DE69632291T2

DE69632291T2 - Lichtquelle mit variablen Wellenlänge unter Verwendung eines Lasers, Verfahren zur Wellenlängenregelung, optisches Kommunikationssystem und Verfahren zur optischen Kommunikation

Info

Publication number: DE69632291T2
Application number: DE69632291T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Handa; Masao Majima; Jun Nitta
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2016-08-31
Also published as: DE69632291D1; US5862165A; EP0762575A3; EP0762575A2; EP0762575B1; JPH09199807A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Wellenlängenmultiplex-Lichtquelle und ein Wellenlängensteuerverfahren zur Verwendung bei der Wellenlängenmultiplexkommunikation oder dergleichen.
Einschlägiger Stand der Technik
Als Wellenlängen-Wechselvorrichtung gibt es eine aus der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 5-190958 bekannte Vorrichtung, bei der mehrere Lichtquellen eingesetzt werden und mit Hilfe eines optischen Schalters ein Licht-Ausgangssignal aus einer der Lichtquellen entnommen werden kann, um dadurch einen Wellenlängenwechsel zu bewirken.
1 der beigefügten Zeichnungen zeigt ein Diagramm, welches ein Beispiel aus dem Stand der Technik veranschaulicht. Bezugszeichen 101 und 102 bezeichnen Lichtquellen, 103 bezeichnet einen optischen Schalter zum Auswählen und Ausgeben von Licht aus einer der Lichtquellen 101 und 102, 104 bezeichnet einen Modulator zum Modulieren des aus dem optischen Schalter 103 kommenden Lichts gemäß einem Signal, 105 und 106 bezeichnen Wellenlängen-Stabilisiereinrichtungen, und 107 bezeichnet eine Steuereinrichtung zum Steuern der Wellenlängen-Stabilisiereinrichtungen 105, 106 und des optischen Schalters 103. Die Lichtquellen 101 und 102 werden in ihren Wellenlängen von den Wellenlängen-Stabilisiereinrichtungen 105 und 106 eingestellt und werden von diesen stabilisiert. Bei einem solchen Aufbau wurde eine Lichtquelle 101 oder 102 mit Hilfe des optischen Schalters ausgewählt und eingesetzt, während dessen die Einstellung und Stabilisierung der Wellenlänge der jeweils anderen Lichtquelle 102 bzw. 101 vorgenommen werden konnten.
Bei dem oben erläuterten Beispiel zum Stand der Technik ist allerdings eine Lichtquelle für jeweils eine Wellenlänge erforderlich, und man muß zum Wechseln zwischen zwei Wellenlängen zwei Lichtquellen einsetzen.
Wenn außerdem Lichtquellen für die Wellenlängen-Multiplexübertragung eingesetzt werden, so gibt es in diesem Zusammenhang sogenannte Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung (DFB-LD), in denen ein Schwingungsspektrum stabil ist und die Streckung (Linienbreite) des Spektrums während der Modulation nur gering ausfällt, so daß ein hochdichter Multiplexbetrieb möglich ist. Bei diesen DFB-LDs ist die Struktur eines Oszillators als Multielektrode ausgebildet, und Verstärkung und Phase lassen sich so steuern, daß die gesendete Wellenlänge veränderlich ist. Indem man die variable Wellenlängencharakteristik ausnutzt, lassen sich die Multiplex-Wellenlängen, die bislang festgelegt waren, frei wählen, und läßt sich eine flexiblere optische Übertragung realisieren. Dies ist bei der Multiplex-Wellenlängenübertragung für optische LAN nützlich, bei denen Hochgeschwindigkeits-Videosignale ausgetauscht werden.
Bei dem obigen Beispiel aus dem Stand der Technik ist allerdings die Wellenlängen-Schwankungsbreite begrenzt auf die Größenordnung von 1 nm, wobei, verglichen mit einem Fabry-Perot-Laser, bei der direkten Modulation des DFB-LD die Streckung des Spektrums während der Modulation in der Größenordnung von 0,2 – 0,3 nm liegt. Dies führt zu dem Problem, daß die maßgebliche Anzahl Multiplex-Wellenlängen auf drei bis vier Wellenlängen begrenzt ist. Neben dem DFB-LD wurde über den Versuch berichtet, die Gitterperiode ungleichmäßig zu gestalten und die Schwankungsbreite der Wellenlängen zu einem breiten Band zu vergrößern. Allerdings litten diese Versuche unter dem Problem, daß das Bauelement voluminös wurde und sich die Struktur als kompliziert erwies. Als Maßnahme zum Unterdrücken der Streckung des Spektrums während der Modulation wurden auch mehrere Beispiele einer Versuchsfertigung eines integrierten optischen Bauelements bekannt, wobei Modulatoren in einem kontinuierlich zum Schwingen gebrachten DFB-LD integriert sind, allerdings haben dieses Beispiele unter dem Nachteil gelitten, daß ein in hohem Maße aufwendiger Integrationsprozeß erforderlich ist und die Ausbeute gering ist.
Die EP-A-O 361 151 zeigt eine variable Lichtquelle mit einem Zweizustands-Laser und einem optischen Auswahlschalter zum Umschalten zwischen zwei Zuständen, wobei die beiden Schwingungszustände zwei Zustände unterschiedlicher Polarisation sind, die orthogonal zueinander in Beziehung stehen. Weiterhin enthält die Vorrichtung einen Polarisator zum Auswählen der gewünschten Ausgangsgröße, eine Polarisations-Steuereinrichtung und ein Wellenlängenfilter.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf die oben angesprochenen, für den Stand der Technik spezifischen Probleme ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, einen neuen Aufbau anzugeben, der den Wechsel von Wellenlängen mit Hilfe eines einzigen Lasers vornehmen kann. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Lichtquelle, deren Wellenlängenvariationsbereich durch Einsatz eines solchen Aufbaus erweitert ist.
Gelöst werden diese Ziele durch eine Lichtquelle variabler Wellenlänge gemäß Anspruch 1 und ein Wellenlängensteuerverfahren gemäß Anspruch 17. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen eines Beispiels des Standes der Technik.
2 ist ein Blockdiagramm, welches den konzeptmäßigen Aufbau der Lichtquelle variabler Wellenlänge gemäß der Erfindung veranschaulicht.
3 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
4A bis 4C veranschaulichen die Arbeitsweise oder die Charakteristik eines in 3 gezeigten Halbleiterlasers.
5A bis 5C veranschaulichen die Arbeitsweise oder das Treiberverfahren für den in 3 gezeigten Halbleiterlaser.
6 zeigt den Aufbau einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
7A bis 7C zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung.
8 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
9 zeigt den grundlegenden Aufbau einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
10 ist eine graphische Darstellung der Vorstrom- und Schwingungscharakteristik eines Polarisationsmodulations-Halbleiterlasers, der im Rahmen der Erfindung eingesetzt wird.
11 zeigt den Aufbau des Polarisationsmodulations-Halbleiterlasers, der im Rahmen der Erfindung verwendet wird.
12 ist eine graphische Darstellung des Zustands der Verteilung des variablen Wellenlängenbereichs für die TE/TM-Moden.
13 ist eine graphische Darstellung des Wechsels der TE/TM-Moden und eines Verfahrens zum Verschieben eines Arbeitspunkts beim Variieren der Wellenlänge.
14 ist eine graphische Darstellung der Relation zwischen dem Verstärkungsspektrum und der Bragg-Wellenlänge jedes Polarisationsmodus des Polarisationsmodulations-Halbleiterlasers, der bei der Erfindung eingesetzt wird.
15 zeigt den Aufbau einer fünften Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Polarisationssteuerelement einem Ausgangsteil hinzugefügt ist, um eine konstante Polarisationsausgabe zu ermöglichen.
16 zeigt den Aufbau einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Polarisationswechsel bewerkstelligt wird durch einen Polarisationsdreher und einen festen Polarisator, um eine konstante Polarisationsausgabe zu ermöglichen.
17 zeigt den Aufbau einer siebten Ausführungsform der Erfindung zum selektiven Separieren zweier Polarisationen und zum Auswählen der Polarisationen durch einen optischen Schalter.
18 zeigt den Aufbau einer Modifikation der Ausführungsform nach 17.
19 ist ein Blockdiagramm einer achten Ausführungsform der Erfindung, die das erfindungsgemäße Bauelement in einem Wellenlängen-Multiplexübertragungssystem einsetzt.
20 ist eine Darstellung der Anordnung von Wellenlängen-Multiplexkanälen bei der achten Ausführungsform.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
2 ist ein Diagramm, welches am besten das Konzept der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In 2 bezeichnet Bezugszeichen 1 einen Halbleiterlaser (der, wie im folgenden beschrieben wird, ein beliebiger Polarisationsmodulationslaser sein kann, der ein Leistungsverhalten aufweist, bei dem die Polarisation seines Ausgangslichts dem TE- oder dem TM-Modus entspricht, abhängig von seinem Anregungszustand, und dessen Wellenlänge sich dabei ändert), Bezugszeichen 1000 bezeichnet eine Modenauswahleinrichtung, 4 eine erste Treiberschaltung zum Treiben des Halbleiterlasers 1, 5 eine zweite Treiberschaltung zum Treiben der Modenauswahleinrichtung 1000, 6 eine Steuerschaltung zum Steuern der ersten Treiberschaltung 4 und der zweiten Treiberschaltung 5 abhängig von von außen zugeführten Signalen 7 und 8, 7 bezeichnet ein Wellenlängenauswahlsignal, 8 ein Signal, 9 ein erstes Steuersignal für die erste Treiberschaltung 4, 10 ein zweites Steuersignal für die zweite Treiberschaltung 5, 11 ein erstes Treibersignal für die Elektrode oder dergleichen des Halbleiterlasers 1, 12 ein zweites Treibersignal für die Modenauswahleinrichtung 1000, 13 die Lichtausgabe des Halbleiterlasers 1, und 16 ein optisches Signal in irgendeinem Polarisationszustand und mit irgendeiner Wellenlänge.
Erste Ausführungsform
Im folgenden wird eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Modenauswahleinrichtung 1000, die bei dieser Ausführungsform eingesetzt wird, ist eine Polarisationsmodus-Auswahleinrichtung, die eine von zwei polarisierten Lichtformen des Ausgangslichts des Halbleiterlasers 1 auswählt und sie zu dem optischen Signal 16 macht. Der spezielle Aufbau kann so ausgewählt sein, daß von einer polarisierenden Auftrenneinrichtung und einem optischen Schalter Gebrauch gemacht wird.
3 zeigt die vorliegende Ausführungsform durch den Einsatz der speziellen Konstruktion dieser Modenauswahleinrichtung. In 3 tragen gleiche Teile wie in 2 gleiche Bezugszeichen. In 3 bezeichnet Bezugszeichen 2 eine Polarisationsaufteilungseinrichtung (zum Beispiel einen polarisierenden Strahlaufspalter), Bezugszeichen 3 bezeichnet einen optischen Schalter (bei dem es sich um einen konventionellen Schalter handeln kann, beispielsweise einen mechanischen Schalter mit einem bewegten Prisma, einem Spiegel oder einer optischen Faser, oder eine Vorrichtung, die von einem elektrooptischen Effekt, einem magnetooptischen Effekt, dem thermooptischen Effekt oder dergleichen von Lithiumniobat oder dergleichen Gebrauch macht), Bezugszeichen 12 bezeichnet ein zweites Treibersignal zum mechanischen Bewegen eines Prismas oder dergleichen, anzulegen an eine Elektrode wie beispielsweise einen Phasenmodulations-Optikschalter oder einen Richtungskoppler-Schalter, Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Polarisationsaufteilungs-Lichtausgabe (1) des einen polarisierten Zustands und einer vorbestimmten Wellenlänge, Bezugszeichen 15 bezeichnet eine Polarisationsaufteilungs-Lichtausgabe des anderen polarisierten Zustands und der anderen vorbestimmten Wellenlänge, Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Spiegel.
Der Halbleiterlaser 1 wird im folgenden beschrieben. Der Halbleiterlaser 1, der oben kurz erläutert wurde, hat eine derartige Charakteristik, daß die Polarisation seines Ausgangslichts sich zwischen dem sogenannten TE-Modus und dem sogenannten TM-Modus ändert, abhängig von seinem Anregungszustand. Ein derartiger Halbleiterlaser ist beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2-159781 beschrieben. Der Halbleiterlaser nach der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift 2-159781 besitzt den Aufbau eines Halbleiterlasers mit verteilter Rückkopplung mit λ/4-Phasenverschiebung, und ist derart ausgebildet, daß eine Elektrode zum Einspeisen eines elektrischen Stroms einen Strom unabhängig in eine aktivierte Fläche mit einer λ/4-Phasenverschiebung und die anderen aktivierten Flächen einbringen kann. Mit einem in jede Elektrode (jede Fläche) zum Anschwingen des Lasers mäßig injizierten elektrischen Strom wird der in die aktivierte Fläche mit der λ/4-Phasenverschiebung injizierte elektrische Strom etwas variiert, wodurch der Polarisationsmodus des Ausgabelichts gewechselt werden kann. In dem Halbleiterlaser mit derartiger Betriebsart wird die Wellenlänge gleichzeitig mit dem Polarisationsmodus gewechselt. Das heißt: im TE-Modus schwingt der Laser mit einer gewissen Wellenlänge λ_TE, und im TM-Modus schwingt der Laser mit der anderen Wellenlänge λ_TM (λ_TE ≠ λ_TM)
Der optische Schalter 3 dient zum Auswählen eines der beiden Eingänge, und im Fall der vorliegenden Ausführungsform dient er zum Auswählen des Polarisationsaufteilungs-Ausgangslichts (1) 14 oder des Polarisationsaufteilungs-Ausgangslichts (2) 15 als zwei Eingangsgrößen zur Bildung des optischen Signals 16. Der Auswahlvorgang des optischen Schalters 3 erfolgt mechanisch, elektrisch oder anderweitig gesteuert durch das zweite Treibersignal 12.
Weiterhin dient die Polarisationsaufteilungseinrichtung 2 dazu, Lichtstrahlen mit zwei Polarisationsmodi, die von dem Halbleiterlaser 1 ausgegeben werden können, aufzuteilen, wobei in Verbindung mit der vorliegenden Ausführungsform die Einrichtung so arbeitet, daß die Lichtausgabe 13 des TE-Modus (Wellenlänge λ_TE) des Halbleiterlasers 1 zu der Polarisationsaufteilungs-Lichtausgabe (1) 14 wird und die Lichtausgabe 13 des TM-Modus (Wellenlänge λ_TM) zu der Polarisationsaufteilungs-Lichtausgabe (2) 15 wird.
4A bis 4C sind Darstellungen der Lichtausgaben beim Betreiben des Halbleiterlasers 1. 4A zeigt ein Signal zum Treiben des Halbleiterlasers 1 (zum Beispiel den in die aktivierte Fläche mit der λ/4-Phasenverschiebung gemäß obiger Erläuterung injizierten elektrischen Strom). 4B und 4C zeigen die Lichtausgaben, die durch die Polarisationsmodi der Lichtausgabe 13 des Halbleiterlasers 1 klassifiziert sind. Im Fall der vorliegenden Ausführungsform wird für das Treibersignal nach 4A die Lichtausgabe des TE-Modus mit der gleichen Phase (das gleiche Signal) ausgegeben, wie es in 4B gezeigt ist, und die Lichtausgabe des TM-Modus erfolgt mit entgegengesetzter Phase (das umgekehrte Signal), wie in 4C gezeigt ist.
5A bis 5C zeigen Treibersignale, die dazu dienen, die Lichtausgabewellenformen für den TE-Modus und den TM-Modus gleich zu machen.
5A und 5B zeigen Treibersignale für den TE-Modus bzw. den TM-Modus. 5C zeigt ein optisches Signal 16, das erhalten wird, wenn die von dem Halbleiterlaser 1 bei Betrieb mit den Signalen nach den 5A und 5B erhaltene Lichtausgabe aufgeteilt wird in Lichtstrahlen des TE-Modus und des TM-Modus, wobei der Polarisationsmodus entsprechend der 5A oder 5B mit Hilfe des optischen Schalters 3 ausgewählt wird. Wie in den 5A und 5B zu sehen ist, sind das Treibersignal für den TE-Modus und das Treibersignal für den TM-Modus einander komplementär. Selbst wenn der Halbleiterfaser von derartigen Signalen (5A und 5B) betrieben wird, erhält man das in 5C dargestellte Signal als optisches Signal 16 aufgrund der Kennwerte des bei dieser Ausführungsform verwendeten Halbleiterlasers 1, beschrieben in Verbindung mit den 4A bis 4C (wenn der Halbleiterlaser von dem Signal nach 5A angesteuert wird, wird lediglich die TE-Modus-Komponente der Lichtausgabe 13 vom optischen Schalter 3 ausgewählt und zu dem optischen Signal 16 gemacht, und wenn der Halbleiterlaser von dem Signal nach 5B betrieben wird, wird von dem optischen Schalter 3 die TM-Modus-Komponente der Lichtausgabe 13 ausgewählt und zu dem optischen Signal 16 gemacht).
Im folgenden wird die Arbeitsweise dieser Ausführungsform erläutert. Das Wellenlängenauswahlsignal 7 und das Signal 8 werden in die Steuerschaltung 6 eingegeben. Entsprechend dem Wellenlängenauswahlsignal 7 setzt die Steuerschaltung 6 die Form des ersten, entsprechend dem Signal 8 produzierten Steuersignals (die Signalform in 8A oder 8B) fest. Gleichzeitig wird das zweite Steuersignal 10 zu der zweiten Treiberschaltung 5 gesendet, von der das zweite Treibersignal 12 an den optischen Schalter 3 gegeben wird, wodurch die Lichtausgabe 13 mit der durch das Wellenlängenauswahlsignal 7 vorgegebenen Wellenlänge (ausgedrückt durch den Polarisationsmodus TE oder TM) zu dem optischen Signal 16 gemacht wird. In diesem Zustand liefert die Steuerschaltung 6 das erste Steuersignal 9 für die erste Treiberschaltung 4 zum Betreiben des Halbleiterlasers 1 durch Einsatz des ersten Treibersignals 11 in der Form des Signals 8 entsprechend dem Wellenlängenauswahlsignal 7. Als Ergebnis des oben erläuterten Vorgangs wird das Licht mit der durch das Wellenlängenauswahlsignal 7 ausgewählten Wellenlänge zu dem optischen Signal 16 entsprechend dem Signal 8, und es wird aus dem optischen Schalter 3 ausgegeben.
Durch die oben erläuterten Arbeitsabläufe wird das optische Signal 16 ein dem Signal 8 entsprechendes, Intensitätsmodulationssignal. Durch lediglich den in dieser Weise verwendeten einzelnen Polarisationsmodulations-Halbleiterlaser kann die Wellenlänge des Ausgangssignals entsprechend dem Wellenlängenausgangssignal rasch geändert werden, ohne daß die Lichtabgabewellenform des Ausgangssignals variiert wird.
Zweite Ausführungsform
6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Die Ausführungsform nach 6 ist eine Ausführungsform, bei der die Teile unterhalb der Linie A–A' in 3 (Halbleiterlaser 1, optischer Schalter 3, etc.) aus anderen Bestandteilen gebildet sind. In 6 sind gleiche Elemente wie in 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ein neues Element ist hier ein optisches Bandpaßfilter mit dem Bezugszeichen 18. Das optische Bandpaßfilter 18 kann ein Filter sein, bei dem die Durchlaß-Wellenlänge von außen her variiert werden kann, beispielsweise kann es sich um ein Filter vom Mach-Zehnder-Typ, vom Fabry-Perot-Typ, vom DFB-Typ oder um einen Typ handeln, bei dem Filter mit unterschiedlichen Durchlaßwellenlängen mechanisch gewechselt werden.
Der Unterschied zwischen der früheren und der zweiten Ausführungsform wird im folgenden erläutert. Bei der ersten Ausführungsform dient die Differenz der Polarisationscharakteristik dazu, aus der Lichtausgabe 13 (bei der zwei Wellenlängen zeitlich gemischt sind) eine Wellenlänge auszuwählen (das heißt, es wird die TE-Polarisation ausgewählt, um das Licht der Wellenlänge λ_TE zu einem optischen Signal zu machen, oder die TM-Polarisation wird ausgewählt, um das Licht mit der Wellenlänge λ_TM zu dem optischen Signal zu machen). Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Lichtausgabe 13 im Hinblick auf die Polarisationscharakteristik nicht aufgeteilt, sondern es wird eine Wellenlänge (Vertikalmodus), welche zu einem optischen Signal werden soll, direkt durch Einsatz des optischen Bandpaßfilters 18 ausgewählt. In den übrigen Punkten ist diese Ausführungsform die gleiche wie die erste Ausführungsform.
Dritte Ausführungsform
7A bis 7C dienen zum Veranschaulichen einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die Differenz dieser Ausführungsform gegenüber der ersten und der zweiten Ausführungsform unter Verwendung der in 3 oder 6 dargestellten Ausgestaltung liegt im Verfahren des Treibens des Halbleiterlasers 1. Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform ist das optische Signal 16 im Grunde genommen das gleiche wie das Signal 8 (vergleiche 5). Bei der vorliegenden Ausführungsform wird von einem Treiberverfahren Gebrauch gemacht, bei dem das Treibersignal für den Halbleiterlaser 1 nicht abhängig von der bei der Übertragung verwendeten Wellenlänge geändert wird.
7A zeigt ein Signal zum Treiben des Halbleiterlasers 1. Das Treibersignal 11 enthält einen Abschnitt entsprechend dem Signal 8 und einen Abschnitt (eine Präambel), der zur vorherigen Synchronisation übertragen wird. Hier werden die Werte 101010 ... 101011 als Präambelinformation geliefert, allerdings unterscheiden sich die Impulsbreite (W₁) des Treibersignals entsprechend der „1" und die Impulsbreite (W₀) des Treibersignals für den Wert „0" voneinander. Bei der vorliegenden Ausführungsform gilt W₁:W₀ = 7:13. IN diesem Fall ist es bevorzugt, wenn das Verhältnis nicht 1:1 beträgt. Die TE-Komponente (Wellenlänge λ_TE) und die TM-Komponente (Wellenlänge λ_TM) der Lichtausgabe, die man erhält, wenn der Halbleiterlaser 1 von dem Treibersignal nach 7A angesteuert wird, sind in den 7B bzw. 7C dargestellt. Die TE-Komponente (7B) nimmt die gleiche Wellenform wie das Treibersignal an (7A), und die TM-Komponente nimmt eine Wellenform an, in der das Treibersignal (7A) umgekehrt ist.
Ein solches optisches Signal (das heißt eines aus den 7B und 7C) wird von einem Empfangsgerät empfangen. Während des Empfangs wird in üblicher Weise die Prozedur zum Erzielen einer Synchronisation aus der Präambelinformation ausgeführt, und gleichzeitig wird die durchschnittliche Leistung der Präambel detektiert (bei dieser Ausführungsform wird die durchschnittliche Leistung größer, wenn die TM-Komponente empfangen wird, verglichen mit dem Empfang der TE-Komponentel, wodurch es möglich ist, zu unterscheiden, ob das übertragene Signal dasjenige der 7B oder dasjenige nach der 7C ist (das Ursprungssignal wurde umgedreht). Anhand des Unterscheidungsergebnisses wandelt das Empfangsgerät das optische Signal 16 in ein elektrisches Signal um.
8 ist ein Diagramm, welches den Aufbau eines optischen Empfangsgeräts zeigt, das im Rahmen der Erfindung eingesetzt wird. 8 zeigt das System in vereinfachter Form, um die Darstellung zu vereinfachen. In 8 bezeichnet ein Bezugszeichen 20 ein optisches Sendegerät, Bezugszeichen 21 bezeichnet ein optisches Empfangsgerät, Bezugszeichen 22 bezeichnet ein optisches Bandpaßfilter, Bezugszeichen 23 bezeichnet einen Photodetektor, 24 eine Bestimmungseinrichtung, 25 eine Empfangsschaltung, 26 eine Umkehr/Nicht-Umkehr-Einrichtung, 27 eine Steuereinheit, 28 ein Empfangssignal, 29 ein Wellenlängenauswahlsignal, und Bezugszeichen 30 bezeichnet einen optischen Sternkoppler. Es versteht sich, daß das optische Sendegerät 20 einen Aufbau hat, der bei der ersten und bei der zweiten Ausführungsform einsetzbar ist.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des optischen Empfangsgeräts 21 beschrieben. Ansprechend auf das von einem Anschlußgerät kommende Wellenlängenauswahlsignal 29 stellt die Steuerschaltung 27 die gesendete Wellenlänge des optischen Bandpaßfilters 22 auf einen Sollwert ein. Das in diesem Zustand eingegebene optische Signal 16 wird durch das optische Bandpaßfilter 22 hindurchgeleitet und von dem Photodetektor 23 empfangen, um zu einem elektrischen Signal zu werden. Die Bestimmungseinrichtung 24 unterscheidet die gesendete Information anhand des Durchschnittswerts der Präambel und sendet das Ergebnis an die Steuerschaltung 27, die anhand des Unterscheidungsergebnisses ein an die Umkehr/Nicht-Umkehr-Einrichtung 26 liefert, um einen Umkehrvorgang oder einen Nicht-Umkehrvorgang auszuführen. Die Empfangsschaltung 25, die das elektrische Signal von dem Photodetektor 23 empfangen hat, führt eine Wellenformung durch, indem es den zeitlichen Ablauf und die Lage der Amplitude unter der Steuerung der Steuerschaltung 27 justiert, und sie sendet das Signal an die Umkehr/Nicht-Umkehr-Einrichtung 26, die ihrerseits auf das Signal entsprechend der Einstellung seitens der Steuerschaltung 27 einwirkt und das Signal zu dem Empfangssignal 28 macht.
Die jeweiligen Einrichtungen mit der Bestimmungseinrichtung 24, die in den Blöcken der 8 dargestellt sind, sind in geeigneter Weise unter Einsatz herkömmlicher Methoden so ausgebildet, daß die oben beschriebenen Funktionen erzielt werden.
Wie oben ausgeführt, wird entsprechend der veränderlichen oder variablen Wellenlängenlichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung von einem einzigen Polarisationsmodulations-Halbleiterlaser Gebrauch gemacht, der in stabiler Weise zwei Wellenlängen ausgibt, indem die Treibereinrichtung und die Modusauswahleinrichtung (beispielsweise Polarisations- und Vertikalmodus(Wellenlängen-)Auswahleinrichtung) eingesetzt werden, wodurch sich in einfacher Weise ein Wellenlängenwechsel mit relativ einfachem Aufbau erzielen läßt. Außerdem kann anstelle des Polarisationsmodulationslasers von einem Laser mit optischer Frequenzumtastung (FSK-Modulation) Gebrauch gemacht werden.
Vierte Ausführungsform
Im folgenden wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung erläutert. 9 zeigt den grundlegenden Aufbau des der Halbleiterlaservorrichtung für variable Wellenlängen gemäß der Erfindung. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangspolarisations-Umschaltelement oder -Wechselelement zum Auswählen der Polarisation des Ausgangssignals vorgesehen ist anstelle des Polarisators im Ausgangsabschnitt des obigen Beispiels gemäß Stand der Technik, bei dem der Polarisator dazu dient, eine von zwei Polarisationen auszuwählen, und zu diesem Zweck im Ausgangsteil des Polarisationsmodulations-DFB-LD angeordnet ist, um ein übliches intensitätsmoduliertes Ausgangssignal zu erhalten. In 9 bezeichnet Bezugszeichen 901 einen DFB-Laser, der sich zum Polarisationsmodulieren eignet, und der eine polarisationsmodulierte Lichtausgabe 903 liefert und eine Polarisationsmodulation vornimmt, außerdem die Steuerung der Ausgangs-Polarisationswellenlänge mit Hilfe einer Mehrfachelektrodenkonstruktion ermöglicht. Der detaillierte Aufbau des DFB-Lasers 901, wie er im folgenden beschrieben wird, ermöglicht einen Moden-Wettstreit der beiden Polarisationen. Bezugszeichen 902 bezeichnet ein Ausgangspolarisations-Umschaltelement, das eine intensitätsmodulierte Lichtausgabe 904 liefert und speziell mit einem Polarisator und einer Einrichtung zum Drehen des Polarisators um die optische Achse ausgerüstet ist, um den TE-Modus oder den TM-Modus auszuwählen, wobei es sich um die zueinander orthogonalen Polarisationen des Ausgangssignals des DFB-Lasers 901 handelt. Hierdurch läßt sich die Wellenlänge der intensitätsmodulierten Lichtausgabe 904 variabel gestalten, wie im folgenden erläutert wird.
Im folgenden werden die Arbeitsweisen der Polarisationsmodulation und die variable Wellenlängencharakteristik erläutert. 10 ist eine graphische Darstellung, die die Polarisationsmodulationscharakteristik (Kennlinie) einer typischen Zweielektroden-DFB-LD in Verbindung mit Vorströmen I₁ und I₂ zeigt, die an zwei Elektroden der TE-/TM-Schwingungsbereiche angelegt werden. Der Aufbau der beiden Elektroden ist nicht symmetrisch, wie aber beispielsweise in 11 gezeigt ist, wird der Vorstrom in eine Elektrode 1116b auf einer Antireflexionsseite (AR-Seite) 1118 als Strom I₂ eingespeist, und der Vorstrom wird als Strom I₁ in eine Elektrode 1116a an der Spaltflächenseite eingespeist. Auf der AR-Seite wird also ein starker Modulationsstrom eingespeist, so daß die Träger an einer aktivierten Schicht 1112 einen stark injizierten Zustand einnehmen und in der Verstärkung auf der Seite kürzerer Wellenlänge zunehmen, so daß der TM-Modus dominant wird.
Die Grenze zwischen den beiden Bereichen in 10 ist ein Bereich, in welchem die TE-/TM-Moden miteinander konkurrieren, wobei das Gleichgewicht zwischen den beiden Vorströmen I₂ und I₂ geändert wird, so daß das Umschalten zwischen den zwei Modulationen möglich wird. Wenn beispielsweise ein Gleich-Vorstrom an einer geeigneten Stelle (an einem in 10 mit X markierten Punkt) zwischen den beiden Bereichen eingespeist wird und der einen Elektrode eine Rechteckwelle (Amplitude Δi₂) überlagert wird, wird die Modulation der TE/TM-Moden möglich (die Punkte mit den Markierungen O und ⦁ in 10). Die Amplitude Δi₂ des Modulationsstroms ist gleich oder kleiner als einige mA, und man erhält ein Modulations-Ausgangssignal mit hohem Absorptionsverhältnis. Die Schwingungs- Ausgangswellenlängendifferenz Δλ zwischen den beiden Polarisationen liegt in der Größenordnung von 1 nm. Um eine Wellenlängenvariierung zu bewirken, kann der Gleich-Vorstrompunkt (Markierung X) in 10 entlang dem Übergangsbereich der beiden Polarisationsflächen verschoben werden, um dadurch eine Wellenlängenänderung hervorzurufen. Bei der vorliegenden Einrichtung ist die Tendenz sowohl des TE- als auch des TM-Modus zu erkennen, sich zu einer längeren Wellenlänge hin bei Zunahme eines Gleich-Vorstroms zu verschieben. Folglich erfolgt gemäß 12 die Vorstromverschiebung in der oben beschriebenen Weise bezüglich des Werts I₂ + I₂, und es wird ein Modulationsstrom überlagert und moduliert, wodurch zwei variable Wellenlängenbereiche entsprechend den beiden Polarisationen erhalten werden können. Indem man diese zwei Wellenlängen-Änderungsbereiche miteinander verbindet und einsetzt, läßt sich der Wellenlängen-Änderungsbereich für das Ausgangssignal vergrößern.
Speziell wird gemäß 13 der Vorstrompunkt von P₁ nach P₂ bewegt, und zunächst wird die TM-Polarisation ausgewählt, wodurch eine Veränderung von λ_A nach λ_B in 12 möglich ist, und als nächstes wird der Vorstrompunkt wieder nach P₁ zurückgeführt, und der Polarisator des Ausgangspolarisations-Änderungselements 2 wird um 90° gedreht, um die TE-Polarisation auszuwählen, und dann wird der Vorstrompunkt erneut nach P₂ verschoben, wodurch die Wellenlänge von λ_C auf λ_D veränderlich ist, wie in 12 gezeigt ist. Durch Einsatz des erfindungsgemäßen Systems ist es möglich, den Ausgangswellenlängenbereich einer üblichen einzelnen fixierten Polarisation auf beispielsweise das Zweifache zu vergrößern, und man sieht, daß dies äußerst effektiv ist bei der Steigerung der Wellenlängen-Aufteilungsvielfalt.
Aufbau und Polarisationsmodulationskennlinie eines aktuellen DFB-Halbleiterlasers 1 sollen im folgenden anhand der 11 erläutert werden. Bezugszeichen 1110 bezeichnet ein n-InP-Substrat, 1111 eine n-InGaAsP-Wellenleiterschicht, 1112 eine aktive Quantentopfschicht mit InGaAs/InGaAsP, 1113 eine p-InGaAsP-Wellenleiterschicht, 1114 eine p-InP-Mantelschicht, 1115 eine p⁺-InGaAs-Abdeckschicht, 1116a und 1116b obere Elektroden, 1117 eine untere Elektrode, 1118 eine als AR-Beschichtung angelegte SiO_X-Schicht und 1119 ein Beugungsgitter.
Die aktive Quantentopfschicht 1112 enthält eine InGaAs-Topf-Schicht und eine InGaAsP-Barrierenschicht, und sie besitzt ein Verstärkungsspektrum, wie es in 14 gezeigt ist. Auf der Seite längerer Wellenlängen gibt es eine Verstärkungsspitze aufgrund des Übergangs eines schweren Lochs (hh; heavy hole) der Ebene unterster Ordnung und Elektronen, und etwas davon versetzt auf der Seite kürzerer Wellenlängen gibt es eine Verstärkungsspitze aufgrund des Übergangs eines leichten Lochs (Ih; light hole), welches die nächste Quantenebene ist, und Elektronen. Erstere entspricht erneut dem TE-Modus, letztere besitzt Verstärkungen im TE- und im TM-Modus, und es ergibt sich wiederum ein Spektrum mit einer Polarisationsabhängigkeit, wie aus 14 hervorgeht. Um eine Polarisationsmodulation zu ermöglichen, wird entsprechend der Verstärkungsspitze des TM-Modus eine Bragg-Wellenlänge ausgewählt, um ein Anschwingen des TM-Modus bei geringer Verstärkung zu unterstützen, wobei der Mittenabstand des Beugungsgitters 1119 festgelegt wird. Aufgrund der Differenz der Ausbreitungskonstanten der aktiven Wellenleiterschicht kommt es zu der Bragg-Wellenlängendifferenz Δλ zwischen den TE- und TM-Modi. Durch Variieren des Strominjektionsverhältnisses (I₂, I₂) wird das Verstärkungsspektrum variiert, und die Verstärkung des TM-Modus, der dem starken Injektionspegel entspricht, wird stark variiert im Vergleich zum TE-Modus, und es kommt zu einem Wettstreit zwischen TE-Modus und TM-Modus. Es findet ein Umschaltvorgang zwischen den beiden Polarisationen statt. Die Schwingungswellenlängendifferenz Δλ zwischen den TE- und TM-Modi, die erfindungsgemäß ausgenutzt wird, wird festgelegt durch die Differenz der Ausbreitungskonstanten zwischen den beiden Modi, es wurde allerdings festgestellt, daß innerhalb der gleichen Quantentopfstruktur diese Differenz in der Größenordnung von 1 – 2 nm liegt.
Natürlich läßt sich diese Schwingungswellenlängendifferenz in veränderlicher Weise ausgestalten durch Ausbildung von Beugungsgittern, die sich in der Periode von DFB-Strukturen eines Oszillators unterscheiden, oder indem man unterschiedliche Wellenlängenstrukturen und unterschiedliche aktive Quantentopfschichten einbringt, oder indem man ein gespanntes Supergitter in die Quantentopfstruktur einbringt.
Man sieht, daß die Polarisationsmodulations-Schwingungswellenlängendifferenz zwischen den beiden Modi, die notwendig und ausreichend ist, um die meisten Merkmale der Erfindung auszumachen, wie es sich beispielsweise durch den in 12 dargestellten Arbeitsablauf ergibt, in der Größenordnung des Wellenlängenänderungsbereichs bei der einen Polarisation liegen kann, so daß die Wellenlängenschwankungsbereiche der beiden Polarisationen einander nicht überlappen.
Wie oben beschrieben, kann durch Einsatz eines Polarisationsmodulationslasers (beliebigen Typs) und eines drehbaren Polarisators der Wellenlängen-Änderungsbereich für die Lichtausgabe im Vergleich zu dem Fall erweitert werden, in welchem lediglich eine Polarisation genutzt wird.
Fünfte Ausführungsform
15 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung. Bezugszeichen 1521 bezeichnet einen Polarisationsmodulations-Laser variabler Wellenlänge, der ein polarisationsmoduliertes Licht 1523 ausgibt, 1522 bezeichnet ein Polarisationswechselelement, welches eine intensitätsmodulierte Lichtausgabe 1524 bewirkt, Bezugszeichen 1525 bezeichnet ein Polarisationssteuerelement, das Licht 1526 in einem vorbestimmten Polarisationszustand ausgibt. Wie bei der vierten Ausführungsform, läßt sich das Polarisationsänderungselement 1522 durch einen Polarisator und eine Einrichtung zum Drehen des Polarisators in eine gewünschte Richtung realisieren.
Bei der optischen Wellenlängenmultiplex-Übertragung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Halbleiterlaservorrichtung variabler Wellenlänge als Sendeeinheit ist es notwendig, den Einfluß zu berücksichtigen, den der Übertragungs-Polarisationszustand der Sendeeinheit auf ein Empfangssystem hat, wobei es wünschenswert ist, daß zum Unterdrücken einer Zunahme oder einer Abnahme des Verlusts und der Schwankung der Kennlinie aufgrund der Polarisationsabhängigkeit im Empfangssystem die Übertragung mit möglichst konstanter Polarisation vorgenommen wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Polarisationssteuerelement 1525 zu dem Aufbau der vierten Ausführungsform hinzugefügt, damit auch dann ein konstanter Ausgangs-Polarisationszustand erhalten wird, wenn ein Wechsel der Polarisation durch das Polarisationsänderungselement 1522 erfolgt. Der Aufbau des Polarisationssteuerelements 1525 läßt sich erreichen durch eine Kombination einer λ/2-Platte mit einer λ/4-Platte oder durch eine Faserspule oder ähnliches. Dieses Polarisationssteuerelement 1525 ist derart ausgebildet, daß für zwei Polarisationseingangsgrößen ein Wechsel vorab bei zwei Arbeitspunkten erfolgt, die eine vorbestimmte Polarisation bedeuten. Wenn das TE-Modus-Licht von dem Polarisationsänderungselement 1522 kommt, wird das Polarisationssteuerelement auf den einen Arbeitspunkt eingestellt, und wenn das TM-Modus-Licht kommt, wird das Polarisationssteuerelement 1525 auf den anderen Arbeitspunkt eingestellt. Damit wird das Licht 1526 zu einem intensitätsmodulierten Licht mit konstantem Polarisationszustand, während der Wellenlängen-Schwankungsbereich des Lichts vergrößert wird.
Sechste Ausführungsform
16 zeigt eine sechste Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform befindet sich ein Polarisator 1535 zum Auswählen einer Polarisation in vorbestimmter Richtung im Endausgangsteil. Zwei orthogonale Polarisationen 1533, die von einem Polarisationsmodulationslaser 1531 variabler Wellenlänge ausgegeben werden, werden unversehrt ausgegeben und werden zu einem Lichtstrahl 1534, der von dem Polarisationsdrehelement 1532 um 90° gedreht ist. Der Polarisator 1535 ist derart angeordnet, daß er eine Polarisation in vorbestimmter Richtung auswählt, und deshalb besitzt sein Ausgangslicht 1536 den ausgewählten TE-Modus oder den ausgewählten TM-Modus des Lasers 1531. Es sei beispielsweise angenommen, der Polarisator 1535 nehme einen Zustand ein, in welchem er durchgängig ausschließlich den TE-Modus in dem von dem Laser 1531 ausgegebenen Zustand sende. Wenn zu diesem Zeitpunkt das Polarisationsdrehelement 1532 sich in einem Zustand befindet, in welchem sie Licht intakt ausgibt, so wird das Ausgangslicht 1536 zu intensitätsmoduliertem Licht, welches den TE-Modus des Lasers 1531 ausgewählt hat. Wenn das Polarisationsdrehelement 1532 sich in einem Zustand befindet, in welchem es das Licht um 90° dreht und ausgibt, so ist es lediglich der TM-Modus des Lasers 1531, der durch den Polarisator 1535 übertragen werden kann, so daß das Ausgangslicht 1536 zu intensitätsmoduliertem Licht mit dem ausgewählten TM-Modus des Lasers 1531 wird.
Als einfachstes Element wird ein λ/2-Plättchen als Polarisationsdrehelement 1532 verwendet. Als weitere Einrichtung kann ein Faraday-Rotator eingesetzt werden.
Auch bei dieser Ausführungsform wird das Ausgangslicht 1536 zu intensitätsmoduliertem Licht mit einem vorbestimmten Polarisationszustand, dessen Wellenlängen-Variationsbereich erweitert werden kann.
Siebte Ausführungsform
Bei dieser Ausführungsform werden zwei Ausgangsgrößen direkt in ihrer Polarisation separiert, und es erfolgt ein Wechsel zwischen ihnen, um eine Polarisationsänderung zu bewirken. In 17 bezeichnet Bezugszeichen 1741 einen Polarisationsmodulationslaser, 1422a und 1742b bezeichnen Polarisatoren, 1743a und 1743b bezeichnen optische Fasern, und 1744 bezeichnet einen Wechselschalter für einen optischen Weg. Der Wechselschalter 1744 wählt nur einen Kanal aus für die Ausgabe des Ausgangslichts 1745. Bei dieser Ausführungsform sind die Polarisatoren 1742a und 1742b so angeordnet, daß verschiedene Polarisationsmodi bezüglich der Ausgangssignale an den entgegengesetzten Enden des Polarisationsmodulations-Lasers 1741 ausgewählt werden. 17 ist ein schematisches Blockdiagramm, in welchem eine Linse etc. zur Kopplung nicht dargestellt sind.
18 zeigt eine Abwandlung der vorliegenden Ausführungsform, bei der ein Polarisationstrennelement 1852 im Ausgangsteil des Polarisationsmodulationslasers 1851 vorhanden ist, um das Ausgangslicht des Lasers 1851 in zwei Polarisationen aufzutrennen, wobei ein Modus wiederum von dem Schalter 1854 zum Wechseln des optischen Wegs ausgewählt und zu dem Ausgangslicht 1855 gemacht wird. Bezugszeichen 1853a und 1853b bezeichnen optische Fasern.
In den 17 und 18 kann für die Schalter 1744 und 1854 als Umschalter für den optischen Weg einfach von beweglichen Schaltern mit einem Elektromagneten Gebrauch gemacht werden, um ein bewegliches Prisma oder eine bewegliche Faser zu bewegen, abgesehen davon können als Gegenmaßnahme für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb 2×2-Schalter mit Richtungskoppler aus LiNbO₃ verwendet werden (bei denen beispielsweise Spannungen an die beiden Wellenleiter in entgegengesetzte Richtungen angelegt werden, um dadurch den Kopplungsgrad zu ändern und den Umschaltvorgang zu bewirken).
Achte Ausführungsform
19 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Polarisationsmodulations-Halbleiterlaservorrichtung variabler Wellenlänge gemäß der Erfindung für die Wellenlängenmultiplex-Übertragung eingesetzt wird. Bezugszeichen 1961-1 bis 1961-n bezeichnen Polarisationsmodulations-Laservorrichtungen veränderlicher Wellenlänge, die auf die Wellenlängen von elf Kanälen eingestellt sind, die unterschiedliche Wellenlängen liefern. Bezugszeichen 1962 bezeichnet eine optische Faser, 1963-1 bis 1963-n bezeichnen Empfänger zum Aufteilen und Detektieren eines optischen Wellenlängenmultiplexsignals, wodurch es möglich wird, individuell jeden Kanal auszuwählen und zu empfangen. Eine Vorrichtung wie beispielsweise ein Etalon-Filter dient als Wellenlängenaufteiler oder Wellenlängenfilter, mit dessen Hilfe die gewünschte Auswahlbreite erzielbar ist, so daß man eine Wellenlängenmultiplex-Übertragung erreichen kann, die nur wenig unter Nebensprechen leidet.
20 zeigt ein Beispiel für den Wellenlängenmultiplexkanal, der bei einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. Auf der Seite kürzerer Wellenlängen dient der ausgegebene TM-Modus für die Wellenlängen λ₁, λ₂,... λ₁, und es gibt zehn Kanäle bei jeweils 0,1 nm, während auf der Seite längerer Wellenlängen der TE-Modus bis zu λ_i+1, ..., λ_n reicht, wo es ebenfalls zehn Kanäle bei jeweils 0,1 nm gibt. Hierdurch lassen sich insgesamt zwanzig Wellenlängenmultiplexkanäle realisieren. Innerhalb jedes Kanals werden intensitätsmodulierte Signale mit den Wellenlängen λ₁, λ₂, ... λ₂₀ gesendet. Der Wellenlängenschwankungsbereich ist von einem Gerät zum anderen mehr oder weniger unregelmäßig, läßt sich aber im großen und ganzen auf einen Bereich einstellen, der bei λ=1,550 μm zentriert ist.
Während bei der vorliegenden Ausführungsform zur Bildung des Wellenlängenmultiplexnetzwerks eine Sternanordnung dargestellt ist, so ist diese lediglich beispielhaft für das Wellenlängenmultiplexsystem, während die vorliegende Ausführungsform auch mit einem Netzwerk vom Bus-Typ, vom Ring-Typ oder dergleichen realisiert werden kann.
Wie oben ausgeführt wurde, wird bei dem erfindungsgemäßen optischen Übertragungssystem ein intensitätsmoduliertes Signal durch Einsatz eines Polarisationsmodulationslasers, dessen andere Polarisation bislang aufgrund fixer Ausgangspolarisation nicht genutzt werden konnte, in wirksamer Weise genutzt durch selektives Umschalten, wodurch man den Effekt erzielt, daß der Wellenlängen-Variationsbereich innerhalb des Schwankungsbereichs der beiden Polarisationsmodi ausgenutzt werden kann und man eine Zunahme der Wellenlängen-Vielfalt oder dergleichen erreichen kann.
Obschon bei der vierten Ausführungsform und der daran anschließenden Ausführungsformen die Änderung der Phase aufgrund einer auszuwählenden Änderung des Ausgangslichts nicht speziell beschrieben wurde, läßt sich eine Ausgestaltung anwenden, bei der wie bei der ersten bis dritten Ausführungsform ein Unterscheidungssignal seitens der Sendeseite geliefert wird, so daß die Phase eines Modulationssignals gesteuert werden kann oder das Ausgangslicht, das von der Sendeseite ausgewählt wird, auf der Empfangsseite erkannt werden kann. Außerdem kann man von einem Modulationssystem und/oder einem Demodulationssystem Gebrauch machen, welches nach dem Demodulieren keine Phasenumkehr vollzieht. Wenn ein Signal gesendet wird, kann auch eine derartige Einstellung vorgenommen werden, daß das auszuwählende Ausgangslicht nicht geändert wird, und wenn der Wiedergabe-Zeitablauf bei jeder Reproduktion des Signals ermittelt wird, ist ein derartiger Aufbau nicht notwendig.

Claims

Lichtquelle variabler Wellenlänge, umfassend: einen Laser (1), dessen Schwingungszustand zwischen zwei Schwingungszuständen umgeschaltet werden kann, einhergehend mit einer Änderung einer Schwingungswellenlänge; und ein optisches Auswahlelement (1000) zum Auswählen eines Ausgangslichts in einem der beiden Schwingungszustände des Lasers, wobei das optische Auswahlelement in der Lage ist, auf das auszuwählende Ausgangslicht in den beiden Schwingungszuständen des Lasers umzuschalten, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser (1) dadurch moduliert wird, daß sein Schwingungszustand zwischen den beiden Schwingungszuständen umgeschaltet wird, und weiterhin vorgesehen sind: eine Treiberschaltung (4, 5) zum Zuführen eines Modulationssignals für die Modulation zu dem Laser, wobei die Treiberschaltung die Phase des Modulationssignals entsprechend dem Ausgangslicht in dem Schwingungszustand steuert, den das optische Auswahlelement auswählt, wobei die Phase des Modulationssignals dann, wenn das optische Auswahlelement das eine Ausgangslicht in den beiden Schwingungszuständen auswählt, der Phase entgegengesetzt ist, die das Modulationssignal hat, wenn das optische Auswahlelement das andere Ausgangslicht in den zwei Schwingungszuständen auswählt.
Lichtquelle nach Anspruch 1, bei der die beiden Schwingungszustände des Lasers zwei unterschiedliche Polarisationsmodi sind.
Lichtquelle nach Anspruch 2, bei der die beiden unterschiedlichen Polarisationsmodi zwei zueinander orthogonale Polarisationsmodi sind.
Lichtquelle nach Anspruch 2, bei der das optische Auswahlelement einen Polarisator aufweist, um das Ausgangslicht eines der Polarisationsmodi der Lichtausgänge des Lasers auszuwählen.
Lichtquelle nach Anspruch 4, bei der das optische Auswahlelement einen Drehmechanismus zum Drehen des Polarisators besitzt.
Lichtquelle nach Anspruch 2, bei der das optische Auswahlelement eine Einrichtung zum Auswählen eines der beiden Polarisationsmodi besitzt und die Lichtquelle variabler Wellenlänge eine Polarisationssteuereinrichtung aufweist, um den Polarisationszustand des von der Auswahleinrichtung ausgewählten oder auszuwählenden Ausgangslichts in einen vorbestimmten Zustand zu bringen.
Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das optische Auswahlelement eine Abnahmeeinrichtung aufweist zum Herausgreifen der Lichtausgänge in den beiden Schwingungszuständen, außerdem einen optischen Schalter zum Auswählen eines der herausgegriffenen Lichtausgänge in den beiden Schwingungszuständen.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das optische Auswahlelement ein Wellenlängenfilter ist.
Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Laser die Schwingungswellenlängen in den beiden Schwingungszuständen variieren kann.
Lichtquelle nach Anspruch 9, bei der der Wellenlängen-Schwankungsbereich in jedem der beiden Schwingungszustände das gleiche Ausmaß hat wie die Schwingungswellenlängendifferenz zwischen den beiden Schwingungszuständen.
Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Lichtmengen des Ausgangslichts in den zwei Schwingungszuständen innerhalb einer einem Impuls entsprechenden Zeit voneinander verschieden sind.
Lichtquelle nach Anspruch 11, bei der die Impulsbreiten des Ausgangslichts in den beiden Schwingungszuständen unterschiedlich voneinander sind.
Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Laser ein Halbleiterlaser ist.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der der Laser eine verteilte reflektierende Struktur besitzt.
Lichtquelle nach Anspruch 14, bei der der Laser ein Halbleiterlaser vom verteilten Rückkopplungstyp (DFB) ist.
Lichtquelle nach Anspruch 14, bei der der Laser ein Halbleiterlaser vom verteilten Reflexionstyp (DBR) ist.
Wellenlängen-Steuerverfahren zum Steuern der Wellenlänge des Ausgangslichts einer Lichtquelle, die einen Laser enthält, umfassend folgende Schritte: Modulieren eines Lasers, indem der Schwingungszustand des Lasers umgeschaltet wird zwischen einem ersten und einem zweiten Schwingungszustand, in denen der Laser schwingen kann, wobei die Schwingungswellenlängen in dem ersten und zweiten Schwingungszustand voneinander verschieden sind; Auswählen und Ausgeben des Ausgangslichts im ersten Schwingungszustand aus dem Ausgangslicht des Lasers; und Umschalten des ausgewählten Ausgangslichts zum Ausgangslicht im zweiten Schwingungszustand, wenn das Licht der Schwingungswellenlänge im zweiten Schwingungszustand aus den Lichtausgängen des Lasers von der Lichtquelle abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle weiterhin eine Treiberschaltung aufweist, um ein Modulationssignal zum Modulieren an den Laser auszugeben, wobei die Treiberschaltung die Phase des Modulationssignals entsprechend dem Ausgangslicht in dem von einem optischen Auswahlelement ausgewählten Schwingungszustand steuert, wobei die Phase des Modulationssignals dann, wenn das eine Ausgangslicht von dem Ausgangslicht in den beiden Schwingungszuständen ausgewählt ist, und die Phase des Modulationssignals dann, wenn das andere von dem Ausgangslicht in den beiden Schwingungszuständen ausgewählt wird, einander entgegengesetzt sind.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die beiden Schwingungszustände des Lasers zwei unterschiedliche Polarisationsmodi sind.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die beiden unterschiedlichen Polarisationsmodi zwei zueinander orthogonale Polarisationsmodi sind.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, bei dem die Auswahl des Ausgangslichts des Lasers dadurch bewirkt wird, daß die Lichtausgänge des Lasers dazu gebracht werden, in einen Polarisator einzutreten, um dadurch das Ausgangslicht des einen Polarisationsmodus auszuwählen.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der Wechsel des ausgewählten Ausgangslichts des Lasers durch Drehen des Polarisators erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, bei dem vor oder nach dem Auswählen des Ausgangslichts des Lasers der polarisierte Zustand des ausgewählten oder auszuwählenden Ausgangslichts in einen vorbestimmten Zustand gebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, bei dem die Auswahl des Ausgangslichts des Lasers dadurch erfolgt, daß die Lichtausgänge in den beiden Schwingungszuständen herausgegriffen werden und das eine von dem herausgegriffenen Ausgangslicht in den zwei Schwingungszuständen durch einen optischen Schalter ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, bei dem die Auswahl des Ausgangslichts des Lasers durch ein Wellenlängenfilter bewirkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, weiterhin umfassend den Schritt des Variierens der Schwingungswellenlängen in den beiden Schwingungszuständen.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem dann, wenn das Ausgangslicht in dem ersten Schwingungszustand ausgewählt wird, die Schwingungswellenlänge im ersten Schwingungszustand sequentiell variiert wird, und in einem Bereich, in welchem die Schwingungswellenlänge im ersten Schwingungszustand den Schwingungswellenlängen-Variationsbereich im zweiten Schwingungszustand überlappt, das auszuwählende Ausgangslicht des Lasers geändert wird auf das Ausgangslicht in dem zweiten Schwingungszustand.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 26, bei dem die Lichtmengen im Ausgangslicht in den zwei Schwingungszuständen innerhalb einer einem Impuls entsprechenden Zeit voneinander verschieden sind.
Verfahren nach Anspruch 27, bei dem die Impulsbreiten der Lichtausgänge in den beiden Schwingungszuständen voneinander verschieden sind.
Optisches Kommunikationssystem, umfassend: einen Sender zum Senden eines optischen Signals, wobei der Sender eine Lichtquelle variabler Wellenlängen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 aufweist, und einen Empfänger zum Empfangen des von dem Sender gesendeten optischen Signals.
Optisches Kommunikationsverfahren zur Abwicklung von Nachrichtenübertragungen in einem optischen Kommunikationssystem nach Anspruch 29, umfassend folgende Schritte: Modulieren des Ausgangslichts der Lichtquelle variabler Wellenlängen von einem zu sendenden Signal; Bewirken eines Umschaltens der Wellenlänge des Ausgangslichts der Lichtquelle variabler Wellenlänge durch das optische Auswahlelement, und Empfangen des modulierten Signals in dem Empfänger, wobei die Modulation des Ausgangslichts der Lichtquelle variabler Wellenlänge dadurch erfolgt, daß das Ausgangslicht des Lasers moduliert wird; wobei die Modulation des Ausgangslichts des Lasers dadurch erfolgt, daß der Schwingungszustand des Lasers zwischen den zwei Schwingungszuständen umgeschaltet wird, und wobei vor und nach dem Wechsel des von dem optischen Auswahlelement ausgewählten optischen Lichts die Phasen der an den Laser gelieferten Modulationssignale zum Bewirken der Modulation einander entgegengesetzt sind.
Verfahren nach Anspruch 30, bei dem der Sender ein Diskriminationssignal zum Unterscheiden, welches von den Lichtausgängen in den beiden Schwingungszuständen das optische Auswahlelement auswählt.
Verfahren nach Anspruch 30, bei dem der Sender die Lichtmengen des Ausgangslichts in den beiden Schwingungszuständen innerhalb einer einem Impuls entsprechenden Zeit verschieden voneinander macht.
Verfahren nach Anspruch 32, bei dem der Sender ein Diskriminationssignal zum Unterscheiden, welches von den Lichtausgängen in den zwei Schwingungszuständen das optische Auswahlelement auswählt, wobei das Diskriminationssignal ein Signal ist, mit dem die Lichtmengen des Ausgangslichts in den zwei Schwingungszuständen innerhalb der einem Impuls entsprechenden Zeit verschieden voneinander gemacht werden.
Verfahren nach Anspruch 32, bei dem der Empfänger die Lichtmenge innerhalb einer einem Impuls des zu empfangenden optischen Signals entsprechenden Zeit detektiert, um dadurch zu unterscheiden, welches von den Lichtausgängen in den beiden Schwingungszuständen des Lasers des Senders von dem optischen Signalen empfangen ist.
Verfahren nach Anspruch 32, bei dem der Empfänger die durchschnittliche Lichtmenge des innerhalb einer Zeit empfangenen optischen Signals detektiert, die länger ist als die Zeit, die einem Impuls des zu empfangenden optischen Signals entspricht, um dadurch zu unterscheiden, welches von den Lichtausgängen in den zwei Schwingungszuständen des Lasers des Senders das zu empfangende optische Signal ist.