DE69635388T2

DE69635388T2 - Optischer Empfänger und entsprechendes Verfahren

Info

Publication number: DE69635388T2
Application number: DE69635388T
Authority: DE
Inventors: Richard Ian Laming
Original assignee: Pirelli and C SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2016-03-30
Also published as: CA2217015A1; WO1996031024A1; US20010005277A1; DE69616300D1; EP0818088A1; NZ304382A; DE69635388D1; ES2167552T3; EP0818088B1; AU5155696A; CA2217015C; DE69616300T2; AU708559B2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf optische Vorverstärker.
Datenübertragung in optischen Fasern ist im Allgemeinen begrenzt durch Leistungsverlust und Pulsdispersion.
Die Einführung von Erbium-dotierten Faserverstärkern (EDFAs, erbium-doped fibre amplifiers) hat die Verlustbegrenzung für Systeme, die im dritten optischen Kommunikationsfenster (um 1,55 μm) arbeiten, wirksam beseitigt, und hinterlässt die Pulsdispersion als eine ernsthafte Begrenzung, speziell in zukünftig beabsichtigten Hochkapazitäts-, Multiwellenlängenoptischen Netzwerken.
Wichtiger weisen die meisten installierten Fasern (d.h. Standard, nicht Dispersionsverschobene Fasern) eine Dispersion von Null um 1,3 μm auf, und somit weisen diese eine hohe (~ (um) 17ps/nm.km) (Pikosekunden pro Nanometer-Kilometer) Dispersion um 1,55 μm (Mikrometer) auf. Die Erweiterung dieser Fasern hin zu höheren Bitraten umfasst das Verwenden von EDFAs und einen Verlagerung der Wellenlänge nach 1,55 μm, wo die Dispersionskompensation eine Notwendigkeit wird.
Mehrere Techniken für die Dispersionskompensation wurden demonstriert, einschlißlich das Vorchirpen des Lasers (laser pre-chirping), die Mittelspann Spektralinversion, das Hinzufügen von hoch dispersiven Kompensationsfasern und Chirped-Bragg Gitter (siehe nachstehende Veröffentlichungsreferenzen 1 bis 7). Chirped Faser-Gitter sind von besonderem Interesse, da diese kompakt, verlustarm, polarisationsunempfindlich sind, und eine hohe negative Dispersion mit beliebigem und einstellbarem Profil aufweisen.
In einem Beispiel wurde ein Gitter, das durch ein lineares Temperatur-Gitter gechirped ist, in einem 2,5 Gbit/s direkt moduliertem Übertragungssystem eingesetzt (siehe Veröffentlichungsreferenzen 4). In diesem Fall wurde das Gitter direkt hinter dem Überträger eingesetzt, da es in dieser Position einen vernachlässigbaren Effekt auf den Systemverlust hat, da direkt dahinter ein Leistungsverstärker angeordnet ist.
In einer anderen Arbeit von Malo et al (siehe nachstehende Publikationsreferenz 6) kommt ein festes Chirped-Bragg Gitter zum Einsatz, um die Dispersion von 100 km einer Stufenindex (step index) (SI) Faser zu kompensieren.
In einer anderen Veröffentlichung von Garthe et al (siehe nachstehende Veröffentlichungsreferenz 6) kommt ein 5 cm dispersionseinstellbares Gitter zum Einsatz, um 160 km von Stufenindexfaser zu kompensieren, während bei Krug et al (siehe nachstehende Veröffentlichungsreferenz 7) ein 12 cm Chirped Gitter zu Einsatz kommt, um die Dispersion von 270 km einer SI-Faser zu kompensieren. In allen diesen Experimenten kam das Gitter lediglich zum Einsatz, um Dispersionskompensation zur Verfügung zu stellen.
Im Allgemeinen wird die Schmalbandigkeit von Fasergittern als ein Problem aufgefasst und lange Breitband-Gitter werden als Ziel aufgefasst: jedoch könnte sich dies als nicht realisierbar darstellen.
Bei optischen Verbindungen mit einer langen Spanne und hohen Datenraten kommen ausnahmslos optische Verstärkung zum Einsatz. Des Weiteren kommt im Allgemeinen bei hohen Datenraten (≥ 10 Gbit/s) ein optischer Verstärker zum Einsatz, um das elektronische Empfangsrauschen zu überwinden und um die Gesamtempfängerempfindlichkeit zu verbessern.
In dem Fall eines hoch verstärkenden Vorverstärkers und in der Abwesenheit von Störungen kann das empfangene Signal-zu-Rausch Leistungsverhältnis (SNPR) erwartet werden als (aus der nachstehenden Veröffentlichungsreferenz 8):
Wobei G die Verstärkung, P die Spitzensignalleistungseingabe in den Verstärker, μ_eff der überschüssige Verstärker Rauschfaktor, h das Plancksche Wirkungsquantum, ν die Signalfrequenz, Δν die optische Bandbreite für die verstärkte spontane Emission (ASE), die den Empfänger erreicht, und B die elektrische Bandbreite des Empfängers ist. Ein SNPR von 144 wird für eine Bitfehlerrate (BER) von 10^–9 benötigt.
Diese Formel zeigt, dass ein verbessertes SNPR und somit eine verbesserte Empfängerempfindlichkeit durch Reduzieren der optischen Bandbreite erreicht werden kann. Da EDFAs im Allgemeinen breitbandig sind (10–30 nm, 1250–3800 GHz (Gigahertz)), kommt im Allgemeinen optisches Filtern bei dem Empfangsvorverstärker zum Einsatz, um die ASE Bandbreite zu reduzieren. Bisher wurde dies entweder mit Interferenzfiltern oder Fabry-Perot-Filtern erreicht (siehe nachstehende Veröffentlichungsreferenz 9).
Unglücklicherweise ist die Herstellung von schmalbandigen Interferenzfiltern mit Bandbreiten von weniger als ~1 nm schwierig. Als Folge werden Fabry-Perot-Filter in den meisten Umständen bevorzugt, da diese schmalbandig sein können, 10–1000 GHz und einfach einstellbar sind.
Idealerweise sollte es in einem konventionell intensitätsmodulierten Übertragungssystem, das das non return-to-zero (NRZ) Datenformat verwendet, möglich sein, die optische Bandbreite auf die Bitrate zu reduzieren, z.B. Für ein 10 Gbit/s (Gigabit pro Sekunde) Datenkanal, Δν = 10 GHz. Jedoch setzt dieses Kriterium eine ideale, so genannten flache Oberseite (flat top), Filterantwort voraus. Unglücklicherweise ist die Antwort von Fabry-Perot-Filtern lorentzförmig. Numerische Simulationen haben gezeigt, dass im Fall von optischen Vorverstärkern, die Filter vom Fabry-Perot-Typ enthalten, die die Filterbandbreite unter ~ das Fünffache der Bitrate (z.B. Für 10 Gbit/s für ein 50 GHz Filter) reduzieren, trotz Reduzieren das Rauschens die Empfängerempfindlichkeit verschlechtern, da dessen Antwort das Signal stört (siehe nachstehende Veröffentlichungsreferenz 10).
Zusammengefasst verwendeten frühere optische Verbindungen Faser-Gitter zur Dispersionskompensation, jedoch Fabry-Perot- oder Interferenzfilter für Rauschfilterung beim Empfängervorverstärker. Fabry-Perot-Filter weisen keine geeignete Filterantwort mit flacher Oberseite für diesen Zweck auf, und Interferenzfilter mit einer geeigneten niedrigen Bandbreite sind sehr schwer herzustellen.
Diese Erfindung stellt einen optischen Empfängervorverstärker zum Verstärken von optischen Signalen, die über eine optische Übertragungsverbindung übertragen wurde, bereit. Der Verstärker umfasst ein Chirped-Bragg Gitter-Rauschfilter, wobei das Chirped-Bragg Gitter-Rauschfilter gegen die Dispersion der optischen Übertragungsverbindung wirkt.
Die Erfindung berücksichtigt, dass durch Installieren des dispersionskompensierenden Chirped Gitter in dem Empfängervorverstärker ein Chirped dispersionskompensierendes Fasergitter zum Einsatz gebracht werden kann, um die zusätzliche Funktion eines Rauschfilters bereitzustellen. Als Folge des Chirp kann das Filter ein annähernd flaches Oberseitenprofil mit einer annähernd linearen Verzögerungscharakteristik über das Reflektionsband aufweisen. Damit ein Filter mit einer besonders scharfen Rauschfilterantwort verwendet werden kann (z.B. eine relativ schmale Bandbreite), kann das Chirped-Bragg Rauschfilter ein Wellenlängen abtastendes Rauschfilter sein. Nach der Erfindung ist die Frequenzbandbreite Δν des Chirped-Bragg Gitter-Rauschfilters bezogen auf die Bitrate (BR) der Daten, die über die Verbindung durch die Formel: BR ≤ Δν ≤ 5BRübertragen wurde.
Das Gitter-Rauschfilter ist vorzugsweise an eine Verstärkerstufe des Vorverstärkers durch einen optischen Zirkultor gekoppelt.
Diese Erfindung stellt auch eine dispersive optische Übertragungsverbindung bereit, die an einen Verstärker wie oben definiert gekoppelt ist.
Vorzugsweise ist die Verbindung eine optische Grundmodenfaserverbindung.
Diese Erfindung stellt auch eine optische Kommunikationsvorrichtung zur Verfügung, die einen optischen Signalüberträger umfasst, der wie oben beschrieben an eine Verbindung gekoppelt ist. Vorzugsweise arbeitet der optische Überträger bei einer Wellenlänge von etwa 1,55 μm.
Die Erfindung wird nun durch Beispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, bei denen gleiche Teile durch gleiche Referenzen bezeichnet sind, und in denen:
1(a) schematisch das Reflektionsspektrum für ein lineares Gitter mit 17 mm Länge darstellt;
1(b) schematisch die Zeitverzögerungscharakteristik für ein lineares Gitter mit 17 mm Länge darstellt;
2(a) ein schematisches Diagramm einer optischen Kommunikationsvorrichtung ist;
2(b) schematisch das Ausgabespektrum eines optischen Überträgers in der Vorrichtung aus 2(a) darstellt;
2(c) schematisch einen Temperaturgradienten entlang eines Chirped-Bragg Gitters in der Vorrichtung aus 2(a) darstellt;
3(a) und 3(B) schematisch typische Reflektionsspektren und Zeitverzögerungscharakteristiken, die unter Verwendung einer interferometrischen Testvorrichtung gemessen wurden, darstellen, in diesem Fall für ein Temperaturdifferential von 15°C/45mm (15 Grad Celsius über 45 Millimeter);
4 schematisch die gemessene Bandbreitendispersionscharakteristik für ein einstellbares Gitter der Vorrichtung aus 2(a) darstellt;
5 schematisch eine Empfängerverlust im Vergleich zu einen aufeinanderfolgenden Empfindlichkeit für –27dBm (Dezibel relativ zu einem Milliwatt) bei 10^–11 BER für variable Spannlängen darstellt;
6 schematisch einen Bitfehlerraten (BER) Verlust als eine Funktion des Temperaturdifferentials für Spannenweiten in der Größenordnung 102,6–185,3 km darstellt;
7 schematisch einen Gitter-Zirkulator Transmissionsspektrum darstellt;
8 schematisch den BER-Verlust (penalty) als eine Funktion des Dejustierens der Gitter-Zentralwellenläge gegen die Temperatur darstellt;
9(a) ein schematisches Diagramm eines Vorverstärkers, der ein Chirped-Gitter Filter beinhaltet, ist; und
9(b) ein schematisches Diagramm eines Vorverstärkers, dem direkt ein Chirped-Gitter-Filter folgt, ist.
Experimente, die unter Verwendung einer optischen Testverbindung ausgeführt wurden (wie in 2(a) dargestellt), werden nun mit Bezug auf 1 bis 8 beschrieben. Dann werden zwei Ausführungsformen von optischen Vorverstärkern (die in eine optische Verbindung aufgenommen werden könnte, die identisch mit der von 2(a) ist) mit Bezug auf 9(a) und 9(b) beschrieben.
Hintergrund Experimente
1 zeigt eine Simulation des Reflektionsspektrums und Zeitverzögerungscharakteristiken eines linearen Gitters mit 17 mm Länge. Das Gitter weist eine zu dem dargestellten identische Bandbreite von 0,2 nm (25 GHz) auf. Wie aus dem Zeitverzögerungsdiagramm ersichtlich ist, weist dieser Gittertyp an den Rändern des Reflektionsbandes große Dispersion höherer Ordnung auf (~300 ps), was nachteilig für die Systemleistungsfähigkeit sein wird.
Eine optische Kommunikationsvorrichtung ist schematisch in 2(a) dargestellt und wurde so aufgebaut, dass Kompensation von linearer Dispersion für absolute Spannweiten von bis zu 216 km untersucht werden konnten.
Ein 10 Gbit/s extern modulierter Überträger 10 wird eingesetzt. Dieser weist einen negativen Chirp (α = 1) auf, um die Übertragungsdistanz über eine Stufenindexfaser zu maximieren. Diesem folgten Leistungs- 20, Anschluss- 30 und Vorverstärkern 40 als auch von einem Empfänger 50.
Abschwächer 60 wurden in jedem Abschnitt so eingebaut, dass wenn eine Faser oder der Dispersionskompensator hinzugefügt werden, Leistungsgrade in der Verbindung konstant gehalten wurden, um Verlustvariationen aufgrund von Rauschvariationen zu eliminieren. Die Empfängerempfindlichkeit wurde durch Variieren der Eingabe in den kommerziellen Vorverstärker mit internem schmalenbandigen (Δν = 50 GHz) abtastenden Fabry-Perot-Filter gemessen.
Zu allen Zeiten gewährleisteten Leistungspegel in der Verbindung den Betrieb im linearen Regime. Das Übertragungsspektrum ist schematisch in 2(b) dargestellt.
Dispersionskompensation der Verbindung wurde durch Aufnehmen eines Chirped-Faser-Gitters 70 zwischen dem Überträger und dem Leistungsverstärker bereitgestellt. Da das Gitter in Reflektion arbeitet, wurde ein optischer Zirkulator 80 miteinbezogen, um es in eine übertragende Vorrichtung umzuwandeln.
Das lineare Faser-Gitter wurde mit einem frequenzverdoppelten Farbstofflaser und einem Abtastinterferometer in eine hydrierte Standard-Telekommunikationsfaser geschrieben. Das Gitter hatte näherungsweise eine Länge von 40 mm mit einem flachen Oberseitenprofil und leichter Apodisation an den Kanten. Die gemessene Reflektivität betrug ~30%. Das Gitter wurde so montiert, dass dessen Zentralwellenlänge mechanisch eingestellt werden konnte, um mit der des Überträgers überein zu stimmen, während ein linearer Chirp über einen linearen Temperaturgradienten wie in 2(c) angedeutet angewendet werden konnte.
Die 3(a) und (b) stellen typische Reflektionsspektren und Zeitverzögerungscharakteristiken dar, die durch Verwenden eines interferometrischen Aufbaus (siehe nachfolgende Veröffentlichungsreferenz 12) für ein Temperaturdifferential von 15°C (15°C/45 mm) gemessen wurden. Eine 3 dB Reflektionsbandbreite von 0,186 nm wird untersucht: jedoch ist aufgrund des flachen Oberseitenprofils des Gitters eine Modulation in dem Spektrum vorhanden. Trotzdem wird eine annähernd lineare Zeitverzögerung gegen Wellenlängencharakteristik über das gesamte Reflektionsband beobachtet, in diesem Fall mit einer Steigung von –1401 ps/nm. Es wurde keine Polarisationsempfindlichkeit bezüglich der Steigung beobachtet. Wie vermutet, ist das Bandbreiten-Dispersions-Produkt annähernd konstant und wird durch die Gitterlänge bestimmt. Sobald das Gitter gechirped ist, ist die Reflektivität des Gitters reduziert und somit weist für eine typische Bandbreite von 0,287 nm die Zirkular-Gitter-Kombination einen Einkoppelverlust von ~8,5 dB auf, aber aufgrund seiner Position hatte dies einen vernachlässigbaren Einfluss auf das Verbindungsleistungsbudget. Der polarisationsabhängige Verlust der Gitter-Zirkulator-Kombination wurde zu ~0,1 dB gemessen.
5 zeigt schematisch den Empfänger-Nachteil verglichen mit der Gegenempfindlichkeit (back-to-back sensitivity) von –27 dBm, die für ein 2³¹–1 Datenmuster und eine 10^–11 BER für variierende Spannweiten gemessen wurde. Ergebnisse werden mit und ohne Gitter verglichen. Ohne das Gitter wird beobachtet, dass sich die Empfängerempfindlichkeit für kleine Spannweiten verbessert (negative Verluste) und ein Minimum um 50 km aufgrund des negativ gechirpten Überträgers aufweist. Für größer werdende Spannweiten steigt der Verlust scharf mit 0 und 3,5 dB Verlusten, die für Spannen von 80 km bzw. 102,6 km gemessen wurden.
In dem Fall der dispersionskompensierten Verbindung wird durch Variation der Gitterdispersion und aufgrund der angezeigten Bandbreite eine große Spannenvariation von 102,6–185,3 km beobachtet, wobei eine Verbesserung des Empfängers von 4,5–5 dB erhalten wird.
Optimierung der Gitterdispersion wurde in jedem Fall wie in 6 gezeigt, in der die BER-Verluste als Funktion des Temperaturdifferentials aufgetragen sind, untersucht. Aus dieser Figur und 4 kann gefolgert werden, dass für einen weniger als das 10-fache des BER-Verlustes die Dispersion zu ±150 ps/nm kompensiert werden sollte.
Für die vergrößerte Spanne von 215,8 km wird eine Reduktion in der Dispersionskompensation beobachtet. Im Fall der 185,3 und 215,8 km Spannen stimmte die Gitter 3 dB-Bandbreite von 0,144 nm mit der 11,5 dB-Bandbreite des Überträgers überein, und somit war die Abstimmung der Zentralwellenlänge des Gitters kritisch.
7 zeigt das Gitter-Zirkulator-Kombination-Transmissionsspektrum, das mit einem ANDO AQ6315A optischen Spektrumsanalysator mit einem Auflösung von 0,05 nm beobachtet wurde. Eine Antwort mit annähernd flacher Oberseite und mit einer Bandbreite von 0,144 nm (18 GHz) wird beobachtet. Diese Ergebnisse bestätigen, dass ein Chirped-Gitter-Filter mit einer Bandbreite von 0,144 nm (18 GHz) in einem 10 Gbit/s System ohne Verluste im Vergleich mit Filtern mit größerer Bandbreite verwendet werden kann. Die Aufnahme einer solchen Vorrichtung würde mehr ASE-Rauschen filtern als der Fall des 50 GHz Fabry-Perot-Filters und identischem Rauschen mit dem 20 GHz Fabry-Perot-Filter (siehe nachfolgende Veröffentlichungsrefedrenz 9) mit weniger Störungen.
Diese Wellenlängenempfindlichkeit wurde durch Vergrößerung der Bandbreite des Gitters reduziert, was die Dispersion verkleinert und somit einen kleinen Verlust übernimmt. In diesem Fall stimmt die Bandbreite des 3 dB-Gitters von 0,166 nm mit der Bandbreite des 14 dB-Überträgers überein.
8 zeigt die BER-Verluste als eine Funktion der Verstimmung der Zentralwellenlänge des Gitters über die Temperatur. In dem Fall des Gitters mit der Bandbreite von 0,144 nm wird eine abgeleitete Wellenlängengenauigkeit von ±0,005 nm benötigt. Eine Vergrößerung der Bandbreite auf 0,166 nm reduziert die Wellenlängentoleranz, trotz Reduzieren der Dispersionskompensation (siehe 5), auf ±0,01 nm.
Diese Wellenlängentoleranzen sind nicht unvernünftig, solange Wellenlängenabtastung des Gitters/Überträgers bereitgestellt wird. Wenn ein solches Filter entwickelt würde, könnte es in einem Vorverstärker zum Einsatz kommen, um Rauschfilterung zusätzlich zu Dispersionskompensation bereitzustellen. In diesem Fall kann die spektrale Antwort mit flacher Oberseite eines Chirped Filters vorteilhaft verglichen mit der Antwort eines Filters des Fabry-Perot Typs sein.
Ausführungsformen des Vorverstärkers
Die oben beschriebenen Ergebnisse zeigen die Effekte der Verwendung eines abtastenden Chirped Gitter Filters, um Dispersionskompensation bereitzustellen. In den unten beschriebenen Ausführungsformen ist ein solches Filter in dem Empfängervorverstärker aufgenommen. Aufgrund der zusätzlichen Vorteile von Rauschreduktion durch Filtern an der Vorverstärkerstufe, kann diese Anordnung eine Leistungsfähigkeit bewirken, die sogar besser ist als die oben beschriebene.
Zukünftige optische Faserverbindungen werden Dispersionskompensation und Rauschfilterung benötigen. Zusätzlich könnte Wellenlängen Demultiplex Verfahren benötigt werden. Die vorliegenden Ausführungsformen integrieren beide Funktionen in einer Vorrichtung, eine neue annähernd fixierte Bandbreite und Dispersion aber Wellenlängen abtastendes Chirped-Faser-Gitter-Filter. Die Vorrichtung ist am Ende der Verbindung entweder zwischen verstärkenden Stufen des Vorverstärkers wie in 9(a) angedeutet oder nach einer verstärkenden Stufe des Vorverstärkers wie in 9(b) angedeutet aufgenommen.
Im genaueren zeigt 9(a) eine erste verstärkende Stufe 200, die an einen optischen Zirkulator 210 gekoppelt ist. Der optische Zirkulator ist mit dem Chirped-Gitter-Rauschfilter (des oben beschriebenen Typs mit Bezug zu den 1 bis 8) und mit einer zweiten verstärkenden Stufe 230 gekoppelt. Die Ausgabe der zweiten verstärkenden Stufe ist mit dem optischen Empfänger 50 gekoppelt. 9(b) zeigt eine identische Anordnung mit der Ausnahme, dass lediglich eine einzige verstärkende Stufe 250 verwendet wird, wobei die Ausgabe des Zirkulators 210 direkt an den Empfänger 50 gekoppelt wird. In beiden Ausführungsformen der 9(a) und 9(b) gibt es keine Notwendigkeit für ein Fabry-Perot- oder Interferenzfilter bei dem Vorverstärker, so dass diese nicht bereitgestellt sind.
Das Gitter wird gefertigt, um annähernd feste Dispersion und Bandbreite aber Zentralwellenlängeneinstellbarkeit (um mit der Zentralwellenlänge des optischen Überträgers übereinzustimmen) aufzuweisen. In diesen Experimenten wurden die Dispersion und Bandbreite durch den Temperaturgradienten und die Gitterlänge eingestellt, während die Zentralwellenlänge durch Verwenden bekannter Techniken, so wie durch mechanisches Spannen des Gitters oder durch den Temperatur-Offset, eingestellt werden konnte. Alternativ kann ein permanenter Chirp bei der Gitterherstellung durch Verwenden von Techniken wie Stufen-Chirp Phasenmasken (siehe nachfolgende Veröffentlichungsreferenz 13) eingestellt werden; Faserdeformation während UV-Exposition (siehe nachfolgende Veröffentlichungsreferenz 14) oder Bewegung der Phasenmaske während der Exposition (siehe Referenz 17).
Methoden wie die geätzte Verjüngung (etched taper) Technik oder die Ausleger Technik (cantilever beam technique) sind weniger geeignet, da diese nicht unabhängige Kontrolle von Δλ und λ anwenden.
Als ein Beispiel der Auslegung kommt ein 40 mm Gitter mit leichter Apodisierung wie im Experiment mit 0,144 nm 3 dB Bandbreite und eine Dispersion von 1550 ps/nm.km in beiden Auslegungen (9(a) oder 9(b)) zum Einsatz, um 100 km von SI-Faser (D=17 ps/nm.km) in einem 10 Gbit/s System zu kompensieren.
Ein längeres Gitter, ~80 mm, könnte zum Einsatz kommen, um identische Dispersion zu erhalten, jedoch mit einer gesteigerten Bandbreite von 0,288 nm. Alternativ könnte ein solches Gitter ausgelegt werden, um eine Bandbreite von 0,144 nm aber eine Dispersion um 3100 ps/nm.km aufzuweisen.
Das Dispersions-Bandbreiten-Produkt ist annähernd konstant und mit der Länge des Gitters verbunden. Das exakte Profil des Gitters beeinflusst dieses. Typische einstellbare Gitter, die in den Vorverstärker aufgenommen werden, werden Bandbreiten in der Größenordnung von 0,1–2 nm und Dispersion in der Größenordnung von 100–1000 ps/nm.km aufweisen, und weisen somit Längen von 5–400 mm auf. Einstellung der Zentralwellenlänge des Gitters kann durch eine gleichförmige Spannung/Kompression, Temperaturerhöhung/-erniedrigung oder durch ein elektrisches Feld erreicht werden, das entlang der Vorrichtung angelegt ist (siehe nachfolgende Veröffentlichungsreferenz 16).
Zusammengefasst wurde eine Untersuchung der Bandbreiten-Dispersions Abstimmung für ein durchstimmbares linear gechirptes Faser-Gitter mit einer festen Länge (40 mm) beschrieben. Das Verwenden eines solchen Gitters im Empfängervorverstärker kann die Dispersion in einem 10 Gbit/s Übertragungsexperiment für Standard Stufenindex(SI) Faserlängen im Bereich von 103–216 km kompensieren und das Rauschen am Empfänger reduzieren. Für die längste Spanne und somit schmalsten Bandbreite, stellt sich heraus, dass die Zentralwellenlänge des Kompensators wichtig ist (5 ppm) aber gut innerhalb der Toleranz von möglicher aktiver Stabilisierung liegt.
Der Chirp kann dem Filter des Vorverstärkers das gewünschte annähernd flache Oberseitenprofil mit annähernd linearen Verzögerungscharakteristiken entlang des Reflektionsbandes geben. Durch Umwandeln des Filters in einen abtastendes Filter, kann eine speziell scharfe Rauschfilterantwort verwendet werden. Auf diese Weise kann vorteilhafte Rauschreduktion durch das Chirped-Filter des Empfängervorverstärkers erreicht werden, wobei das Chirped-Filter vorzugsweise die folgende Beziehung zwischen Bitrate (BR) und Filterfrequenz-3dB-Bandbreite Δν aufweist: BR ≤ Δν ≤ 5BR
Solch ein Vorverstärker könnte anstelle des Vorverstärkers 40 in einer Verbindung des in 2(a) dargestellten Typs verwendet werden, mit der Ausnahme, dass es keinen Bedarf für ein Gitter 70, den Zirkulator 80 oder den kompensierenden Abschwächer 60 (der einfach verwendet wurde, um experimentelle Vergleichbarkeit bereitzustellen) geben würde. Mit anderen Worten könnte der Überträger 10 einfach direkt mit dem Verstärker 20 verbunden werden. Auch würde in einer Verbindung für die reale Verwendung (eigentlich anstelle experimenteller) der BER Testaufbau natürlich nicht benötigt werden.
VERÖFFENTLICHUNGSREFERENZEN

1. R. Kashyap et al, Electr. Lett., Vol. 30, No. 13, pp 1078–1080, 1994.
2. K. O. Hill et al, Proc. OFC'94, PD2, pp. 17–20.
3. J. A. R. Williams et al, Electr. Lett., Vol. 30(12), pp 985–987.
4. Patentanmeldung EP-A 0 806 098.
5. B. Malo et al, Proc. ECOC Vol. 4 (Postdeadline papers), pp. 23–26, Sept. 25–29, 1994.
6. D. Carthe et al, ECOC Vol. 4 (Postdeadline papers), pp. 11–14, Sept. 25–29, 1994.
7. P. A. Krug et al, Proc. OFC'95, Postdeadline paper PD27, 26. Februar – 3 März, 1995.
8. R. I. Laming, "Optical fiber devices: vibrometer, current monitor & amplifier", Doktorarbeit, University of Southampton, 1989, pg. 208.
9. R. I. Laming et al, IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 4, pp. 1348–1350, 1992.
10. Y. E. Dallal, Proc. 3rd Topical Mtg. on Optical Amplifiers and their Applications. 24–26 Juni, 1992, Santa Fe, pp. 127–130.
11. D. R. Huber, Proc. ECOC'92, Paper We P2.2. Vol. 1, pp. 473–476, Berlin, 27. September – 1. Oktober, 1992.
12. S. Barcelos et al, Proc. IEE Collogium on "Optical fibre gratings and their applications", Paper 5, London, 30. Januar 1995 & übertragen zur ECOC'95.
13. R. Kashyap et al, Electr. Letts., Vol. 30, pp. 996–998, 1994.
14. K. Sudden et al, Electr. Letts., Vol. 30, pp. 440– 442, 1994.
15. Patentanmeldung EP-A 0 811 175.
16. T. Fujiwara et al, Proc. OFC'95, Postdeadline paper PD6, San Diego, 26. Februar – 3 März, 1995.
17. Patentanmeldung EP-A 0 826 161.

Claims

Ein Verfahren zum Bearbeiten eines optischen Signals, umfassend: (a) Empfangen eines optischen Signals, das Daten mit einer Bit-Rate (BR) überträgt, von einer optischen Übertragungsverbindung. (b) Bewirken einer Wechselwirkung des optischen Signals mit einem Chirped-Bragg Gitter (220) mit einer Frequenzbandbreite (Δν), die mit der Bit-Rate (BR) der Daten über die Formel BR ≤ Δν ≤ 5BR in Beziehung steht, um dadurch simultan das Rauschen zu filtern und die Dispersion des optischen Signals zu kompensieren.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: (c) Verstärken des optischen Signals mit einem optischen Verstärker (230) nach Wechselwirkung mit dem Chirped-Bragg Gitter.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: (c) Verstärken des optischen Signals mit einem optischen Verstärker (200; 250) vor Wechselwirkung mit dem Chirped-Bragg Gitter.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: (c) Verstärken des optischen Signals mit einem ersten optischen Verstärker (200) vor Wechselwirken mit dem Chirped-Bragg Gitter; und (d) weiteres Verstärken des optischen Signals mit einem zweiten optischen Verstärker (230) nach Wechselwirken mit dem Chirped-Bragg Gitter.
Das Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner umfassend Abstimmen des Chirped-Bragg Gitters, um eine gewünschte Frequenzbandbreite und Dispersionskompensation anzubieten.
Das Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das optische Signal eine Wellenlänge in dem 1,55 μm Telekommunikationsfenster hat.
Ein optisches Übertragungssystem, umfassend: (a) Einen optischen Sender (10), einsetzbar, um ein mit Daten bei einer Bit-Rate (BR) moduliertes optisches Signal zu generieren; (b) eine optische Übertragungsverbindung mit angeschlossenem Eingangsende, um das optische Signal vom Sender zu empfangen und ein Ausgangsende für die Ausgabe des optischen Signals nach Übertragung über die optische Übertragungsverbindung; (c) einen optischen Empfänger (50) verbunden mit dem Ausgangsende der optischen Übertragungsverbindung, um das optische Signal zu empfangen, und ein Chirped-Bragg Gitter (220) beinhaltend, das eine Frequenzbandbreite (Δν) hat, die mit der Bit-Rate (BR) der Daten über die Formel BR ≤ Δν ≤ 5BR in Beziehung steht, um dadurch simultan das Rauschen zu filtern und die Dispersion des durch die optische Übertragungsverbindung empfangenen optischen Signals zu kompensieren.
Das optische Übertragungssystem nach Anspruch 7, wobei der optische Empfänger ferner einen optischen Verstärker (230) umfasst, angeordnet zum Empfangen des optischen Signals von der Optische-Faser-Chirped-Bragg-Gitter.
Das optische Übertragungssystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei der optische Empfänger ferner einen optischen Verstärker (200; 250) umfasst, der einen Eingang hat, der zum Empfangen des optischen Signals von der optischen Übertragungsverbindung angeordnet ist und einen Ausgang, der zum Versorgen der Optische-Faser-Chirped-Bragg-Gitter mit dem optischen Signal angeordnet ist.
Das optische Übertragungssystem nach Anspruch 7, 8 oder 9, wobei das Chirped-Bragg Gitter einen Teil einer optischen Faser beinhaltet, die ein longitudinales Brechungsindex-Modulationsprofil hat.
Das optische Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Chirped-Bragg Gitter angeordnet ist, um in Reflexion in Kombination mit einem optischen Zirkulator zu arbeiten.
Das optische Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei das Chirped-Bragg Gitter ein Profil mit einer annähernd flachen Oberseite bzw. ein near-flat Top Profil aufweist.
Das optische Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die optische Übertragungsverbindung wenigstens eine Länge einer Grundmode optischen Faser beinhaltet.
Das optische Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei das Chirped-Bragg Gitter geglättet ist.
Das optische Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei das Chirped-Bragg Gitter durchstimmbar angeordnet ist.
Das optische Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 15, wobei der optische Sender so betrieben werden kann, dass das optische Signal im Telekommunikationsfenster bei einer Wellenlänge von 1,55 μm generiert wird.