und erfaßt die Umhüllende des gefilterten Signals.
Das Vorhergehende ist eine Erklärung des Beispiels, bei dem jede Verschlechterung des S/N-Verhältnisses und jede Verschlechterung des Modulationsgrades aufgrund der Spontanemission von dem optischen Verstärker mittels der vereinfachten Anordnung beseitigt ist, welche so konstruiert ist, um ein Eingangssignal mit einem Unterträgersignal zu multiplexen und das modulierte Signal zu übertragen, das empfangene Signal mittels eines Bandpaßfilters mit einer Mittenfrequenz von ungefähr gleich der Frequenz des Unterträgersignals zu filtern, und erfaßt die Umhüllende des gefilterten Signals. Jedoch ist die Anordnung zum Beseitigen jeder Verschlechterung des S/N- Verhältnisses und jeder Verschlechterung des Modulationsgrads aufgrund der Spontanemission von dem optischen Verstärker nicht auf die vorstehend beschriebene beschränkt. Beispielsweise ist es ebenso möglich, eine verbesserte Übertragungsqualität mittels einer Anordnung zu erreichen, die eine schwache Spontanemission im Ansprechen auf ein optisches Digitalsignal von "0" und ein Laserlicht hoher Intensität im Ansprechen auf ein optisches Digitalsignal von "1" abgibt, wodurch jede Verschlechterung des S/N-Verhältnisses und Verlösch-Verhältnisses aufgrund der Spontanemission beseitigt ist, wie mit einem stufenweise betreibbaren Typ des optischen Verstärkers.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit der zuvor beschriebenen Anordnung ist nachstehend detailliert erklärt.
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild, das die Merkmale des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in der geeignetsten Betriebsart darstellt. Das dargestellte erste Ausführungsbeispiel umfaßt im wesentlichen einen optischen Sender 100, einen optischen Empfänger 200, einen optischen Differenzverstärker 103 mit optischen Eingangs/Ausgangs-Charakteristiken des Typs der differentiellen Verstärkungsübertragung, und optische Fasern 141 und 142, die als optische Übertragungsstrecken dienen. Die optische Schwelle des optischen Differenzverstärkers 103 ist auf eine geeignete mittlere Lichtintensität zwischen den Werten "1" und "0" optischer Digitalsignale eingestellt, so daß schwache Spontanemission im Ansprechen auf ein optisches Digitalsignal von "0" freigesetzt wird, und Laserlicht hoher Intensität im Ansprechen auf ein optisches Digitalsignal von "1" abgegeben wird. Ein übertragenes Signal und ein empfangenes Signal sind jeweils mit 105 und 106 bezeichnet.
Der optische Sender 100 enthält eine Laser-Ansteuerschaltung 112 zum Einschalten oder Ausschalten eines Halbleiterlasers 113 in Übereinstimmung mit der Tatsache, ob das übertragene Signal 105 eine "1" oder eine "0" ist, und den Halbleiterlaser 113. Das von dem Halbleiterlaser 113 ausgesendete Licht wird der optischen Faser 141 zugeführt und zu dem optischen Differenzverstärker 103 hin übertragen.
Der optische Empfänger 200 umfaßt die folgenden Hauptelemente: einen beispielsweise aus einer Photodiode des PIN-Typs bestehenden optischen Detektor 221 zum Umwandeln des einfallenden Lichtes von der optischen Faser 142 in ein entsprechendes elektrisches Signal; einen Verstärker 222 zum Verstärken des elektrischen Signals von dem optischen Detektor 221; ein Tiefpaßfilter 223; und einen Detektor 224 zum Regenerieren und Impulsformen eines Signalverlaufs.
Der bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendete optische Differenzverstärker 103 ist angeordnet, um optische Eingangs/Ausgangs-Charakteristiken des Typs der differentiellen Verstärkungsübertragung durch Verwendung der Anpassung des Injektionsstroms eines bistabilen Lasers zu schaffen, wie in "Bistability and Pulsations in Semiconductor Lasers with Inhomogenous Current Injection" von "C. Harder" in "IEEE Journal of Quantum Electronics Vol. QE-18 Nr. 9" von 1982, Seiten 1351-1361 beschrieben.
Die Funktion des ersten Ausführungsbeispiels mit der vorstehenden Anordnung ist nachstehend erklärt.
Das übertragene Signal 105 wird der Laser-Ansteuerschaltung 112 als ein binäres Digitalsignal zugeführt. Die Laser-Ansteuerschaltung 112 erzeugt ein Stromimpulssignal proportional dazu, ob das übertragene Signal 105 eine "1" oder eine "0" ist, und führt dieses dem Halbleiterlaser 113 zu.
Der Halbleiterlaser 113 gibt ein optisches Digitalsignal entsprechend dem übertragenen Signal 105 ab, und das abgegebene optische Signal wird durch die optische Faser 141 dem optischen Differenzverstärker 103 zugeführt.
Der optische Differenzverstärker 103 ist auf die folgende Art und Weise eingestellt, um optische Eingangs/Ausgangs-Charakteristiken des differentiellen Verstärkungsfunktions-Typs auf der Grundlage der vorstehend beschrieben Einstellung des Injektionsstromes des bistabilen Lasers zu schaffen. Die optische Schwelle des optischen Differenzverstärkers 103 ist auf eine geeignete mittlere Lichtintensität zwischen den Werten "1" und "0" optischer Digitalsignale eingestellt (beispielsweise eine Lichtintensität von ungefähr gleich der Mitte zwischen "1" und "0", die durch die optischen Digitalsignale des empfangenen Lichtes dargestellt wird), so daß schwache Spontanemission im Ansprechen auf ein optisches Digitalsignal von "0" und Laserlicht hoher Intensität im Ansprechen auf ein optisches Digitalsignal von "1" abgegeben wird. Mit dieser Anordnung ist es möglich, das optische Signal ohne Verschlechterung des Verlösch-Verhältnisses zu verstärken. Der optische Ausgang des optischen Differenzverstärkers 103 wird durch die optische Faser 142 zu dem optischen Empfänger 200 geführt.
Das durch die optische Faser 142 hindurchgetretene optische Signal wird dem optischen Empfänger 200 zugeführt. Das einfallende Licht wird durch den optischen Detektor 221 in ein der einfallenden Lichtintensität entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt und wird dann von dem Verstärker 222 verstärkt. Das Tiefpaßfilter 223 beseitigt die in einem ungewünschten Band enthaltenen Signale, und der Ausgang des Tiefpaßfilters 223 wird in der Signalverlaufsregenerierungs- und Impulsformungsschaltung 224 einer Signalverlaufs-Impulsformung unterzogen. Die Schaltung 224 gibt das empfangene Signal 106 ähnlich zu dem übertragenen Signal 105 aus.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist der optische Differenzverstärker 103 als ein Differenzverstärker des Oszillatortyps angeordnet, und die optische Schwelle dieses optischen Verstärkers ist auf eine geeignete mittlere Lichtintensität zwischen den Werten "1" und "0" optischer Digitalsignale eingestellt. Es ist daher möglich, schwache Spontanemission im Ansprechen auf ein optisches Digitalsignal von "0" auszugeben, und Laserlicht hoher Intensität im Ansprechen auf ein optisches Digitalsignal von "1" abzugeben.
Demzufolge ist es möglich, ein hochzuverlässiges optisches Übertragungssystem zu schaffen, das optische Verstärkung von Signallicht ohne das Risiko des Ausgebens hochpegeliger Spontanemission aufgrund einer Gleichstromanregung durchführen kann.
Es ist deshalb möglich, ein optisches Übertragungssystem zu schaffen, das eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit hat, in dem die optische Übertragung unter Verwendung des vorstehenden optischen Verstärkers durchgeführt wird, der auf halbem Weg einer optischen Übertragungsstrecke angeordnet ist.
Obwohl das erste Ausführungsbeispiel mit Bezug auf das Beispiel erklärt wurde, in dem der optische Differenzverstärker als ein optischer Verstärker auf halbem Weg der optischen Faser angeordnet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene erste Ausführungsbeispiel begrenzt. Die vorliegende Erfindung kann eine Anordnung verwenden, die als ein zweites Ausführungsbeispiel einen GaAs-Fabri-Perot-Etalon verwendet.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung, in der der GaAs-Fabri-Perot-Etalon als eine optische Verstärkungseinheit eines differentiellen Verstärkungstyps verwendet ist.
Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung umfaßt ein bistabiles Element 307 des Etalontyps, das beispielsweise aus GaAs besteht, einen optischen Mischer 308, und optische Fasern 391 bis 394. Ein optisches Eingangssignal und ein optisches Ausgangssignal sind jeweils durch 300 und 301 bezeichnet.
Fig. 5 zeigt detailliert die Struktur des bei dem zweiten Ausführungsbeispiels verwendeten optisch bistabilen Elements 307.
Das bei dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendete optische bistabile Element 307 hat eine derartige Struktur wie jene, die beispielsweise in "Applied Physics Letters", 1987, Vol. 51, Nr. 13, Seiten 94-96, in dem Artikel "GaAs-AlAs monolithic microresonator arrays" von J. L. Jewell et. al. beschrieben wurde.
Das optisch bistabile Element 307 umfaßt einen DBR-Spiegel 371, der eine Gesamtanzahl von 7 Paaren von AlAs/GaAs Elementen enthält, ein lichtaussendendes Element 372 aus GaAs mit einer Dicke von 2 um, einen DBR-Spiegel 373, der eine Gesamtanzahl von 9 Paaren AlAs/GaAs Elementen enthält, und ein GaAs-Substrat 374. Das GaAs-Substrat 374 ist mit einer Öffnung a versehen, die einen vorbestimmten Durchmesser hat, um so eine Lichtübertragungsfunktion durchzuführen.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel mit der vorstehend beschriebenen Struktur, werden das optische Eingangssignal 300 und Anregungslicht 302 synchron in das optisch bistabile Element 307 eingegeben.
Das optische bistabile Element 307 ist eingestellt, um nur dann, wenn es das optische Eingangssignal 300 und das Anregungslicht 302 zur gleichen Zeit empfängt, seine optische Schwelle zu überschreiten und einen hohen Lichtdurchlaßgrad zu haben. Demzufolge gibt das optisch bistabile Element 307 Licht einer hoher Intensität als das optische Ausgangssignal 301 nur ab, wenn es ein Digitalsignal von "1" empfängt, aber im Falle eines Digitalsignal von "0" erzeugt das Element 307 kein optisches Ausgangssignal 301.
Demzufolge ist es möglich, ein hochzuverlässiges optisches Übertragungssystem zu schaffen, das optische Verstärkung eines Lichtsignals ohne das Risiko des Ausgebens hochpegeliger Spontanemission aufgrund einer Gleichstromanregung und ohne jegliche Verschlechterung des Verlösch-Verhältnisses oder S/N-Verhältnisses des Signals erreichen kann.
Es ist deshalb möglich, ein optisches Übertragungssystem mit ausgezeichneter Zuverlässigkeit zu erhalten, in dem die optische Übertragung unter Verwendung des vorstehenden optischen Verstärkers durchgeführt wird, der auf halbem Weg bzw. im Verlauf einer optischen Übertragungsstrecke angeordnet ist.
Wie aus dem Vorhergehenden deutlich wird, ist ein optisches Übertragungssystem geschaffen, das einen im Verlauf einer optischen Übertragungsstrecke angeordneten optischen Verstärker verwendet, wobei das System eine verbesserte Übertragungsqualität erreichen kann, indem ein optischer Differenzverstärker als der optische Verstärker verwendet wird, um jegliche Verschlechterung des S/N-Verhältnisses und Verlösch- Verhältnisses aufgrund von Spontanemission zu beseitigen, was ansonsten mit einem optischen Verstärker des Wanderwellentyps erfahren wurde.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf das gegenwärtig als die bevorzugten Ausführungsbeispiele Angesehene beschrieben wurde, ist es klar, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt ist. Im Gegenteil ist die vorliegende Erfindung bemüht, verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen abzudecken, die innerhalb des Schutzumfangs der nachfolgenden Patentansprüche enthalten sind. Dem Schutzumfang der folgenden Patentansprüche ist die breiteste Interpretation zu gewähren, so daß alle derartigen Modifikationen und gleichwertigen Strukturen und Funktionen eingeschlossen sind.

Claims

1. Optisches Übertragungssystem mit:

einer optischen Ausgabeeinrichtung (1; 100) zum Aussenden eines einem digitalen Ausgangssignal (5; 105) entsprechenden optischen Ausgangs (300);

einer Empfangseinrichtung (2; 200) zum Empfangen des von der optischen Ausgabeeinrichtung (1; 100) ausgesendeten optischen Ausgangs (300);

einem optischen Übertragungsweg (41, 42; 141, 142; 391, 393, 394), der aus einer optischen Übertragungsstrecke zum Übertragen des von der optischen Ausgabeeinrichtung (1; 100) ausgesendeten optischen Ausgangs (300) zu der Empfangseinrichtung (2; 200) besteht;

dadurch gekennzeichnet, daß

zumindest ein optisch bistabiles Element (307; 103) im Verlauf des optischen Übertragungswegs (41, 42; 141, 142; 391, 393, 394) angeordnet ist;

wodurch die optische Übertragung über den optischen Übertragungsweg (41, 42; 141, 142; 391, 393, 394) geschaffen ist.

2. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

eine Anregungslicht-Eingabeeinrichtung (302, 392) im Verlauf des optischen Übertragungswegs (41, 42; 141, 142; 391, 393, 394) angeordnet ist;

das optisch bistabile Element (307) eingestellt ist, um seine optische Schwelle zu überschreiten und einen hohen Lichtdurchlässigkeitsgrad zu haben, wenn der optische Ausgang (300) und Anregungslicht dem optisch bistabilen Element (307) zur gleichen Zeit eingegeben werden; und

die Anregungslicht-Eingabeeinrichtung (302, 392) angeordnet ist, um das Anregungslicht synchron zu dem optischen Ausgang (300) zu dem optisch bistabilen Element (307) zuzuführen.

3. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

das optisch bistabile Element ein Differenzverstärker (103) ist, der entlang der optischen Übertragungsstrecke (141, 142) angeordnet ist, der optische Differenzverstärker (103) eine optische Eingangs/Ausgangs-Charakteristik des differentiellen Verstärkungstyps zum Erzeugen einer Spontanemission von extrem verringerter Intensität entsprechend einem Digitalsignalwert "0" hat, und Licht extrem vergrößerter Intensität entsprechend einem Digitalsignalwert "1" ausgibt.

4. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

der optische Differenzverstärker (103) optische Eingangs/Ausgangs-Charakteristiken des Differenzverstärkungs- Übertragungstyps hat, der das Einstellen des Injektionsstroms eines bistabilen Lasers verwendet, wobei die optische Schwelle des optischen Differenzverstärkers (103) auf eine ungefähre mittlere Intensität zwischen den Werten "1" und "0" optischer Digitalsignale eingestellt ist.

5. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das aus GaAs bestehende optisch bistabile Element vom Etalontyp ist.

6. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die optische Ausgabeeinrichtung (1; 100) ein moduliertes Signal in ein entsprechendes optisches Ausgangssignal (300) umwandelt und das optische Ausgangssignal (300) mittels eines Halbleiterlasers (13; 113) in die Übertragungsstrecke aussendet.

7. Optisches Übertragungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß

die optische Ausgabeeinrichtung (1; 100) auf einer Senderseite angeordnet ist; und

die Empfangseinrichtung (2; 200) auf einer Empfangsseite angeordnet ist.