DE69420267T2

DE69420267T2 - Verringerung des interferometrischen rauschen eines optischen netzwerks

Info

Publication number: DE69420267T2
Application number: DE69420267T
Authority: DE
Inventors: Peter Edward Barnsley; David Hunter; Peter Jonathon Legg; Mohammed Shabeer; Moshe Tur
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 1993-05-28
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 2000-12-21
Anticipated expiration: 2014-05-28
Also published as: EP0700608B1; AU681403B2; GB9311169D0; KR960702969A; EP0700608A1; WO1994028648A1; AU6801494A; DE69420267D1; US6134037A; JP3588114B2; JPH08508382A; CA2163019C; CA2163019A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf die Reduzierung von Übersprechen in einem optischen Netz und betrifft insbesondere die Reduzierung von interferometrischem Rauschen, etwa Rauschen einer inkohärenten Schwebung.
Interferometrisches Rauschen kann auftreten, wenn eine optische Welle einen Teil ihrer Leistung ausstrahlt, die später mit ihrer Mutterwelle interferiert, nachdem sie eine zeitliche Verzögerung erfahren hat. Wenn die zeitliche Verzögerung die Kohärenzzeit der Quelle wesentlich übersteigt, wird das interferometrische Rauschen als Rauschen einer inkohärenten Schwebung bezeichnet. Wenn diese Bedingung nicht zutrifft, ist das Rauschen teilweise kohärent oder kohärent. Es sind verschiedene Architekturen identifiziert worden, in denen solche Interferenzen stattfinden, einschließlich Verzögerungsbaugruppen in optischen Vollfaser-Bitratenbegrenzern, bei Reflexionen und Rayleigh-Rückstrahlung in mehrstufig verstärkten Verbindungen und beim Übersprechen in wellenlängenmultiplexierten (WDM) und optischen zeitmultiplexierten (OTDM) Vermittlungsnetzen.
Es ist nachgewiesen worden, daß OTDM-Vermittlungsnetze Verkehr mit hoher Bandbreite unterstützen, und daß sie außerdem transparent bezüglich Bitrate, Codierformat und Wellenlänge sind. Sie können konfiguriert werden, um Dienste mit kontinuierlich hohen Bitraten zu vermitteln, etwa hochauflösendes Fernsehen (High definition television HDTV) oder Stoßverkehr in Zellen mit asynchronem Übertragungsmodus (ATM).
OTDM-Vermittlungsnetze, die eine Digitalübertragung/Direkterfassung mit Amplitudentastung (ASK) verwenden, können aus 2 · 2 Koppelelementen aufgebaut sein, die durch Verzögerungsleitungen aus Lichtleitfaser verbunden sind (siehe die Beschreibung von WO-A-92 16079). In solchen Netzen tritt Zwischenkanalübersprechen auf, denn in der Praxis besitzen die Koppelpunkte keine perfekt getrennten Ausgänge. Jeder TDM-Kanal, der aus dem Netz austritt, ist durch die unerwünschten Übersprechsignalformen gestört.
Bei der Behandlung eines solchen unerwünschten Übersprechens haben sich bekannte Systeme auf die Minimierung des inkohärenten rauschfreien Übersprechens konzentriert. Die aus diesem Übersprechen resultierende Verschlechterung kann durch eine Näherung der "Summe von Intensitäten" modelliert werden.
Die Arbeit "Interferometric noise reduction in fibreoptic links by superposition of high frequency modulation" von Pepeljugoski u. a., veröffentlicht in Journal of Lightwave Technology, Bd. 10, Nr. 7, Juli 1992, New York, US, S. 957-963, offenbart die Verwendung einer Hochfrequenzphasenmodulation, die entweder direkt auf eine Laserdiode oder auf ihren Ausgang angewendet wird, um eine Verschiebung der Rauschenergie zu höheren Frequenzen außerhalb des Grundbands des Empfängers zu verursachen. Diese Hochfrequenzphasenmodulation erzeugt während jeder Bitperiode eine wiederholte zyklische Veränderung der Wellenlänge.
Gemäß der Erfindung ist erkannt worden, daß interferometrisches Rauschen, insbesondere Übersprechen aus Rauschen einer inkohärenten Schwebung bedeutsamer sein kann als inkohärentes rauschfreies Übersprechen. Übersprechen aus Rauschen einer inkohärenten Schwebung ist Intensitätsrauschen, das aus der Interferenz inkohärenter Signalformen entsteht, die entweder von Quellen sehr eng übereinstimmender Wellenlängen stammen, so daß ihre Schwebungsfrequenz innerhalb der Empfängerbandbreite liegt, oder von einer einzelnen Quelle im optischen Netz mit einer differentiellen Verzögerung. Es ist erkannt worden, daß Rauschen einer inkohärenten Schwebung größere Leistungseinbrüche und Bitfehlergrundraten (BER) hervorruft. Der Betrag der hervorgerufenen Leistungsverschlechterung ist von der Koppelpunkttrennung und der Größe und Konfiguration des Netzes abhängig. Es ist jedoch ermittelt worden, daß eine Trennung von -15 45 die Netzgröße auf drei oder vier Koppelpunkte beschränkt, was eine starke Einschränkung ist, wenn der Aufbau von Vermittlungsnetzen in Betracht gezogen wird.
Gemäß der Erfindung ist erkannt worden, daß interferometrisches Rauschen und insbesondere die Rauschleistung einer inkohärenten Schwebung, die entsteht, wenn Übersprechen und Daten von der gleichen Quelle stammen, im optischen Netz durch Veränderung der Mittenfrequenz der Quelle reduziert werden kann.
Genauer wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Reduzieren der interferometrischen Rauschleistung in einem optischen Netz geschaffen, durch das Daten als ein Bitstrom während aufeinanderfolgender Bitperioden mittels einer optischen Quelle mit einer gegebenen Mittenfrequenz an einen Empfänger zum Empfangen eines Frequenzgrundbandes gesendet werden, enthaltend das Verursachen einer Änderung der Mittenfrequenz der Quelle, um eine Umverteilung der interferometrischen Rauschleistung vom Grundband zu höheren Frequenzen zu verursachen, um dadurch das Rauschen im Grundband zu reduzieren.
Das Verfahren der Erfindung findet bei der Reduzierung der Rauschleistung einer inkohärenten Schwebung spezielle Anwendung.
Die Quelle enthält geeigneterweise eine Laserdiode, wobei festgestellt worden ist, daß nach der Erfindung die Mittenfrequenz durch Steuerung der Dauer der Perioden gesteuert werden kann, während der der Laser eingeschaltet ist. Bei einer Laserdiode ist entdeckt worden, daß die Mittenfrequenz während Perioden absinkt, in denen der Laser eingeschaltet ist, und während Perioden ansteigt, in denen der Laser ausgeschaltet ist. Dies ist wahrscheinlich durch die Erwärmung des Laserchips bedingt, obwohl andere mögliche Phänomene nicht ausgeschlossen werden können.
Das Netz besitzt für die zum Empfänger gesendeten Daten sowohl einen Hauptsignalweg als auch aufgrund des unerwünschten Nebensprechens einen gedämpften verzögerten Hilfssignalweg, so daß Laserstrahlung vom Hauptweg, die während einer gegebenen Bitperiode auftritt, einer Interferenz mit verzögerter Laserstrahlung von einer vorhergehenden Bitperiode unterworfen ist. Durch Erzeugung des obengenannten Ansteigens und Abfallens der Frequenz kann die Frequenzdifferenz zwischen den Interferenzsignalen maximal gemacht werden, was eine Umverteilung der Rauschleistung einer inkohärenten Schwebung vom Grundband zu höheren Frequenzen verursacht, was das bandinterne Rauschen reduziert.
Außerdem können die Daten codiert sein, um die Frequenzdifferenz zwischen den Mittenfrequenzen während den interferierenden Bitperioden, während denen der Laser eingeschaltet ist, maximal zu machen.
Die Erfindung erstreckt sich außerdem auf ein Netz mit reduzierter Rauschleistung einer inkohärenten Schwebung, enthaltend eine optische Quelle mit einer gegebenen Mittenfrequenz, die in der Weise arbeitet, daß sie Daten durch das Netz als Bitstrom in aufeinanderfolgenden Bitperioden sendet; einen Empfänger zur Erfassung eines Frequenzgrundbandes; und eine Einrichtung, die eine Änderung der Mittenfrequenz der Quelle verursacht, um eine Umverteilung der Rauschleistung einer kohärenten Schwebung vom Grundband zu höheren Frequenzen zu verursachen, um dadurch das Rauschen im Grundband zu reduzieren.
Für ein umfassenderes Verständnis der Erfindung wird nun eine Ausführung der Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, worin:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer experimentellen Vorrichtung ist, die zu der Erfindung führte;
Fig. 2A eine Darstellung eines 32-Bit-Testmusters ist, das in der Vorrichtung von Fig. 1 zusammen mit einer um 16 Bit verzögerten interferierenden Signalkopie verwendet wird, wobei die Zeichen x Positionen zeigen, an denen interferometrisches Rauschen erwartet wird;
Fig. 2B das Signal am Ausgang darstellt, das bei einer Empfängerbandbreite von 2 GHz interferometrisches Rauschen aufweist;
Fig. 2C den Ausgang darstellt, wenn der Empfänger eine Bandbreite von 615 MHz hat, die mit der Bandbreite der Datenübertragung übereinstimmt;
Fig. 3A eine graphische Darstellung ist, die den optischen Ausgangs des Lasers bei einer verhältnismäßig geringen Bitrate (9,72 MBit/s) darstellt;
Fig. 3B eine graphische Darstellung der Veränderung der Mittenwellenlänge des Lasers ist, die für das in Fig. 3A gezeigte Bitmuster auftritt;
Fig. 4A eine graphische Darstellung ist, die einen optischen Ausgang des Lasers mit verhältnismäßig hoher Bitrate (622 MBit/s) zeigt;
Fig. 4B die Veränderung der Mittenfrequenz des Lasers für das in Fig. 4A gezeigte Ausgangssignal darstellt;
Fig. 5 ein optisches Netz, das gemäß der Erfindung arbeitet, schematisch darstellt; und
Fig. 6A die modellierte Ausgangsmittenfrequenz des in Fig. 5 gezeigten Lasers als Funktion der Position innerhalb der Bitfolge in Form einer durchgezogenen Linie darstellt und ein entsprechendes um 16 Bit verzögertes Signal, das Interferenz erzeugt, mit gestrichelter Linie zeigt;
Fig. 6B die übertragene Bitfolge darstellt; und
Fig. 6C die Differenz zwischen der Laserfrequenz und der Frequenz der Bits der gleichen, um 16 Bit verzögerten Folge darstellt (d. h. die Frequenzdifferenz zwischen den durchgezogenen und gestrichelten Linien von Fig. 6A).
Fig. 1 zeigt einen experimentellen Aufbau, der verwendet wurde, um die Charakteristiken eines optischen Vermittlungsnetzes (oder irgendeines anderen optischen Netzes, in dem Übersprechen durch Rauschen einer inkohärenten Schwebung auftritt) zu modellieren. Licht von einer Laserdiode 1 wird in eine Lichtleitfaser 2 zu einem Empfänger 3, etwa eine Photodiode, eingebracht, der einen elektrischen Ausgang 4 erzeugt. Die Laserdiode wird in herkömmlicher Weise mit einer Gleichspannungs-Vorspannung von einer Quelle 5 versorgt. Außerdem wird die Laserdiode durch einen Modulator 6 direkt moduliert, was das optische Ausgangssignal zur Folge hat, das in der unteren Darstellung von Fig. 2A gezeigt ist. In diesem Beispiel wurde ein 32-Bit-Testmuster bei 622 MBit/s erzeugt. Die Wellenlänge des Lasers liegt typischerweise in der Größenordnung von 1538 nm.
In einem Vermittlungsnetz werden gewöhnlich mehrere Vermittlungsbaugruppen in einer Matrix zusammengeschaltet. Theoretisch wird für ein bestimmtes Signal ein einziger optischer Weg bereitgestellt, in der Praxis tritt jedoch zwischen den verschiedenen Kanälen Übersprechen auf, was die gleichzeitige Existenz des Signal und der verzögerten Übersprechsignalformen, die sich aus den zahlreichen Wegen zu einem bestimmten Empfänger ergeben, zur Folge hat. In Fig. 1 wird dies durch eine zweite Lichtleitfaser 7 simuliert, die an den Positionen 8, 9 in einer an sich bekannten Weise an die Faser 2 gekoppelt ist. Ein Dämpfungsglied 10 ist zusammen mit einem Verzögerungsglied l1 in den Weg der Faser 7 geschaltet, und bei Signalen, die durch die Faser 7 hindurchgehen, tritt typischerweise eine 16-Bit Verzögerung auf. Auf diese Weise ist das Hauptsignal, das sich in der Faser 2 fortbewegt, einer Interferenz von einem gedämpften, um 16 Bitperioden verzögerten Signal unterworfen, das Übersprechen in einer Koppelmatrix simuliert. Dieses interferierende Signal ist im oberen Teil von Fig. 2A gezeigt. Der Ausgang des Empfängers 3 ist in Fig. 2B gezeigt, und es ist ersichtlich, daß die interferierenden Signale in den Ausgangssignalen Übersprechrauschen einer inkohärenten Schwebung 12 erzeugen. Das in Fig. 2B gezeigte Ausgangssignal stellt das Gesamtbandbreitenverhalten des Empfängers (2,0 GHz) dar. Wenn der Empfänger 3 jedoch in der Weise abgestimmt ist, daß er eine schmalere Bandbreite hat, die dem Grundband der Daten entspricht, wird erkannt, daß das Übersprechrauschen einer inkohärenten Schwebung, wie in Fig. 2C gezeigt, reduziert ist. Die Pfeile 13 weisen auf die Stellen, an denen das Übersprechrauschen einer inkohärenten Schwebung im Vergleich mit der graphischen Darstellung von Fig. 2B reduziert ist. Daraus ist ersichtlich, daß es an den Stellen der Pfeile 13 einen Effekt gibt, der das Rauschen einer inkohärenten Schwebung veranlaßt, sein Frequenzspektrum außerhalb des Grundbands des Empfängers 3 umzuverteilen. Die Erfindung nutzt diesen Effekt, um das Übersprechrauschen einer inkohärenten Schwebung zu minimieren. Es ist festgestellt worden, daß der Umverteilungsmechanismus mit Modulationsfolge in Beziehung steht, die auf den Laser 1 angewendet wird. Dies wurde durch die Messung der Mittenwellenlänge der durch den Laser 1 erzeugten modulierten optischen Signalform bei unterschiedlichen Datenbitraten ermittelt. Die Mittenwellenlänge wurde durch Verwendung einer Fabry-Perot-Abtast-Eichvorrichtung (nicht gezeigt) überwacht.
Wenn in Fig. 3A der Modulator in der Weise betrieben wird, daß eine verhältnismäßig geringe optische Bitrate von 9,72 MBit/s erzeugt wird, wurde ermittelt, daß sich die Mittenwellenlänge des Lasers 1, wie in Fig. 3B gezeigt, zeitlich verändert. Es wird behauptet, daß die Mittenwellenlänge des Lasers 1 eine Funktion seiner Betriebstemperatur ist und daß sich die Vorrichtung während der "eingeschalteten" Perioden der Modulation erwärmt. Auf diese Weise erwärmt das modulierende Signal vom Modulator 6 während der in Fig. 3A gezeigten "Eins"- Bitperioden den Laser und verursacht eine progressive Verminderung seiner Betriebsfrequenz (bei einer entsprechenden Erhöhung der Wellenlänge). Umgekehrt kühlt sich der Laser 1 während einer "Null"-Periode der Bit-Signal form beim Fehlen des modulierenden Signals ab bei einer entsprechenden Erhöhung seiner Betriebsmittenfrequenz. Auf diese Weise erhöht und vermindert sich die Betriebsfrequenz zyklisch während aufeinanderfolgender "Null"- und "Eins"-Bits gemäß einer Zeitabhängigkeit, die derjenigen einer RC-Schaltung ähnlich ist. Bei der getesteten Vorrichtung wurde ermittelt, daß die 1/e Zeitkonstante 22,5 ns beträgt.
Nun wird auf Fig. 4A Bezug genommen. Sie zeigt das optische Ausgangssignal, wenn die Modulation mit der verhältnismäßig hohen Bitrate von 622 MBit/s an den Laser 1 angelegt wird. Die Veränderung der Wellenlänge des optischen Ausgangs ist in Fig. 4B gezeigt. Die verhältnismäßig hohe Modulationsfrequenz ist wesentlich größer als der Reziprokwert der thermischen Zeitkonstante des Lasers, weshalb es bei der Betriebswellenlänge des Lasers von Bitperiode zu Bitperiode eine verhältnismäßig kleine zeitliche Veränderung (vergleiche mit Fig. 3B) gibt. Es gibt einen scharfen Frequenzübergang zwischen den nächsten benachbarten Null- und Eins-Bits, der gewöhnlich als Einschwing-Chirp (dynamische Wellenlängenänderung) bezeichnet wird, dies ist jedoch für die jetzige Analyse nicht von Bedeutung.
Aus der vorliegenden Erfindung ist ersichtlich, daß die Abhängigkeit der optischen Mittenfrequenz des Lasers von der Bitrate benutzt werden kann, um die Umverteilung der Rauschleistung einer inkohärenten Schwebung auf Frequenzen außerhalb des Grundbands des Empfängers 3 maximal zu machen, um dadurch den bandinternen Gehalt zu reduzieren. Für eine vorgegebene Datenübertragungsbitrate kann für den Laser die optimale thermische Zeitkonstante bestimmt werden. Die Laserquelle sollte in der Weise gewählt werden, daß ihre Zeitkonstante so nahe wie möglich am optimalen Wert liegt. Auf diese Weise ist es möglich, die Frequenzdifferenz zwischen der optischen Mittenfrequenz, die während einer bestimmten "Eins-Bitperiode auftritt, und der optischen Mittenfrequenz, die während des interferierenden verzögerten Signals auftritt (in diesem Beispiel ein um 16 Bitperioden verzögertes Signal), maximal zu machen. Die Frequenzdifferenz hat eine Umverteilung der Rauschleistung einer kohärenten Schwebung zu höheren Frequenzen außerhalb des Grundbands des Empfängers 3 zur Folge.
Ein einfaches Beispiel eines Vermittlungsnetzes, das die Filterung der Rauschleistung einer kohärenten Schwebung auf diese Weise optimiert, wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben, die auf dem Netz basiert, das in Fig. 13 von WO-A-92 16079 gezeigt ist. Die Koppelmatrix enthält mehrere 2 · 2-Kreuzschienenschalterelemente S1,1 ... S1,7; S2,1 ... S2,7, die in ersten und zweiten Reihen R1, R2 angeordnet sind. Das Netz gestattet, daß optische Signale, die Bitfolgen in aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen enthalten und an die Eingänge I1, I2 angelegt werden, selektiv vermittelt werden, bezüglich der Zeitschlitze neu geordnet werden und selektiv an die Ausgänge O1, O2 geschaltet werden. Auf diese Weise kann, wenn beispielsweise der Schalter S1,1 betrachtet wird, der Eingang an I1 entweder an einen Eingang des Schalters S1,2 oder des Schalters S2,2 der Reihen R1 oder R2 geschaltet werden. Umgekehrt können die Schalter S1,6 und S2,6 die Signale zwischen den Reihen R1 und R2 zurückvermitteln. Aufeinanderfolgende Schalter in jeder Reihe sind durch eine direkte Lichtleitfaserverbindung mit einer verhältnismäßig kurzen Verzögerungszeit, zum Beispiel Verbindung C1, und außerdem durch eine Verbindung, die eine längere Verzögerung beinhaltet, zum Beispiel die Verbindung C2, in der Weise verbunden, daß Signale von unterschiedlichen Zeitschlitzen zeitlich neu angeordnet werden können. Für eine vollständigere Erläuterung wird auf WO-A-92 16079 verwiesen.
In Fig. 5 speist ein DFB-Laser 1 einen optischen Bitstrom zu einer Lichtleitfaser 2, die mit dem Eingang I1 der Koppelmatrix S1 verbunden ist. Der Ausgang O1 ist mit einem Empfänger 3, typischerweise einer Photodiode, verbunden, und das zugehörige Tiefpaßfilter ist auf das Grundband des Datenbitstroms abgestimmt.
Was nun den vom Laser 2 erzeugten Bitstrom betrifft, werden, wenn erwünscht ist, den Bitstrom zum Empfänger 3 zu schalten, die Schalter S1,1 ... S1,7, S2, S4 so eingestellt, daß sie einen geradlinig-durchgängigen Hauptweg für die Signale darstellen, wie durch den Pfeil 20 erläutert. Da die Koppelpunkte keine vollständige Trennung zwischen den verschiedenen Kanälen gewährleisten, tritt zusätzlich Übersprechen auf, was durch einen zweiten längeren Weg schematisch dargestellt ist, der durch die gestrichelte Linie 21 zwischen dem Laser 1 und dem Empfänger 3 angezeigt ist. Auf diese Weise erreicht zusätzlich eine verzögerte, gedämpfte Version des Bitstroms den Empfänger 3, die mit den Signalen im Hauptsignalweg 20 interferiert.
Um den modulierten Bitstrom zu erzeugen, wird der Laser 1 durch eine Quelle 5 vorgespannt und mit Hilfe des Modulators 6 in der gleichen Weise direkt moduliert, wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurde. Nach der Erfindung wird der Laser 1 so gewählt, daß er eine thermische Zeitkonstante aufweist, die die Unterdrückung der Rauschleistung einer inkohärenten Schwebung für die Bitrate optimiert, die für Übertragungen durch das System spezifiziert wurde, mit dem Ergebnis, daß die Rauschleistung einer inkohärenten Schwebung in dem durch den Empfänger 3 empfangenen Grundbandsignal minimiert ist. Bei einer vorgegebenen Datenübertragungsbitrate kann die optimale thermische Zeitkonstante für den Laser bestimmt werden. Die Laserquelle sollte in der Weise gewählt sein, daß sich ihre Zeitkonstante so nahe wie möglich an den optimalen Wert annähert. Auf diese Weise ist es möglich, die Frequenzdifferenz zwischen der optischen Mittenfrequenz, die während einer bestimmten "Eins"-Bitperiode auftritt, und der optischen Mittenfrequenz, die während des interferierenden verzögerten Signals (in diesem Fall ein um 16 Bitperioden verzögertes Signal) auftritt, maximal zu machen. Die Frequenzdifferenz hat eine Umverteilung der Rauschleistung einer kohärenten Schwebung zu höheren Frequenzen außerhalb des Grundbands des Empfängers 3 zur Folge.
Der Empfänger 3 ist auf eine Bandbreite abgestimmt, die nahezu der des Datengrundbands entspricht, so daß die Rauschleistung einer kohärenten Schwebung, die zu höheren Frequenzen verschoben wird, nicht erfaßt wird, weswegen in den durch den Empfänger erfaßten Signalen eine Reduzierung des Rauschens auftritt.
In einem Experiment wurden sechs DFB-Laserchips, die sowohl aus Massivmaterial als auch aus Mehrfachpotentialtopf- (MQW) Material sowohl mit Stegkonfiguration als auch mit einer Konfiguration mit vergrabener Heterostruktur aufgebaut wurden, und die beide mit obenliegender p- Seite und untenliegender n-Seite montiert wurden, im Hinblick auf die Abhängigkeit der thermischen Laserparameter vom Laseraufbau untersucht. Obwohl alle Laser den RC-ähnlichen Frequenzwechsel als Funktion der Bitperiode aufwiesen, waren die thermischen Parameter in einem Laser am günstigsten, der als DFB-Laser mit vergrabener Heterostruktur und mit obenliegender p-Seite aufgebaut war. Die Zeitkonstante war in allen Fällen ungefähr 35 ns. Die mit obenliegender p-Seite montierten Laser zeigten eine größere Frequenzveränderung als ihre mit untenliegender p-Seite montierten Pendants.
Die Laserquelle sollte mit einem großem Modulationsgrad angesteuert werden, dies macht die Temperaturdifferenz zwischen Null- und Eins-Bits maximal und macht außerdem die Temperaturdifferenz zwischen den interferierenden Eins-Bits maximal. Mit anderen Worten, der Laser sollte am Schwellenwert oder unterhalb des Schwellenwerts vorgespannt werden. In Netzen, die zusätzlich zu interferometrischem Rauschen durch Dispersion begrenzt sind, muß zwischen der Vorspannung oberhalb des Schwellenwerts zur Dämpfung der Beruhigungsschwingungen des Einschwing-Chirp und der Aufrechterhaltung eines großen Modulationsgrads ein Kompromiß gefunden werden.
Wie wiederum in Fig. 5 gezeigt ist, enthält ein alternatives Verfahren zur Einführung einer zeitlichen Veränderung der optischen Frequenzen der Bits die Verwendung eines Phasenmodulators. Dieser ist beispielhaft gezeigt und mit dem zweiten Eingang I2 des Vermittlungsnetzes verbunden. Ein bitmodulierter optischer Signalstrom von einer schematisch dargestellten Laserquelle 22 wird durch einen außerhalb der Laserquelle 22 befindlichen Phasenmodulator 23 geführt, um Frequenzveränderungen zwischen den "Eins"-Bits einzuführen.
Nun wird ein Beispiel der in Fig. 2 erzeugten Signalformen unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben. In Fig. 6A wird die berechnete Frequenzveränderung für die Mittenfrequenz des Lasers als Antwort auf einen modulierten Bitstrom, wie in Fig. 6B gezeigt ist, dargestellt. Die Folgenabhängigkeit des Rauschens kann mathematisch durch Betrachtung der Modulationshistorie des Laserchips und ihres Einflusses auf die Laserfrequenz verstanden werden. Was die Laserfrequenz betrifft, wurde der Laser durch ein lineares System erster Ordnung modelliert, dessen Eingang und Ausgang der Ansteuerstrom des Lasers bzw. die optische Frequenz des Lasers sind. Vom linearen System selbst wird angenommen, daß es eine "Kapazität" enthält, die durch einen "Widerstand" nebengeschlossen wird, und durch die folgende Gleichung beschrieben wird:
Eingangsstrom C (df/dt + f/RC)
wobei f die optische Frequenz ist,
C die "Kapazität" ist,
R der "Widerstand" ist,
t die Zeit ist.
Die durchgezogene Linie in Fig. 6A entspricht dem Signalstrom 20 für den geradlinig-durchgehenden Signalweg, wohingegen die gestrichelte Linie dem Übersprechsignal 21 entspricht. In diesem Beispiel ist das Übersprechsignal um 16 Bitperioden verzögert. Fig. 6C zeigt die Wellenlängendifferenz zwischen den zwei in Fig. 6A gezeigten Signalen. Die Sterne in Fig. 6B zeigen Stellen, an denen die Rauschleistung einer inkohärenten Schwebung innerhalb des durch die Bandbreite des Empfängers definierten Grundbands erwartet wird; es kann jedoch erkannt werden, daß im Vergleich zu Fig. 2A die Rauschleistung einer inkohärenten Schwebung für die Mehrheit der Bitperioden im Bitstrom mit Hilfe der Erfindung außerhalb des Bands verteilt worden ist, wodurch eine wesentliche Reduzierung des Rauschens erzeugt wird.
Aus dem Vorangehenden ist ersichtlich, daß, wenn für eine vorgegebene Bitperiode die Kohärenzzeit der optischen Quelle reduziert wird, die Rauschleistung einer inkohärenten Schwebung vom Grundband zu höheren Frequenzen umverteilt wird, wodurch der bandinterne Inhalt reduziert wird.
Ein weiterer Lösungsweg zur Ausnutzung des Phänomens besteht darin, die übertragenen Daten in geeigneter Weise zu codieren. Zum Beispiel kann die Anzahl der aufeinanderfolgenden Einsen und Nullen im übertragenen Datenbitstrom auf eine vorgegebene Anzahl begrenzt werden, wobei unterhalb dieser Anzahl der resultierende Erwärmungseffekt eine Sättigungstemperatur erzeugt. Alternativ können die Datenbits in längeren Folgen codiert werden.

Claims

1. Verfahren zum Reduzieren von interferometrischem Rauschen in einem optischen Netz, durch das Daten als Bitstrom während aufeinanderfolgender Bitperioden mittels einer optischen Quelle (1) mit einer gegebenen Mittenfrequenz an einen Empfänger (3) zur Erfassung eines Frequenzgrundbandes gesendet werden, enthaltend das Verursachen einer zeitlichen Änderung der Mittenfrequenz der Quelle (1), um eine Umverteilung der Rauschleistung vom Grundband zu höheren Frequenzen zu verursachen, um dadurch das Rauschen im Grundband zu reduzieren, dadurch gekennzeichnet, daß eine progressive Änderung der Mittenfrequenz in im wesentlichen unidirektionaler Weise in einer vorgegebenen Richtung während der Dauer von Bitperioden verursacht wird, in denen die Datenbits einen vorgegebenen Wert besitzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das interferometrische Rauschen ein Rauschen einer inkohärenten Schwebung enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine progressive Änderung der Mittenfrequenz in einer im wesentlichen unidirektionalen Weise in einer ersten Richtung während der Dauer von Bitperioden verursacht wird, in denen die Datenbits einen ersten Wert besitzen, und die Änderung in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung während der Dauer von Bitperioden verursacht wird, in denen die Datenbits einen zweiten, anderen Wert besitzen.

4. Verfahren nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, bei dem die Quelle einen Laser enthält und die Bits durch Modulieren des Lasers definiert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Frequenz des Lasers in Bitperioden, in denen die Intensität des Lasers auf eine verhältnismäßig hohe Intensität moduliert wird, progressiv geändert wird, und die Mittenfrequenz während Perioden, in denen die Intensität des Lasers auf eine verhältnismäßig niedrige Intensität moduliert wird, in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung geändert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Modulation durch Ein- und Ausschalten des Lasers ausgeführt wird und die Frequenz des Lasers während Perioden, in denen der Laser aktiv ist, absinkt.

7. Verfahren nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, bei dem das Netz einen Hauptsignalweg und einen gedämpften, verzögerten Hilfssignalweg für die an den Empfänger gesendeten Daten aufweist, wobei die optische Strahlung vom Hauptweg, die während einer gegebenen Bitperiode auftritt, einer Interferenz mit der Strahlung, die von der vorhergehenden Bitperiode verzögert ist, unterworfen ist, und die Daten so codiert werden, daß die Frequenzdifferenz zwischen den Mittenfrequenzen während der interferierenden Bitperioden maximal wird.

8. Optisches Netz mit reduziertem Nebensprechen, mit:

einer optischen Quelle (1) mit einer gegebenen Mittenfrequenz, die in der Weise arbeitet, daß sie Daten durch das Netz als Bitstrom in aufeinanderfolgenden Bitperioden sendet;

einem Empfänger (3) zur Erfassung eines Frequenzgrundbandes; und

einer Einrichtung (5, 6; 23), die eine Änderung der Mittenfrequenz der Quelle verursacht, um eine Umverteilung der interferometrischen Rauschleistung vom Grundband zu höheren Frequenzen zu verursachen, um dadurch das Rauschen im Grundband zu reduzieren, dadurch gekennzeichnet, daß eine progressive Änderung der Mittenfrequenz in einer im wesentlichen unidirektionalen Weise in einer vorgegebenen Richtung während der Dauer von Bitperioden, in denen die Datenbits einen vorgegebenen Wert besitzen, verursacht wird.

9. Netz nach Anspruch 8, wobei die interferometrische Rauschleistung eine Rauschleistung einer inkohärenten Schwebung enthält.

10. Netz nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Mittenfrequenz während der Dauer von Bitperioden, in denen die Datenbits einen ersten Wert besitzen, in im wesentlichen unidirektionaler Weise in einer ersten Richtung progressiv geändert wird und während der Dauer von Bitperioden, in denen die Datenbits einen zweiten, anderen Wert besitzen, in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung progressiv geändert wird.

11. Netz nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei die Quelle einen Laser und eine Modulationseinrichtung für den Laser enthält.

12. Netz nach Anspruch 11, wobei die Frequenz des Lasers während Bitperioden, in denen die Intensität des Lasers auf eine verhältnismäßig hohe Intensität moduliert ist, in eine erste Richtung progressiv geändert wird und die Mittenfrequenz während Perioden, in denen die Intensität des Lasers auf eine verhältnismäßig niedrige Inten sität moduliert wird, in eine zweite, entgegengesetzte Richtung geändert wird.

13. Netz nach Anspruch 11, wobei die Modulationseinrichtung eine Einrichtung zum Ein- und Ausschalten des Lasers enthält und die Mittenfrequenz des Lasers während Perioden, in denen der Laser aktiv ist, absenkt.

14. Netz nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 13, wobei für die an den Empfänger gesendeten Daten ein Hauptsignalweg und ein gedämpfter, verzögerter Hilfssignalweg verfügbar sind, wobei die optische Strahlung vom Hauptweg, die während einer gegebenen Bitperiode auftritt, einer Interferenz mit der Strahlung, die von einer vorhergehenden Bitperiode verzögert wird, unterworfen ist, versehen mit einer Codierungseinrichtung zum Codieren der Daten, um die Frequenzdifferenz zwischen den Mittenfrequenzen in den interferierenden Bitperioden maximal zu machen.

15. Netz nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 14, wobei der Empfänger einen Photodetektor und eine Filterungseinrichtung mit einer dem Grundband entsprechenden Bandbreite enthält.

16. Netz nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 14 oder 15, wobei die Frequenzänderungseinrichtung einen Frequenzmodulator zum Modifizieren der Frequenz von Signalen von der optischen Quelle enthält.