DE69629741T2 - Ein optische Zirkulatoren und durch Lichteinstrahlung eingeschriebene Bragg-Gitter verwendender optischer Multiplexer zur Einfügung und Ausblendung von Wellenlängen - Google Patents

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Description

  • TECHNISCHER BEREICH
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Einfüge-/Extrahier-Multiplexer (Add/Drop-Multiplexer).
  • Sie findet zum Beispiel im Bereich der optischen Telekommunikation Anwendung.
  • STAND DER TECHNIK
  • Es sind verschiedene Architekturen für Telekommunikationsnetzwerke bekannt, die Wellenleiter und auf akusto-optischen Filtern oder Fabry-Perot-Filtern basierende optische Add/Drop-Multiplexer verwenden.
  • Diese Add/Drop-Multiplexer haben den Nachteil, daß sie sowohl beim Einfügen (add) als auch beim Extrahieren (drop) starke optische Leitungsverluste aufweisen. Das Dokument MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS, Vol. 7, Nr. 11, August 1994, Seiten 499–501 offenbart einen optischen Multiplexer zum Extrahieren zumindest eines optischen Signals mit einer vorbestimmten Wellenlänge aus einer Gruppe von optischen Signalen, deren Wellenlängen der Gruppe von Wellenlängen zugehören, wobei die vorbestimmte Wellenlänge aus der Gruppe von Wellenlängen gewählt ist. Dieser Multiplexer umfaßt einen optischen Zirkulator, welcher einen Eingang aufweist zum Empfangen der Gruppe von Signalen und einen Ausgang, sowie Mittel zur optischen Selektion, die mit einer Seite an den Zirkulator gekoppelt sind und die zumindest ein optisch eingeschriebenes Bragg-Gitter umfassen, wobei dieses optisch eingeschriebene Bragg-Gitter der vorbestimmten Wellenlänge zugeordnet ist und derart ausgelegt ist, daß es sich in einem Zustand befinden kann, in dem es das Signal mit dieser vorbestimmten Wellenlänge reflektiert und indem es Signale mit Wellenlängen, die von letzterer verschieden sind, transmittiert, wobei beim Extrahieren des optischen Signals die Selektionsmittel mit dem optischen Zirkulator zusammenwirken.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diesen Nachteil zu beheben, indem sie einen Add/Drop-Multiplexer vorschlägt, der weniger starke optische Leitungsverluste aufweist als bekannte Multiplexer.
  • In bestimmten Ausführungsbeispielen erlaubt die Erfindung sogar die eingeführten optischen Signale sowie die extrahierten Signale zu verstärken und/oder einen programmierbaren bzw. steuerbaren Multiplexer bereitzustellen.
  • Der erfindungsgemäße Multiplexer ist in den beigefügten unabhängigen Ansprüchen definiert, welche durch zweiteilige Fassung (Oberbegriff/Kennzeichen) gegenüber dem Dokument MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS, Vol. 7, Nr. 11, August 1994 abgegrenzt sind. Die abhängigen Ansprüche definieren optionale Merkmale der Erfindung.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele derselben beschrieben. Diese dienen ausschließlich der Erläuterung und sind in keiner Weise einschränkend aufzufassen. Sie nehmen Bezug auf die beigefügten Figuren, von denen:
  • die 1 bis 4 schematische Ansichten eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Add/Drop-Multiplexers sind, welcher zwei optische Zirkulatoren mit drei Öffnungen verwendet, und
  • 5 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Multiplexers ist, das einen optischen Zirkulator mit vier Öffnungen benutzt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Der in 1 schematisch dargestellte, erfindungsgemäße optische Add/Drop-Multtplexer ist dazu bestimmt, optische Signale mit bestimmter Wellenlänge in eine Gruppe optischer Signale einzufügen und aus dieser Gruppe von Signalen auszublenden.
  • Die Wellenlängen der betrachteten optischen Signale gehören zu einer Gruppe von Wellenlängen λ1 ... λi ... λN, wobei N eine ganze Zahl größer als 1 ist.
  • Man bezweckt beispielsweise, ein Signal einzufügen und/oder zu extrahieren, dessen Wellenlänge aus der Gruppe von Wellenlängen λ1 ... λN gewählt ist und beispielsweise den Wert λi hat, wobei 1 ≤ i ≤ N ist.
  • Der in 1 dargestellte Multiplexer ist in eine optische Leitung LO eingefügt, die beispielsweise eine optische Schleife bildet, in der sich weitere, hier nicht dargestellte optische Multiplexer befinden, die identisch sind zu dem in 1 dargestellten und vor oder nach diesem auf der optischen Leitung LO plaziert sind.
  • Diese Leitung wird durch die Signale der Wellenlängen λ1 ... λi ... λN durchlaufen.
  • Der in 1 dargestellte erfindungsgemäße optische Multiplexer umfaßt:
    • – einen ersten optischen Zirkulator C1 mit drei Öffnungen, der eine Eingangsöffnung p1 zum Empfangen der Signalgruppe aufweist, eine zwischenliegende Öffnung p3 und eine Ausgangsöffnung p2,
    • – einen zweiten optischen Zirkulator C2 mit drei Öffnungen, welcher eine Eingangsöffnung p1 zum Empfangen des in die Signalgruppe einzufügenden Signals, eine zwischenliegende Öffnung p3 und eine Ausgangsöffnung p2,
    • – Mittel zur optischen Selektion MS, die mit einer Seite optisch an den ersten Zirkulator C1 gekoppelt sind und mit der anderen Seite an die zwischenliegende Öffnung p3 des Zirkulators C2 und welche eine Mehrzahl in Reihe geschalteter optisch eingeschriebener Bragg-Gitter R1 ... Ri .. RN aufweisen, die entsprechend den Wellenlängen λ1 ... λi ... λN zugeordnet sind, und
    • – Mittel zur elektrischen Steuerung MC dieser Selektionsmittel MS.
  • Jedes dieser Gitter R1 ... Ri ... RN ist derart ausgelegt, daß es sich in einem der folgenden Zustände befinden kann:
    • – entweder in einem ersten Zustand, einem Normalzustand, in dem es auf seine entsprechende Wellenlänge "festgesetzt" ist, d. h. auf diese geregelt ist,
    • – oder in einem zweiten Zustand, in welchem es nicht auf diese Wellenlänge geregelt ist.
  • In dem ersten Zustand reflektiert dieses Gitter die einfallenden optischen Signale mit jener Wellenlänge, auf die es geregelt ist, und transmittiert die optischen Signale, die nicht diese Wellenlänge haben.
  • Im zweiten Zustand transmittiert dieses Gitter die einfallenden optischen Signale unabhängig von deren Wellenlänge.
  • Solch ein Gitter, das – zur Erinnerung – auf einen Wellenleiter eingeschrieben ist, beispielsweise auf eine Lichtfaser oder einen planaren Leiter (z. B. aus Silizium, aus InP oder aus Lithiumniobat) funktioniert transmittierend als Sperrfilter und reflektierend an Bandpaßfilter.
  • Die Gitter R1 ... RN des Multiplexers aus 1 sind steuerbar.
  • Jeder unter ihnen kann nämlich selektiv auf seine zugeordnete Wellenlänge geregelt werden.
  • Es sind optisch eingeschriebene Bragg-Gitter bekannt, deren Unterdrückungsrate 99% (20 dB) erreicht.
  • Die Steuermittel MC sind dazu geeignet, jedes der Gitter R1 ... RN selektiv in seinen zugeordneten zweiten Zustand zu versetzen.
  • Um dies zu erreichen, umfassen die Steuermittel MC Mittel zur Anwendung einer mechanischen Spannung (piezoelektrische Vorrichtungen) oder von thermischer Erhitzung (Peltier-Effekt-Vorrichtungen) auf jedes der Gitter R1 ... RN.
  • Die Anwendung solch einer mechanischen Spannung oder solch einer thermischen Erhitzung auf ein optisch eingeschriebenes Bragg-Gitter erlaubt es durch elektrische Steuerung einen Durchlaßbereich von einigen Nanometern zu erreichen.
  • Jedes Gitter kann folglich selektiv auf seine entsprechend zugeordnete Wellenlänge geregelt werden (die entsprechende piezo-elektrische bzw. Peltier-Effekt-Vorrichtung ist inaktiv) oder nicht geregelt werden (diese Vorrichtung ist aktiv).
  • Nun seien die optischen Zirkulatoren C1 und C2 behandelt.
  • Es sei daran erinnert, daß ein optischer Zirkulator ein System zur optischen Kopplung ist, das im allgemeinen auf Fieberoptischer Basis hergestellt wird, das polarisationsunabhängig ist und einen schwachen Einfügungsverlust aufweist, der von der Größenordnung 1 dB ist.
  • Dieses optische Kupplungssystem nutzt die Technik der optischen Isolation.
  • In dem in 1 dargestellten Beispiel hat jeder der optischen Zirkulatoren C1 und C2 drei optische Öffnungen, nämlich die bereits genannten Öffnungen p1 und p2 sowie eine weitere Öffnung p3.
  • Die Öffnung p1 des Zirkulators C1 ist mit der oberhalb des Multiplexers befindlichen Leitung LO verbunden und entspricht dem Eingang E des Multiplexers.
  • Die Öffnung p2 des Zirkulators C2 entspricht dem Extraktionsausgang X des Multiplexers.
  • Die Öffnung p1 des Zirkulators C2 entspricht dem Einfügungseingang I des Multiplexers.
  • Die Öffnung p2 dieses Zirkulators C2 ist mit der unterhalb des Multiplexers befindlichen Leitung LO verbunden und entspricht dem Ausgang S des Multiplexers.
  • Jeder der Zirkulatoren C1 und C2 umfaßt einen ersten optischen Isolator i1 und einen zweiten optischen Isolator i2.
  • Der Eingang des Isolators i1 und der Ausgang des Isolators i2 sind mit der Öffnung p1 bzw. der Öffnung p2 gekoppelt, wie es in 1 gezeigt ist.
  • Der Ausgang des Isolators i1 und der Eingang des Isolators i2 sind optisch an die Öffnung p3 gekoppelt.
  • Diese Öffnung p3 ist selbst wiederum optisch an die optischen Selektionsmittel MS gekoppelt und, betreffend die Öffnung p3 von p1 um genau zu sein, an das optisch eingeschriebene Bragg-Gitter R1, wie es in 1 zu sehen ist.
  • In dem in 1 dargestellten Beispiel wird diese Kopplung zwischen der Öffnung p3 und dem Gitter R1 mittels eines bidirektionalen optischen Verstärkungsmediums AO erreicht, beispielsweise einem faseroptischen Verstärkungsmedium oder ein Halbleiter-Verstärkungsmedium.
  • Ein durch dessen Öffnung p3 in den Zirkulator C1 eintretendes optisches Signal wird vollkommen zur Öffnung p2 des Zirkulators Cl transmittiert.
  • Die Öffnungen p1 und p2 sind vollkommen voneinander isoliert, wobei die Isolation größer ist als 30 dB.
  • Die Öffnung p3 des Zirkulators C2 ist optisch mit dem optisch eingeschriebenen Bragg-Gitter RN gekoppelt.
  • Die N steuerbaren Gitter R1 ... RN bestimmen die am Ausgang p2 des Zirkulators Cl zu extrahierende(n) Wellenlänge(n) durch die Frequenzeinstellungen dieser Gitter.
  • Im dargestellten Beispiel wird ein Signal der Wellenlänge λi aus den bei Eingang E des optischen Multiplexers eingehenden optischen Signalen extrahiert und ein Signal der Wellenlänge λi wird gleichermaßen in diese Signale eingefügt.
  • Um dies durchzuführen, wird das Gitter Ri auf diese Wellenlänge λi geregelt.
  • Die anderen Gitter R1 ... Ri – 1, Ri + 1 ... RN sind, im Gegensatz dazu, nicht auf die ihnen entsprechenden Wellenlängen geregelt.
  • Deshalb gelangen alle Eingangssignale, deren Wellenlängen von λi verschieden sind vom Eingang E zum Ausgang S des optischen Multiplexers.
  • Ein in den Multiplexer einfallendes Signal der Wellenlänge λi wird durch das optisch eingeschriebene Gitter Ri reflektiert um zum Zirkulator C1 zurückzukehren und diesen durch den Extraktionsausgang X zu verlassen, wo es durch nicht weiter dargestellte Mittel behandelt werden kann.
  • Ein aus einer nicht dargestellten Quelle stammendes Signal der Wellenlänge λi, das in den Einfügungseingang I dieses Multiplexers eintrifft, gelangt zum Gitter Ri, wird durch dieses reflektiert und verläßt den Multiplexer durch dessen Ausgang S.
  • Das bidirektionale Verstärkungsmedium AO ermöglicht:
    • – die einfache Verstärkung der optischen Signale, die den in 1 dargestellten Multiplexer durchqueren und
    • – die doppelte Verstärkung eines aus diesen Signalen extrahierten Signals, wobei ein eingefügtes Signal nicht verstärkt wird.
  • In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird das optische Verstärkungsmedium AO nicht zwischen den Zirkulator C1 und das Gitter R1 plaziert, sondern zwischen das Gitter RN und den Zirkulator C2.
  • In diesem Fall ermöglicht das Verstärkungsmedium:
    • – die einfache Verstärkung der den Multiplexer durchlaufenden Signale und
    • – die doppelte Verstärkung eines eingefügten Signals, wobei ein extrahiertes Signal nicht verstärkt wird.
  • Es sei bemerkt, daß die Zirkulatoren C1 und C2 eine Isolation des Verstärkungsmediums AO gegenüber optischen Reflektionen sicherstellen.
  • Aus diesem Grund ist es nicht nötig, dem in 1 dargestellten Multiplexer optische Isolatoren hinzuzufügen, um diese Isolation zu erzielen.
  • Um die optische Verstärkung der Signale zu vergrößern, kann man nicht nur einen, sondern zwei optische Verstärkungsmedien benutzen, wobei eines der beiden zwischen den Zirkulator C1 und das Gitter R1 und das andere zwischen das Gitter RN und den Zirkulator C2 plaziert wird.
  • Aus Stabilitätsgründen ist es vorzuziehen, daß das oder die optischen Verstärkungsmedien eine stabilisierte Verstärkung aufweisen.
  • In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel werden mehrere der Gitter R1 ... RN auf ihre entsprechenden Wellenlänge geregelt, während dies für die anderen Gitter nicht der Fall ist.
  • Man regelt beispielsweise die Gitter R1 und RN auf ihre entsprechenden Wellenlängen λ1 und λN und die anderen Gitter R2 ... RN – 1 sind nicht auf die Wellenlängen λ2 ... λN – 1 geregelt.
  • Unter diesen Umständen ist es möglich, Signale der Wellenlängen λ1 bzw. λN in die am Eingang des Multiplexers ankommenden Signale einzufügen und es ist gleichermaßen möglich, aus diesen Signale der Wellenlängen λ1 bzw. λN zu extrahieren.
  • In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt der Multiplexer nur ein einzelnes optisch eingeschriebenes Bragg-Gitter, das auf die entsprechende Wellenlänge geregelt ist (und das sich deshalb in seinem Normalzustand befindet, ohne Steuerungsmittel zu benötigen).
  • In diesem Fall ist es möglich, ein Signal mit dieser Wellenlänge in die einfallenden Signale einzufügen und/oder aus diesen Signalen zu extrahieren.
  • Nun sei der in der 2 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Multiplexer betrachtet.
  • Der Eingang E und der Ausgang S dieses Multiplexers befinden sich auf dem gleichen optischen Zirkulator, nämlich dem Zirkulator C1.
  • In 2 sieht man des weiteren die zwei Abschnitte der optischen Leitung LO, mit denen der Eingang E bzw. der Ausgang S des Multiplexers verbunden sind.
  • Die Add/Drop-Funktion ist ihrerseits mittels eines zweiten Zirkulators realisiert, nämlich dem Zirkulator C2. Genauer: Der in 2 dargestellte ist auf die gleiche Weise aufgebaut wie jener aus 1, abgesehen davon, daß die Regelung der optisch eingeschriebenen Bragg-Gitter unterschiedlich ist.
  • Im gewählten Beispiel, bei dem man ein Signal der Wellenlänge λi in die einfallenden Signale einfügen will und/oder aus diesen gleichermaßen ein Signal der Wellenlänge λi extrahieren will, sind alle den Selektionsmittel MS des in 2 dargestellten Multiplexers zugehörigen Gitter auf ihre entsprechenden Wellenlängen geregelt, mit Ausnahme des optisch eingeschriebenen Gitters Ri, welches der Wellenlänge λi entspricht, das nicht auf diese Wellenlänge λi geregelt ist.
  • Unter diesen Umständen entsprechen die Eingangsöffnung p1 und die Ausgangsöffnung p2 des Zirkulators Cl des in 2 dargestellten Multiplexers dem Eingang E bzw. dem Ausgang S des in 2 dargestellten Multiplexers.
  • Demgemäß entsprechen die Eingangsöffnung p1 und die Ausgangsöffnung p2 des Zirkulators C2 des in 2 dargestellten Multiplexers dem Einfügungseingang I bzw. dem Extraktionsausgang X des in 2 dargestellten Multiplexers.
  • Die optischen Signale, deren Wellenlängen zu der Gruppe λ1 ... λN gehören, aber verschieden sind von λi kommen am Eingang E des Multiplexers an, treten dann durch den Zirkulator C1, um bei den Selektionsmitteln MS anzukommen, wo sie durch die entsprechenden optisch eingeschriebenen Gitter reflektiert werden.
  • Diese Signale gelangen schließlich zum den Ausgang S des Multiplexers, wobei sie wieder durch den Zirkulator C1 treten.
  • Ein am Eingang E eingeführtes optisches Signal der Wellenlänge λi durchquert alle Gitter R1 ... RN, um gleichermaßen zum Ausgang S zu gelangen.
  • Ein über Eingang E des in 2 dargestellten Multiplexers eingehendes optisches Signal der Wellenlänge λi durchquert dessen Gruppe von Gittern, passiert den Zirkulator C2 und gelangt schließlich zum Extraktionsausgang X.
  • Statt ein einziges Gitter nicht auf seine entsprechende Wellenlänge zu regeln könnte man auch mehrere der Gitter nicht auf ihre entsprechenden Wellenlängen regeln, um optische Signale dieser Wellenlängen einfügen und/oder extrahieren zu können.
  • Im in 2 dargestellten Beispiel ist das bidirektionale optische Verstärkungsmedium AO zusätzlich zwischen der Öffnung p3 des Zirkulators C1 und dem Gitter R1 eingefügt.
  • Unter diesen Umständen findet man die Signale, welche nicht einer Extraktionswellenlänge entsprechen und welche zum Eingang E gelangen, am Ausgang S wieder, nachdem sie durch das optische Verstärkungsmedium AO doppelt verstärkt worden sind.
  • Weiterhin erfahren alle einzufügenden Signale eine einfache Verstärkung seitens des Verstärkungsmediums AO, was gleichfalls auch für alle zu extrahierenden Signale zutrifft.
  • Man könnte natürlich auch ein weiteres bidirektionales optisches Verstärkungsmedium zwischen das Gitter RN und den Zirkulator C2 des in 2 dargestellten Multiplexers plazieren.
  • Gleichfalls könnte man ein einzelnes optisches Verstärkungsmedium benutzen, das man zwischen das Gitter RN und den Zirkulator C2 plazieren würde.
  • In diesem Fall werden nur die zu extrahierenden Signale und die einzufügenden Signale verstärkt.
  • Man kann einen erfindungsgemäßen Multiplexer realisieren, vergleichbar mit dem aus 1, der aber einen oder mehrere optisch eingeschriebene Bragg-Gitter umfaßt, die "fixiert" bleiben (d. h. in ihrem ersten Zustand (Normalzustand)) und welche deshalb keinerlei Steuerungsmittel benötigen. Mit diesem Multiplexer kann man die diesem (diesen) Gitter entsprechende(n) Wellenlänge(n) einfügen und/oder extrahieren.
  • Dies ist schematisch in 3 gezeigt, die einen erfindungsgemäßen Multiplexer darstellt, der identisch ist zu dem in 1 dargestellten, mit Ausnahme der Selektionsmittel, die im Fall der 3 nur die Gitter Ri und Ri + 1 umfassen, welche in Reihe geschaltet sind und dauerhaft in ihrem ersten Zustand bleiben (es gibt keine Steuermittel MC). Dieser in 3 dargestellte Multiplexer ermöglicht es, Signale der Wellenlängen λi und λi + 1 einzufügen und/oder zu extrahieren.
  • Man kann auch einen erfindungsgemäßen Multiplexer realisieren, der vergleichbar ist mit dem aus 2, aber einen oder mehrere optisch eingeschriebene Bragg-Gitter umfaßt, die "fixiert" bleiben (d. h. in ihrem ersten Zustand (Normalzustand)) und welche deshalb auch keinerlei Steuermittel erfordern. Mit diesem Multiplexer ist es möglich, jene Wellenlängen einzufügen und/oder zu extrahieren, welche durch das oder die Gitter nicht reflektiert werden.
  • Dies ist in 4 schematisch gezeigt, die einen erfindungsgemäßen Multiplexer darstellt, der zu dem aus 2 identisch ist, mit Ausnahme der Selektionsmittel, die im Fall von 4 nur die Gitter R1, ..., Ri – 1, Ri + 2, ..., RN umfassen, die in Reihe geschaltet sind und dauerhaft in ihrem ersten Zustand bleiben (es gibt keine Steuermittel MC). Dieser in 4 dargestellte Multiplexer erlaubt es, Signale der Wellenlängen λi und λi + 1 einzufügen und/oder zu extrahieren.
  • 5 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Multiplexers, welcher einen optischen Zirkulator C4 mit vier aufeinanderfolgenden Öffnungen p1, p2, p3 und p4 aufweist, die mittels dreier optischer Isolatoren E1, E2, E3 voneinander getrennt sind.
  • Der Multiplexer aus 5 umfaßt weiterhin Selektionsmittel MS, die sich aus einer ersten Gruppe und einer zweiten Gruppe von optisch eingeschriebenen Bragg-Gittern zusammensetzen. Diese Gruppen sind identisch und jede von ihnen umfaßt die o. g. N – 1 Gitter R1, ..., Ri – 1, Ri + 1, ..., RN, die in Reihe geschaltet sind und in ihrem ersten Zustand bleiben.
  • Das Gitter R1 der ersten Gruppe ist mit der Öffnung p2 des Zirkulators C4 verbunden, vorzugsweise mittels eines optischen Verstärkungsmediums AO. Das freie Ende des Gitters RN dieser ersten Gruppe bildet den Extraktionsausgang X des Multiplexers.
  • Das Gitter R1 der zweiten Gruppe ist mit der Öffnung p3 des Zirkulators C4 verbunden, vorzugsweise mittels eines optischen Verstärkungsmediums AO. Das freie Ende des Gitters RN dieser zweiten Gruppe bildet den Einfügungseingang des Multiplexers.
  • Die Öffnung p1 des Zirkulators entspricht dem Eingang E des Multiplexers und empfängt die Signale der jeweiligen Wellenlängen λ1, ..., λi, ..., λN. Das Signal der Wellenlänge λi wird bei X extrahiert. Bei I kann man ein Signal der Wellenlänge λi einfügen. Die Öffnung p4 des Zirkulators entspricht dem Ausgang S des Multiplexers und liefert die nicht extrahierten Signale der Wellenlängen λ1, ..., λi – 1, λi+ 1 , ..., λN sowie das eingefügte Signal der Wellenlänge λi.
  • Werden Verstärkungsmedien AO benutzt, wird die optische Isolation dieser Verstärkungsmedien zum einen durch die Isolatoren des Zirkulators C4 erzielt, und zum anderen durch die optischen Isolatoren i4 und i5, die entsprechend am Extraktionsausgang X bzw. am Einfügungseingang I plaziert sind, wie es in 5 dargestellt ist.
  • Allgemeiner: Die erste Gruppe kann ein oder mehrere fixierte Gitter umfassen und die zweite Gruppe kann dieses oder diese fixierte(n) Gitter umfassen. Mit diesem oder diesen Gitter(n) kann man demnach die nicht reflektierten Wellenlängen extrahieren und/oder einfügen.
  • Natürlich kann man in einem Multiplexer der in 5 dargestellten Art auch ein Steuerungsmittel der Art des o. g. Steuerungsmittels MC mit den Gittern in Verbindung bringen, um selektiv die Gitter in ihren zweiten Zustand zu versetzen.
  • Bei der Erfindung ermöglicht die Benutzung eines oder zweier optischer Verstärkungsmedien, einen optischen Add/Drop-Multiplexer "mit Verstärkung" zu erhalten, d. h., einen Multiplexer mit integrierter Verstärkungsfunktion, also eine kostengünstigere Vorrichtung als einen optischen Add/Drop-Multiplexer, an dem ein oder mehrere optische Verstärker hinzugefügt sind.

Claims (26)

  1. Optischer Multiplexer, der zumindest extrahierend wirkt, derart, daß er aus einer Gruppe von N optischen Signalen, deren entsprechende Wellenlängen zu einer Gruppe von N Wellenlängen (λ1 ... λi ... λN) gehören, mindestens ein optisches Signal mit einer vorbestimmten Wellenlänge (λi) extrahieren kann, welche aus dieser Gruppe von N Wellenlängen gewählt ist, wobei der Multiplexer umfaßt: – mindestens einen optischen Zirkulator (C1) mit drei Öffnungen (p1, p3, p2), die derart ausgelegt sind, daß die bei einer beliebigen dieser Öffnungen eintretenden Signale bei der unmittelbar folgenden Öffnung austreten, wobei die erste Öffnung (p1) einen Eingang bildet, der dazu bestimmt ist, die Gruppe von N Signalen aufzunehmen und die dritte Öffnung (p2) einen Ausgang bildet, sowie – wellenlängenselektive Reflektionsmittel (MS), die mit einer Seite an die zweite Öffnung (p3) des Zirkulators gekoppelt sind, und mindestens ein optisch eingeschriebenes Bragg-Gitter (Ri; Ri, Ri + 1; R1 ... Ri – 1, Ri + 2 ... RN; R1 ... Ri ... RN) umfassen, wobei die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel ausgelegt sind, um entweder die Signalgruppe umfassend das Signal mit der vorbestimmten Wellenlänge (λi), oder die Signalgruppe umfassend die Signale mit einer von letzterer verschiedenen Wellenlänge zu reflektieren und die Signale der anderen Gruppe zu transmittieren, wobei die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel (MS) mit dem obengenannten optischen Zirkulator (C1) zusammenwirken, um das optische Signal mit der bestimmten Wellenlänge (λi) zu extrahieren, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplexer auch ausgelegt ist einfügend zu wirken, derart, daß er auch mindestens ein optisches Signal mit vorbestimmter Wellenlänge (λi) in die Gruppe von optischen Signalen einfügen kann, aus der man das Signal mit vorbestimmter Wellenlänge (λi) extrahiert hat, wobei der Multiplexer für diesen Zweck außerdem einen zweiten optischen Zirkulator (C2) mit drei Öffnungen (p1, p3, p2) umfaßt, die gleichermaßen so ausgelegt sind, daß die bei einer beliebigen dieser Öffnungen eingehenden Signale bei der unmittelbar folgenden Öffnung austreten, wobei der zweite optische Zirkulator mit seiner zweiten Öffnung (p3) an die andere Seite der wellenlängenselektiven Reflektionsmittel (MS) gekoppelt ist, die erste Öffnung (p1) einen Eingang bildet, der dazu bestimmt ist, das Signal mit der vorbestimmten Wellenlänge (λi) aufzunehmen, um es in die Signalgruppe einzufügen, und die dritte Öffnung (p2) einen Ausgang bildet, und die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel (MS) ausgelegt sind, um mit den zwei Zirkulatoren (C1, C2) derart zusammenzuwirken, daß einer der Ausgänge (p2) der beiden Zirkulatoren das aus der Signalgruppe extrahierte Signal (λi) liefert, und der andere die Signalgruppe, aus der man das Signal mit vorbestimmter Wellenlänge (λi) extrahiert und in das man dieses eingefügt hat.
  2. Multiplexer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel (MS) ausgelegt sind, um die vorbestimmte Wellenlänge (λi) des mindestens einen zu extrahierenden Signals und des wenigstens einen einzufügenden Signals zu reflektieren, und um die anderen Signale mit verschiedener Wellenlänge zu transmittieren, wobei der Ausgang (p2) des ersten Zirkulators (Cl) ausgelegt ist, das aus der Signalgruppe extrahierte Signal vorbestimmter Wellenlänge (λi) zu liefern, und der Ausgang (p2) des zweiten Zirkulators (C2) ausgelegt ist, die Signalgruppe zu liefern, aus der man das Signal vorbestimmter Wellenlänge (λi) extrahiert und in die man es eingefügt hat.
  3. Optischer Multiplexer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine optisch eingeschriebene Bragg-Gitter (Ri; Ri, Ri + 1), das für die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel (MS) wesentlich ist, sich in einem festgelegten Normalzustand befindet, in dem es die vorbestimmte Wellenlänge (λi) reflektiert.
  4. Optischer Multiplexer nach Anspruch 3, ausgelegt um ein einzelnes optisches Signal mit vorbestimmter Wellenlänge (λi) zu extrahieren und einzufügen, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel (MS) ein einzelnes optisch eingeschriebenes Bragg-Gitter (Ri) umfassen, das sich in dem festgelegten Normalzustand befindet, in dem es die vorbestimmte Wellenlänge (λi) reflektiert.
  5. Optischer Multiplexer nach Anspruch 3, ausgelegt um eine Mehrzahl p optischer Signale mit jeweils vorbestimmten Wellenlängen (λi, λi + 1) zu extrahieren und einzufügen, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel (MS) eine entsprechende Anzahl p in Reihe geschalteter, optisch eingeschriebener Bragg-Gitter (Ri, Ri + 1) umfassen, die sich in dem festgelegten Normalzustand befinden, in dem sie jeweils eine der vorbestimmten Wellenlängen (λi, λi + 1) reflektieren.
  6. Optischer Multiplexer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß: – die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel (MS) eine Anzahl N in Reihe geschalteter, optisch eingeschriebener Bragg-Gitter (R1 ... Ri ... RN) umfassen, die entsprechend verschiedenen Wellenlängen der Gruppe der N Wellenlängen zugeordnet sind, wobei jedes Gitter ausgelegt ist, sich entweder in einem ersten festgelegten Normalzustand zu befinden, in dem es seine ihm zugeordnete entsprechende Wellenlänge reflektiert, oder in einem zweiten Zustand, in dem es diese entsprechende Wellenlänge transmittiert, und – die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel (MS) außerdem Steuerungsmittel (MS) umfassen, die dazu bestimmt sind, jedes der Gitter selektiv in den zweiten Zustand zu bringen.
  7. Optischer Multiplexer nach Anspruch 6, ausgelegt um ein einzelnes optisches Signal mit einer vorbestimmten Wellenlänge (λi) zu extrahieren und einzufügen, dadurch gekennzeichnet, daß jenes der N Bragg-Gitter, welches der vorbestimmten Wellenlänge (λi) zugeordnet ist, in seinem ersten Zustand gehalten wird, während jedes der N – 1 weiteren Gitter in seinen zweiten Zustand versetzt ist.
  8. Optischer Multiplexer nach Anspruch 6, ausgelegt um eine Mehrzahl p optischer Signale mit entsprechenden vorbestimmten Wellenlängen (λi, λi + 1) zu extrahieren und einzufügen, dadurch gekennzeichnet, daß jene p der N Bragg-Gitter, welche den vorbestimmten Wellenlängen (λi, λi + 1) zugeordnet sind, in ihrem ersten Zustand gehalten werden, während jedes der N – p weiteren Gitter in seinen zweiten Zustand versetzt wird.
  9. Multiplexer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel (MS) ausgelegt sind, andere Wellenlängen als die vorbestimmte Wellenlänge (λi) des mindestens einen zu extrahierenden Signals und des wenigstens einen einzufügenden Signals zu reflektieren, und die zu extrahierende und einzufügende vorbestimmte Wellenlänge (λi) zu transmittieren, wobei der Ausgang (p2) des ersten Zirkulators (Cl) ausgelegt ist, die Signalgruppe zu liefern, aus welcher die vorbestimmte Wellenlänge (λi) zu extrahieren ist und in welche diese einzufügen ist, und der zweite Ausgang (p2) des zweiten Zirkulators (C2) ausgelegt ist, das Signal vorbestimmter Wellenlänge (λi) zu liefern, das aus dieser Signalgruppe extrahiert worden ist.
  10. Optischer Multiplexer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel (MS) mehrere optisch eingeschriebene Bragg- Gitter (R1 ... Ri – 1, Ri + 2 ... RN) umfassen, die entsprechend verschiedenen Wellenlängen der Gruppe der Wellenlängen zugeordnet sind, welche verschieden sind von der mindestens einen vorbestimmten Wellenlänge (λi), und sich in einem festgelegten Normalzustand befinden, in dem sie jeweils die eine entsprechende der verschiedenen Wellenlängen reflektieren.
  11. Optischer Multiplexer nach Anspruch 10, ausgelegt um ein einzelnes optisches Signal mit vorbestimmter Wellenlänge (λi) zu extrahieren und einzufügen, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel (MS) eine Anzahl optisch eingeschriebener Bragg-Gitter umfassen, die gleich N – 1 ist.
  12. Optischer Multiplexer nach Anspruch 10, ausgelegt um eine Mehrzahl p optischer Signale mit jeweils vorbestimmten Wellenlängen (λi, λi + 1) zu extrahieren und einzufügen, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel (MS) eine Anzahl optisch eingeschriebener Bragg-Gitter umfasen, die gleich N – p ist.
  13. Optischer Multiplexer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß: – die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel (MS) eine Anzahl N in Reihe geschalteter, optisch eingeschriebener Bragg-Gitter (R1 ... Ri ... RN) umfassen, die verschiedenen Wellenlängen der Gruppe der N Wellenlängen entsprechend zugeordnet sind, wobei jedes Gitter ausgelegt ist, sich entweder in einem ersten festgelegten Normalzustand zu befinden, in dem es diejenige Wellenlänge reflektiert, der es zugeordnet ist, oder in einem zweiten Zustand, in dem es diese entsprechende Wellenlänge transmittiert, und – die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel (MS) außerdem Steuerungsmittel (MS) umfassen, die dazu bestimmt sind, jedes er Gitter selektiv in den zweiten Zustand zu bringen.
  14. Optischer Multiplexer nach Anspruch 13, ausgelegt um ein einzelnes optisches Signal mit vorbestimmter Wellenlänge (λi) zu extrahieren und einzufügen, dadurch gekennzeichnet, daß jenes der N Bragg-Gitter, welches der vorbestimmten Wellenlänge (λi) zugeordnet ist, in seinen zweiten Zustand versetzt ist, während jedes der N – 1 weiteren Gitter in seinem ersten Zustand gehalten wird.
  15. Optischer Multiplexer nach Anspruch 13, ausgelegt um eine Mehrzahl p optischer Signale mit jeweils vorbestimmten Wellenlängen (λi, λi + 1) zu extrahieren und einzufügen, dadurch gekennzeichnet, daß jene p der N Bragg-Gitter, welche den vorbestimmten Wellenlängen (λi, λi + 1) zugeordnet sind, in ihren ersten Zustand versetzt sind, während jedes der N – p weiteren Gitter in seinem ersten Zustand gehalten wird.
  16. Multiplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem mindestens ein optisches Verstärkungsmedium (AO) umfaßt, wobei dieses optische Verstärkungsmedium zwischen die optischen Selektionsmittel (MS) und entweder den ersten oder den zweiten Zirkulator (C1, C2) plaziert ist.
  17. Multiplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem mindestens ein optisches Verstärkungsmedium (AO) umfaßt, wobei dieses optische Verstärkungsmedium zwischen die optischen Selektionsmittel (MS) und den ersten Zirkulator (C1) plaziert ist.
  18. Multiplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei optische Verstärkungsmedien (AO) umfaßt, die zwischen die optischen Selektionsmittel (MS) und den ersten bzw. den zweiten Zirkulator (C1, C2) plaziert sind.
  19. Multiplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der erste, als auch der zweite optische Zirkulator (C1, C2) einen ersten optischen Isolator und einen zweiten optischen Isolator umfassen, wobei der Eingang des ersten optischen Isolators und der Ausgang des zweiten optischen Isolators mit dem Eingang (p1) bzw. dem Ausgang (p2) des entsprechenden Zirkulators gekoppelt sind, während der Ausgang des ersten Isolators und der Eingang des zweiten Isolators mit den optischen Selektionsmitteln (MS) gekoppelt sind.
  20. Optischer Multiplexer, der zumindest extrahierend wirkt, derart, daß er aus einer Gruppe von N optischen Signalen, deren entsprechende Wellenlängen zu einer Gruppe von N Wellenlängen (λ1 ... λi ... λN) gehören, mindestens ein optisches Signal mit einer vorbestimmten Wellenlänge (λi) extrahieren kann, welche aus dieser Gruppe von N Wellenlängen gewählt ist, wobei der Multiplexer umfaßt: – einen optischen Zirkulator (C4) der mindestens drei Öffnungen (p1, p2, p3, p4) umfaßt, die derart ausgelegt sind, daß die bei einer beliebigen dieser Öffnungen eingehenden Signale bei der unmittelbar folgenden Öffnung austreten, wobei die erste Öffnung (p1) einen Eingang bildet, der dazu bestimmt ist, die Gruppe von N Signalen aufzunehmen und die letzte Öffnung (p4) einen Ausgang bildet, sowie – Wellenlängenselektive Reflektionsmittel (MS) die mit einer Seite an mindestens eine zwischenliegende Öffnung (p3) des Zirkulators gekoppelt sind und mindestens ein optisch eingeschriebenes Bragg-Gitter (R1 ... Ri – 1, Ri + 1 ... RN) umfassen, wobei die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel ausgelegt sind, um entweder die Signalgruppe umfassend das Signal mit der vorbestimmten Wellenlänge (λi), oder die Signalgruppe umfassend die Signale mit einer von letzterer verschiedenen Wellenlänge zu reflektieren und die Signale der anderen Gruppe zu transmittieren, wobei die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel (MS) mit dem obengenannten optischen Zirkulator (C4) zusammenwirken, um das optische Signal mit der bestimmten Wellenlänge (λi) zu extrahieren, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplexer auch ausgelegt ist einfügend zu wirken, derart, daß er auch mindestens ein optisches Signal der vorbestimmten Wellenlänge (λi) in die Gruppe von optischen Signalen einfügen kann, von der man das Signal mit vorbestimmter Wellenlänge (λi) extrahiert hat, und dadurch, daß zu diesem Zweck: – der optische Zirkulator (C4) ein Zirkulator mit vier Öffnungen ist, und – die wellenlängenselektiven Reflektionsmittel (MS) an zwei zwischenliegende Öffnungen (p2, p3) des Zirkulators gekoppelt sind und entsprechend eine erste Gruppe von M in Reihe geschalteter, optisch eingeschriebener Bragg-Gitter (R1 ... Ri – 1, Ri + 1 ... RN) umfassen, die ausgelegt sind, jeweils eine entsprechende Wellenlänge zu reflektieren, die verschieden ist von der vorbestimmten Wellenlänge (λi), wobei die erste Gruppe mit einem Ende an die zweite Öffnung (p2) des Zirkulators gekoppelt ist, so daß ihr anderes Ende einen Ausgang bildet, der dazu ausgelegt ist, das extrahierte Signal mit bestimmter Wellenlänge (λi) zu liefern, und eine zur ersten Gruppe identische zweite Gruppe von M in Reihe geschalteter, optisch eingeschriebener Bragg-Gitter (R1 ... Ri – 1, Ri + 1 ... RN), die mit einem Ende an die dritte Öffnung (p3) des Zirkulators gekoppelt ist, wobei das anderes Ende der zweiten Gruppe einen Eingang bildet, der dazu bestimmt ist, das einzufügende Signal bestimmter Wellenlänge (λi) aufzunehmen, wobei der Ausgang (p4) des Zirkulators ausgelegt ist, die Signalgruppe zu liefern, aus welcher das Signal vorbestimmter Wellenlänge (λi) extrahiert und in welche es eingefügt worden ist.
  21. Optischer Multiplexer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Bragg-Gitter der Selektionsmittel (MS) ausgelegt ist, um sich in einem festgelegten Normalzustand zu befinden, in dem es eine entsprechende Wellenlänge reflektiert, die verschieden ist von der zu extrahierenden und einzufügenden vorbestimmten Wellenlänge.
  22. Optischer Multiplexer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Bragg-Gitter der Selektionsmittel (MS) ausgelegt ist, sich entweder in einem ersten festgelegten Normalzustand zu befinden, in dem es eine entsprechende Wellenlänge reflektiert, die verschieden ist von der zu extrahierenden und einzufügenden vorbestimmten Wellenlänge, oder in einem Zustand, in dem es die entsprechende Wellenlänge transmittiert, und dadurch, daß der Multiplexer außerdem Steuerungsmittel umfaßt, die dazu bestimmt sind, jedes der Gitter selektiv in seinen zweiten Zustand zu versetzen.
  23. Optischer Multiplexer nach einem der Ansprüche 20 bis 22, ausgelegt um ein einzelnes optisches Signal mit vorbestimmter Wellenlänge (λi) zu extrahieren und einzufügen, dadurch gekennzeichnet, daß M = N – 1.
  24. Optischer Multiplexer nach einem der Ansprüche 20 bis 22, ausgelegt um eine Mehrzahl p optischer Signale mit jeweils vorbestimmten Wellenlängen (λi, λii + 1) zu extrahieren und einzufügen, dadurch gekennzeichnet, daß M = N – p.
  25. Multiplexer nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem mindestens ein optisches Verstärkungsmedium (AO) umfaßt, das mit mindestens einem der ersten und zweiten Gruppen in Reihe geschaltet ist.
  26. Multiplexer nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die erste als auch die zweite Gruppe mit mindestens einem optischen Verstärkungsmedium (AO) in Reihe geschaltet ist.
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