DE69715043T2 - Ein bidirektionaler wegeleiter und ein verfahren zur unidirektionalen verstärkung - Google Patents

Ein bidirektionaler wegeleiter und ein verfahren zur unidirektionalen verstärkung

Info

Publication number
DE69715043T2
DE69715043T2 DE69715043T DE69715043T DE69715043T2 DE 69715043 T2 DE69715043 T2 DE 69715043T2 DE 69715043 T DE69715043 T DE 69715043T DE 69715043 T DE69715043 T DE 69715043T DE 69715043 T2 DE69715043 T2 DE 69715043T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical
port
path
bidirectional
unidirectional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69715043T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69715043D1 (de
Inventor
Engel Kristiansen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infinera Denmark AS
Original Assignee
Tellabs Denmark AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tellabs Denmark AS filed Critical Tellabs Denmark AS
Publication of DE69715043D1 publication Critical patent/DE69715043D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69715043T2 publication Critical patent/DE69715043T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0003—Details
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G02B6/2935—Mach-Zehnder configuration, i.e. comprising separate splitting and combining means
    • G02B6/29352—Mach-Zehnder configuration, i.e. comprising separate splitting and combining means in a light guide
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29—Repeaters
    • H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
    • H04B10/297—Bidirectional amplification
    • H04B10/2971—A single amplifier for both directions
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0007—Construction
    • H04Q2011/0013—Construction using gating amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0007—Construction
    • H04Q2011/0015—Construction using splitting combining
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0007—Construction
    • H04Q2011/002—Construction using optical delay lines or optical buffers or optical recirculation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft einen Wegeleiter wie im Oberbegriff von Anspruch 1 angegeben und ein Verfahren zur monodirektionalen Verstärkung von bidirektionalen optischen Signalen wie im Oberbegriff von Anspruch 8 angegeben.
  • In optischen Nachrichtenübertragungssystemen wird es häufig gewünscht, eine Lichtleitfaser für bidirektionale Datenübertragung zu verwenden. Dies wird in den meisten praktischen Systemen erreicht, indem man Wellenlängenmultiplexen verwendet, so dass eine Übertragung in einer Richtung an einer oder mehreren Wellenlängen stattfindet und so dass eine Übertragung in der anderen Richtung an einer oder mehreren anderen Wellenlängen stattfindet, die von den ersterwähnten Wellenlängen verschieden sind.
  • Da die Signale durch eine Lichtleitfaser übertragen werden, sind sie einer Dämpfung unterworfen, die eine Verstärkung der optischen Signale notwendig macht, wenn sie über große Entfernungen zu übertragen sind.
  • Gemäß dem Stand der Technik kann diese bidirektionale Verstärkung durch eine geeignete Kopplung von Wellenlängenmultiplexerkopplern und einem unidirektionalen Verstärker erreicht werden. Dieses Verfahren ist jedoch kompliziert und beinhaltet folglich verhältnismäßig riesige Kosten.
  • Die US 5 452 124 offenbart ein ähnliches System, bei dem ein vierteiliges Wellenlängenmultiplexerfilter ein dichroitisches Mehrschichtsubstrat und selbstfokussierende Linsen umfasst. Die optischen Signale sind mit zwei bidirektionalen Ports verbunden, während der Verstärker mit zwei unidirektionalen Ports verbunden ist. Auch diese Lösung ist kompliziert und kostspielig.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Wenn, wie in Anspruch 1 angegeben, der Wegeleiter zwei optische Koppler umfasst, die über ein Verzögerungsbauelement seriell miteinander verbunden sind, und wobei der optische Wegeleiter weiter einen optischen Verstärker umfasst, der optisch mit einem der optischen Koppler verbunden ist, wird ein einfacher und wirtschaftlicher Wegeleiter erhalten, der entsprechend einfachen Auslegungsprinzipien konstruiert und an konkrete Anwendungen angepasst werden kann. Die Eigenschaft, dass für jeden optischen Eingang ein optischer Koppler idealerweise ein ankommendes optisches Signal unter den Ausgängen des Kopplers aufteilt, bedeutet, dass ein Ausgangssignal aus dem ersten Koppler gemischte Signale enthält, die anschließend im folgenden optischen Koppler "zurückgemischt" werden mögen. In einer geeigneten Ausführungsform des Verzögerungsbauelements kann dieses Zurückmischen die Wirkung aufweisen, dass Signale mit unterschiedlichen Wellenlängenkomponenten gemeinsam und selektiv einem ausgewählten Ausgangsport auf dem folgenden Koppler zugeleitet werden können, idealerweise mit Energieerhaltung, da man sich die Interferometereigenschaften des Verzögerungsbauelements zunutze macht.
  • Dieses vollständige Signal kann außerdem in einen Port auf dem folgenden Koppler zurückgeleitet werden, wodurch die Eingangsports des ersten Kopplers auch als Ausgangsports dienen.
  • Diese Eigenschaft ist besonders vorteilhaft in Anwendungen, wo ein bidirektionales optisches Signal mit einem monodirektionalen Verstärker zu verstärken ist, da ein monodirektionaler Verstärker zwischen die Anschlüsse des letzten Kopplers gekoppelt werden und beide optischen Signale verstärken kann, woran im Anschluss diese in einem verstärkten Zustand zum bidirektionalen Port des Wegeleiters zurückgeleitet werden können. Es wird insbesondere angemerkt, dass das verstärkte Signal zu einem anderen bidirektionalen Port geroutet wird, aus welchem Grund der ganze Wegeleiter zwischen zwei Faserenden eines Lichtwellenleiterrichtkabels mit einem Faserende für bidirektionale Wegeleiterports gekoppelt, ankommende optische Signale mit gegebenen Wellenlängen verstärken und diese auf dem anderen bidirektionalen Port zum anderen Faserende herausschicken und weiter auf dem Lichtwellenleiter in derselben Richtung, wie als sie am Wegeleiter ankamen, übertragen kann.
  • Wenn, wie in Anspruch 2 angegeben, das Verzögerungsbauelement einen Weglängenunterschied ΔL zwischen den beiden Lichtleitern umfasst, die die beiden Koppler verbinden, wird eine einfache Ausführungsform der Erfindung erhalten, da der Weglängenunterschied ΔL eine gegenseitige Phasenverschiebung zwischen den beiden optischen Signalen auf dem Eingang des folgenden Kopplers liefert, was bedeutet, dass der Koppler als Interferometer beim Mischen im Koppler selbst dient.
  • Es ist ersichtlich, dass ΔL nicht so aufgefasst werden soll, dass es ein separates körperliches Element bedeutet, sondern es ist eine Anzeige für den wirklichen MZI-Weglängenunterschied zwischen den beiden seriell verbundenen Kopplern.
  • Wenn, wie in Anspruch 3 angegeben, 3 dB-Koppler verwendet werden, wird eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung erhalten. Die Verwendung von 3 dB-Kopplern wird normalerweise vorgezogen, da die Eigenschaft des ganzen Wegeleiters besonders einfach ist, wenn die optischen Zweige der konstituierenden Koppler symmetrisch sind.
  • Wenn, wie in Anspruch 4 angegeben, das Verzögerungsbauelement durch ein oder mehrere Paare von Elektroden gebildet wird, die entlang dem Lichtweg angeordnet sind, wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung erhalten, wobei eine gewünschte Phasenverschiebung zwischen den optischen Signalen erreicht werden kann, indem der Brechungsindex im Lichtweg im Verzögerungselement als Antwort auf ein durch die Elektroden angelegtes elektrisches Feld geändert wird.
  • Wenn, wie in Anspruch 5 angegeben, das Verzögerungselement mit einem oder mehreren Paaren von Elektroden versehen ist, die entlang dem Lichtweg im Verzögerungselement angeordnet sind, um eine zusätzliche Zeitverzögerung zu erreichen, wird eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung erhalten, da eine gewünschte Phasenverschiebung zwischen den optischen Signalen mit einem optischen Weglängenunterschied ΔL erhalten werden kann und feinjustiert werden kann, indem man den Brechungsindex im Lichtweg im Verzögerungselement als Antwort auf ein durch die Elektroden angelegtes elektrisches Feld ändert.
  • Wenn, wie in Anspruch 6 angegeben, ΔL gleich λ²/ (2Δλn) ist, wobei λ die verwendete optische Wellenlänge angibt, n der Brechungsindex ist und Δλ die Halbperiode der Energieübertragungsfunktion, d. h. 1/2 FSR (FSR = freier Spektralbereich), angibt, wird eine praktische Ausführungsform der Erfindung erhalten.
  • Der Klarheit halber sollte erwähnt werden, dass eine ausgewählte Wellenlänge von 1550 nm, ein Brechungsindex n = 1,5 und Δλ = 10 nm zu einem Weglängenunterschied von ΔL = 80 um führen.
  • Wenn, in Anspruch 7 angegeben, der Wegeleiter in einer integrierten Bauweise hergestellt ist, wird eine optimale Bauweise für eine gewerbliche Verwendung erhalten. Dies sollte so aufgefasst werden, dass es bedeutet, dass die tatsächliche Bauweise des Verzögerungselements mit einer verhältnismäßig großen Präzision zu verfertigen ist, da die notwendigen Weglängen Δλ verhältnismäßig klein sind und selbst kleine Abweichungen davon eine verhältnismäßig große Unzuverlässigkeit in Bezug zum Gesamtsystem hervorrufen.
  • Wenn, wie in Anspruch 8 angegeben, die optischen Signale in jeder Richtung zum Wegeleiter dem ersten bidirektionalen Port A bzw. dem zweiten bidirektionalen Port D des Wegeleiters und von dort dem ersten unidirektionalen Port B des Wegeleiters, weiter durch einen mit den unidirektionalen Ports verbundenen optischen Verstärker, und von dort durch den zweiten unidirektionalen Port C des Wegeleiters und zurück durch den Wegeleiter zum zweiten bidirektionalen D bzw. dem ersten bidirektionalen Port A zugeleitet werden, wird eine effektive bidirektionale Verstärkung unter Verwendung verhältnismäßig kostengünstiger Elemente erhalten. Die bidirektionale Verstärkung wird außerdem unter Verwendung bloß eines monodirektionalen Verstärkers erhalten.
  • Wenn, wie in Anspruch 9 angegeben, λr&sub1; und λr&sub2; auf der Energieübertragungsfunktion des Wegeleiters in einer Durchlassrichtung auf jeder Seite eines Maximums von λR zugewiesen werden und λ&sub1;&sub1; und λ&sub1;&sub2; auf der Energieübertragungsfunktion des Wegeleiters in der anderen Durchlassrichtung auf jeder Seite eines Maximums von λL zugewiesen werden, wobei die bidirektionalen optischen Signale die Wellenlängen λ&sub1;&sub1; und λ&sub1;&sub2; in einer Richtung aufweisen und die Wellenlängen λr&sub1; und λr2 in der anderen Richtung aufweisen, wobei die λL und λR ein Maximum in einem speziellen Frequenzband für die Energieübertragungsfunktion des Wegeleiters in einer Richtung bzw. die Energieübertragungsfunktion des Wegeleiters in der anderen Richtung angeben, wird eine effektive Verstärkung eines bidirektionalen Signals unter Verwendung einer verhältnismäßig einfachen und kostengünstigen Technik erhalten, da folglich in jeder Richtung durch den Wegeleiter hindurch ein Zweikanalsignal durchgelassen und verstärkt werden kann.
  • Die Erfindung wird unten mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
  • Fig. 1 stellt ein Datenübertragungssystem dar, das aus zwei Netzwerkelementen besteht,
  • Fig. 2 stellt einen MZI-Wegeleiter gemäß der Erfindung dar,
  • Fig. 3 stellt einen bekannten Koppler dar,
  • Fig. 4 stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar,
  • Fig. 5 stellt eine erste Kanalkopplungscharakteristik für einen MZI-Wegeleiter der Erfindung dar, und
  • Fig. 6 stellt eine zusätzliche Kanalkopplungscharakteristik für einen MZI-Wegeleiter der Erfindung dar.
    • Beispiel
  • Fig. 1 stellt ein Datenübertragungssystem dar, das aus zwei Netzwerkelementen 1 und 2 besteht, die durch eine bidirektionale Wellenlängenmultiplexerverbindung 3 verbunden sind. Das Netzwerkelement 2 überträgt bei der Wellenlänge λL, und das Netzwerkelement 1 überträgt bei der Wellenlänge λR. Da die Verbindung wellenlängengemultiplext ist, ist es möglich, Datenübertragungssignale von 1 nach 2 zu übertragen, während man von 2 nach 1 überträgt. In praktischen Systemen ist die Verbindung 3 eine Lichtleitfaser, was die übertragenen Signale von sowohl 1 als auch 2 einer Dämpfung durch die Faser unterwirft. Wenn das System über große Entfernungen zu verwenden ist, ist es notwendig, einen oder mehrere Verstärker in die Verbindung 3 einzufügen.
  • Wenn es eine oder mehrere Stellen auf der Verbindung 3 gibt, wo die Signale, die von sowohl 1 als auch 2 übertragen werden, eine solche große Entfernung durch die Lichtleitfaser zurückgelegt haben, wie es erforderlich macht, sie zu verstärken, dann wird ein Wegeleiter eingefügt, so dass ein einziger herkömmlicher unidirektionaler Verstärker verwendet werden kann, um Signale zu verstärken, die von sowohl 1 als auch 2 übertragen werden.
  • Fig. 2 stellt einen bekannten Wegeleiter 10 dar.
  • Der Wegeleiter 10 weist zwei bidirektionale Ports 5 und 6 und zwei unidirektionale Ports 7 und 8 auf. Ein Verstärker 9 ist zwischen den beiden unidirektionalen Ports 7 und 8 eingefügt.
  • Der Eingang des Verstärkers ist mit dem unidirektionalen Port. 7 verbunden, und der Ausgang des Verstärkers ist mit dem unidirektionalen Port 8 verbunden.
  • Auf den Ports 5 und 6 ist der Wegeleiter 10 mit zwei Lichtleitfasern 3' und 3" verbunden, die mit den Ports 5 bzw. 6 verbunden sind.
  • Der Wegeleiter 10 ist so angeordnet, dass ein Signal, das bei der Wellenlänge λL in den Wegeleiter durch den Port 5 hineingeschickt wird, eine maximale Leistung auf dem Port 7 aufweist und eine minimale Leistung auf dem Port 8. Entsprechend weist ein Signal, das bei der Wellenlänge λR in den Wegeleiter durch den Port 6 hineingeschickt wird, eine maximale Leistung auf dem Port 7 und eine minimale Leistung auf dem Port 8 auf. Der Verstärker kann deshalb die Signale bei sowohl λR als auch λL verstärken. Die verstärkten Signale werden über denselben Wegeleiter 10 durch den Port 8 durchgelassen. Das verstärkte Signal bei λR wird durch den Port 5 herausgeschickt und entsprechend wird das verstärkte Signal bei 4 durch den Port 6 herausgeschickt. Ein solcher Wegeleiter 10 stellt folglich sicher, dass ein herkömmlicher unidirektionaler Verstärker zum Verstärken von bidirektionalen Signalen verwendet werden kann.
  • In der Figur ist ein unidirektionaler Verstärker 9 mit dem unidirektionalen Ausgangsport 9 des Wegeleiters 10 und dem unidirektionalen Eingangsport 8 des Wegeleiters 10 verbunden.
  • Fig. 3 stellt dar, wie ein bekannter Wegeleiter 10 konstruiert ist.
  • Der Wegeleiter umfasst vier Wellenlängenmultiplexerkoppler 15, 16, 17 und 18. Die Wellenlängenmultiplexerkoppler werden auch WDM-Koppler genannt.
  • Der Wellenlängenmultiplexerkoppler 15 ist mit dem Wellenlängenmultiplexerkoppler 17 über eine optische Verbindung 11 verbunden. Der Wellenlängenmultiplexerkoppler 16 ist mit demselben Wellenlängenmultiplexerkoppler 17 über eine optische Verbindung 12 verbunden. Der Wellenlängenmultiplexerkoppler 17 ist anschließend mit dem Port 7 optisch verbunden.
  • Der Wellenlängenmultiplexerkoppler 15 filtert so, dass das auf dem Port 5 über die Verbindung 11 empfangene optische Signal λL dem Wellenlängenmultiplexerkoppler 17 zugeleitet wird, während der Wellenlängenmultiplexerkoppler 16 so filtert, dass das auf dem Port 6 über die Verbindung 12 erhaltene optische Signal λR dem Wellenlängenmultiplexerkoppler 17 zugeleitet wird. Das aus λR und λL bestehende vollständige Signal wird folglich dem Port 7 zugeleitet, der anschließend mit einem optischen Verstärker verbunden werden kann, der das vollständige empfangene Signal von der Faser 3' bzw. 3" verstärken kann.
  • Anschließend führt ein Eingangsport 8 das vollständige verstärkte Signal dem Wellenlängenmultiplexerkoppler 18 zu, der das empfangene verstärkte optische Signal wieder in zwei verstärkte Signale separiert, die aus λR bzw. λL bestehen, die über die Verbindungen 14 und 13 dem Wellenlängenmultiplexerkoppler 15 bzw. dem Wellenlängenmultiplexerkoppler 16 zugeleitet werden, die anschließend die verstärkten Signalen bei λR bzw. λL zu den mit ihnen verbundenen Ports 5 und 6 herausschicken.
  • Fig. 4 stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar.
  • Der dargestellte Wegeleiter 10 der Erfindung umfasst zwei 3-dB-Koppler 21 und 22.
  • Der Koppler 21 umfasst Ports A, A', D und D', und der Koppler 22 umfasst Ports B', B, C' und C.
  • Die Ports A' und B' sind optisch miteinander verbunden, und auch die Ports D' und C' sind optisch miteinander verbunden.
  • Der zentrale Aspekt der Erfindung ist die Transmissionsmatrix T des optischen 3 dB-Kopplers. In Bezug zu Fig. 4 ruft ein an den Port A angelegtes optisches Feld &sub1;(λ&sub1;) bei der Wellenlänge λ&sub1; und ein an den Port D eines idealen 3 dB-Kopplers angelegtes zweites Feld &sub2;(λ&sub2;) bei der Wellenlänge λ&sub2; ein optisches Feld auf dem Port A', D' hervor
  • wobei die Transmissionsmatrix T&sub1; des 3 dB-Kopplers definiert ist:
  • Ohne Verlust an Allgemeinheit können Verluste bei der Transmission A' zu B' und D' zu C' und die absolute Zeitverzögerung bei der Transmission außer acht gelassen werden. Der einzig wichtige Parameter bei der Transmission ist deshalb der Weglängenunterschied AL zwischen den beiden optischen Verbindungen A' bis B' und D' bis C'. Die Transmissionsmatrix T&sub2; für den Vierport A', B', C', D' kann geschrieben werden:
  • Da B', C' in Fig. 4 mit einem anderen idealen 3 dB-Koppler verbunden sind, ist die Transmissionsmatrix T&sub3; für den Port B', C', B, C bekannt, da T&sub3; = T&sub1; ist. Die Gesamttransmissionsmatrix TS für den Port A, D, B, C kann geschrieben werden
  • Ts = T&sub3;T&sub2;T&sub1;
  • und die Felder auf den Ports B und C können deshalb berechnet werden
  • Aufgrund der Symmetrie der optischen Schaltung kann die Transmissionsmatrix Ts auch zum Berechnen der Felder, die auf den Ports A und D als Funktion der Felder auftreten, die an die Ports B und C angelegt werden, d. h. des entgegengesetzten Wegs zurück durch den Wegeleiter verwendet werden. Es wird angemerkt, dass idealerweise kein Feld an B angelegt wird, sondern bloß am Port C, gemäß der Erfindung.
  • Ein anders Ziel der Erfindung ist die Extinktion des Feldes auf dem Port C, das durch die Felder auf dem Port A und D hervorgerufen wird, wobei sich die Bedingungen für diese Extinktion angesichts der Transmissionsmatrix Ts ergeben
  • Damit dieses Feld ausgelöscht wird, müssen die Koeffizienten von &sub1;(λ&sub1;) und &sub2;(λ&sub2;) Null sein. Dies ist erfüllt, wenn ΔL so gewählt wird, dass
  • nΔL = p2π
  • und
  • nΔL = p2π + π
  • wobei p N, der Menge der natürlichen Zahlen, ist.
  • Ähnliche Berechnungen ergeben das resultierende Feld auf dem Port B:
  • B = - &sub1;(λ&sub1;)+ &sub2;(λ&sub2;
  • Dies bedeutet das die Felder &sub1;(λ&sub1;), &sub2;(λ&sub2;) aus dem Port B mit voller Amplitude herausgeschickt werden, und dass die Felder auf dem Port C ausgelöst sind, wodurch ermöglicht wird, dass ein unidirektionaler Verstärker zwischen den Anschlüssen B und C verwendet wird.
  • Wenn das Feld EB verstärkt und auf den Port C gekoppelt wird, kann die Transmissionsmatrix Ts verwendet werden, um das Feld zu berechnen, das auf dem Port A und D als Folge des verstärkten Feldes auf dem Port C auftritt. Die Felder auf den Ports A und D, die durch das am Port C angelegte Feld hervorgerufen werden, werden abhängig vom Feld auf dem Port C berechnet:
  • Das Feld in den Port C ist definiert:
  • c = &sub1;(λ&sub1;) + &sub2;(λ&sub2;
  • und führt zu einem Feld auf dem Port A:
  • A = &sub2;(l2)e
  • Ähnlich wird das Feld aus dem Port D berechnet:
  • D = &sub1;(λ&sub1;
  • Dies bedeutet, dass das z. B. auf dem Port A bei der Wellenlänge λL empfangene Feld verstärkt und aus dem Port D herausgeschickt werden kann und ein bei der Wellenlänge λL auf dem Port D empfangenes Feld mit demselbem Verstärker verstärkt und aus dem Port A herausgeschickt werden kann.
  • Eine Energieüberlegung veranschaulicht, wie ein MZI-Wegeleiter mehrere Kanäle bei verschiedenen Wellenlängen in jeder Richtung richtungskoppeln kann. Dies ist möglich, vorausgesetzt dass eine vollständige Extinktion der Felder auf dem Port C nicht notwendig ist. Dies kann insbesondere erreicht werden, wenn optische Isolatoren in Verbindung mit den zwei Anschlüssen des optischen Verstärkers verwendet werden.
  • Wenn man definiert, dass &sub2;(λ&sub2;) = auf dem Port D und &sub1;(λ&sub1;) auf dem Port A die Leistung P&sub1; aufweisen, können die resultierende Leistung PB und PC auf dem Port B bzw. dem Port C berechnet werden
  • und
  • wobei Frequenz für Wellenlänge substituiert worden ist. Es ist ersichtlich, dass die zwei Energieübertragungsfunktionen um TE in Bezug zueinander versetzt sind und periodisch mit der Periode Δf = FSR sind, wobei der freie Spektralbereich
  • FSR =c/nΔL
  • Fig. 5 stellt eine erste Kanalkopplungscharakteristik für einen MZI-Wegeleiter dar. Die Figur stellt ein erstes Beispiel dafür dar, wie zwei frequenzgemultiplexte Kanäle in jeder Richtung in Bezug zur Energieübertragungsfunktion zugewiesen sein können. Die Energieübertragungsfunktion des MZ1-Wegeleiters weist zwei Minima/Maxima in einem speziellen Frequenzband bei λR bzw. λL auf. Die vier Kanäle sind hinsichtlich der Frequenz paarweise positioniert, so dass die zwei Wellenlängen λY&sub1; und λr&sub2;, die λR zugeordnet sind, auf jeder Seite von Minima/Maxima λR positioniert sind und so dass die zwei Wellenlängen λ&sub1;&sub1; und λ&sub1;&sub2;, die λL zugeordnet sind, auf jeder Seite von Minima/Maxima λL positioniert sind. Es sei angemerkt, dass die dargestellten Zuweisungsfenster Δr&sub1;, Δr&sub2; und Δ&sub1;&sub1;, Δ&sub1;&sub2; die Wellenlängen anzeigen, die für jeden der oben erwähnten vier Kanäle λr&sub1;, λr&sub2;, λ&sub1;&sub1; und λ&sub1;&sub2; ausgewählt werden können.
  • In der dargestellten Ausführungsform wird eine Begrenzung des Zuweisungsfensters in Anbetracht der Tatsache gewählt, dass der Unterschied zwischen der Transmission der Energieübertragungsfunktion von A nach D und umgekehrt mindestens 10 dB betragen muss. Es sei angemerkt, dass diese Begrenzung von Anwendung zu Anwendung variieren kann.
  • Die andere Begrenzung jedes Zuweisungsfensters wird in Anbetracht der Tatsache gewählt, dass es einen gewissen minimalen Abstand zwischen den Kanälen auf jeder Seite von λR bzw. λL geben sollte, da es eine gewisse Toleranz bei den Laserquellen, die für jeden Kanal verwendet werden, gibt.
  • Fig. 6 stellt eine andere Kanalkopplungscharakteristik für einen MZI-Wegeleiter dar. Die Figur stellt ein anders Beispiel dafür dar, wie zwei Kanäle in jeder Richtung in Bezug zur Energieübertragungsfunktion zugewiesen sein können. Die Energieübertragungsfunktion des MZI-Wegeleiters weist vier Minima/Maxima in einem speziellen Frequenzband auf, in dem die vier Kanäle positioniert sind.
  • Die Zuweisungfenster Δr&sub1;, Δr&sub2;, Δ&sub1;&sub1; und Δ&sub1;&sub2; können in diesem Fall in Anbetracht der Tatsache separat gewählt werden, dass der Unterschied zwischen der Transmission der Energieübertragungsfunktion von A nach D und umgekehrt mindestens 10 dB betragen muss. Es sollte angemerkt werden, dass diese Grenze von Anwendung zu Anwendung variieren kann.

Claims (9)

1. Optischer Wegeleiter, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegeleiter zwei optische Koppler (21, 22) umfasst, die über ein Verzögerungsbauelement seriell miteinander verbunden sind und wobei der optische Wegeleiter weiter einen optischen Verstärker (9) umfasst, der optisch mit einem der optischen Koppler (21, 22) verbunden ist.
2. Optischer Wegeleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungsbauelement (23) einen Weglängenunterschied ΔL zwischen den beiden Lichtleitern umfasst, die die beiden Koppler (21, 22) verbinden.
3. Optischer Wegeleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppler (21, 22) 3 dB-Koppler sind.
4. Optischer Wegeleiter nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungsbauelement durch ein oder mehrere Paare von Elektroden gebildet wird, die entlang dem Lichtweg angeordnet sind.
5. Optischer Wegeleiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungselement zusätzlich mit einem oder mehreren Paaren von Elektroden versehen ist, die entlang dem Lichtweg im Verzögerungselement angeordnet sind, um eine zusätzliche Zeitverzögerung zu erreichen.
6. Optischer Wegeleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
ΔL = λ2/(2Δλn),
wobei λ die verwendete optische Wellenlänge angibt, n der Brechungsindex ist und Δλ die Halbperiode der Energieübertragungsfunktion in jeder Richtung, d. h. 1/2 FSR (FSR = freier Spektralbereich), angibt.
7. Optischer Wegeleiter nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegeleiter in einer integrierten Bauweise hergestellt ist.
8. Verfahren zur monodirektionalen Verstärkung von bidirektionalen optischen Signalen mit gegebenen Wellenlängen λli und λrj in einem Lichtleiter (3) mittels eines optischen Wegeleiters mit einem ersten bidirektionalen Port (A) und einem zweiten bidirektionalen Port (D) und einem ersten unidirektionalen Port (B) und einem zweiten unidirektionalen Port (C) und wobei die optischen Signale in jeder Richtung zum Wegeleiter dem ersten bidirektionalen Port (A) bzw. dem zweiten bidirektionalen Port (D) des Wegeleiters und von dort dem ersten unidirektionalen Port (B) des Wegeleiters, weiter durch einen mit den unidirektionalen Ports verbundenen optischen Verstärker (9), und von dort durch den zweiten unidirektionalen Port (C) des Wegeleiters und zurück durch den Wegeleiter zum zweiten bidirektionalen Port (D) bzw. dem ersten bidirektionalen Port (A) zugeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Signale vom ersten bidirektionalen Port (A) bzw. vorn zweiten bidirektionalen Port (D) dem ersten unidirektionalen Port (B) durch einen ersten Koppler (21), ein Verzögerungsbauelement (23) und einen zweiten optischen Koppler (22) zugeleitet werden und die optischen Signale vom zweiten unidirektionalen Port (C) und zurück zum zweiten bidirektionalen Port (D) bzw. zum ersten bidirektionalen Port (A) durch den ersten optischen Koppler (21), das Verzögerungsbauelement (23) und den zweiten optischen Koppler (22) zugeleitet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass λr&sub1; und λr&sub2; auf der Energieübertragungsfunktion des Wegeleiters in einer Durchlassrichtung auf jeder Seite eines Maximums von λR zugewiesen werden und dass λ&sub1;&sub1; und λ&sub1;&sub2; auf der Energieübertragungsfunktion des Wegeleiters in der anderen Durchlassrichtung auf jeder Seite eines Maximums von λL zugewiesen werden,
wobei die bidirektionalen optischen Signale die Wellenlängen λ&sub1;&sub1; und λ&sub1;&sub2; in einer Richtung aufweisen und die Wellenlängen λr&sub1; und λr&sub2; in der anderen Richtung aufweisen, und
besagte λL und λR ein Maximum in einem speziellen Frequenzband für die Energieübertragungsfunktion des Wegeleiters in einer Richtung bzw. die Energieübertragungsfunktion des Wegeleiters in der anderen Richtung angeben.
DE69715043T 1996-12-23 1997-12-22 Ein bidirektionaler wegeleiter und ein verfahren zur unidirektionalen verstärkung Expired - Lifetime DE69715043T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK150496 1996-12-23
PCT/DK1997/000591 WO1998028874A1 (en) 1996-12-23 1997-12-22 A bidirectional router and a method of monodirectional amplification

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69715043D1 DE69715043D1 (de) 2002-10-02
DE69715043T2 true DE69715043T2 (de) 2003-04-24

Family

ID=8105531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69715043T Expired - Lifetime DE69715043T2 (de) 1996-12-23 1997-12-22 Ein bidirektionaler wegeleiter und ein verfahren zur unidirektionalen verstärkung

Country Status (6)

Country Link
US (3) US6724995B1 (de)
EP (1) EP0950297B1 (de)
AU (1) AU5311298A (de)
DE (1) DE69715043T2 (de)
DK (1) DK0950297T3 (de)
WO (1) WO1998028874A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0950297B1 (de) * 1996-12-23 2002-08-28 Tellabs Denmark A/S Ein bidirektionaler wegeleiter und ein verfahren zur unidirektionalen verstärkung
US20170293083A1 (en) * 2016-04-11 2017-10-12 Michael Menard Optical loop enhanced optical modulators

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4725113A (en) 1985-08-22 1988-02-16 Litton Systems, Inc. Form birefringent cutoff polarizer and method
ES2090053T3 (es) * 1989-03-31 1996-10-16 Sel Alcatel Ag Sistema optico de transmision de comunicaciones para transmision diplex o duplex.
GB9007974D0 (en) * 1990-04-09 1990-06-06 British Telecomm Loss detection
US5056885A (en) * 1990-05-10 1991-10-15 General Electric Company Fiber optic switch
US5136671A (en) 1991-08-21 1992-08-04 At&T Bell Laboratories Optical switch, multiplexer, and demultiplexer
DE69219969T2 (de) 1991-09-06 1997-09-11 Nederland Ptt Übertragungssystem für die polarisationsunabhängige Übertragung von Signalen
US5212758A (en) 1992-04-10 1993-05-18 At&T Bell Laboratories Planar lens and low order array multiplexer
US5339157A (en) 1993-02-19 1994-08-16 At&T Bell Laboratories Rapidly tunable integrated optical filter
EP0612164A1 (de) 1993-02-19 1994-08-24 AT&T Corp. Schnell abstimmbarer breitbandiger intergrierter optischer Filter
US5367586A (en) 1993-03-26 1994-11-22 At&T Bell Laboratories Optical delay line
US5493625A (en) 1993-11-16 1996-02-20 At&T Corp. Fast tunable channel dropping filter
AU1296695A (en) * 1993-12-01 1995-06-19 Williams Telecommunications Group, Inc. Bidirectional optical amplifier
JP3425150B2 (ja) * 1994-02-11 2003-07-07 コーニンクレッカ、フィリップス、エレクトロニクス、エヌ．ヴィ． 位相調整アレイを有する光学装置
US5452124A (en) * 1994-03-04 1995-09-19 Williams Telecommunications Group, Inc. Unidirectional amplification for bi-directional transmission using wavelength-division multiplexing
US5444725A (en) * 1994-09-30 1995-08-22 At&T Ipm Corp. Multifrequency laser
US5600742A (en) 1994-09-30 1997-02-04 Lucent Technologies Inc. Wavelength grating router with output coupler
US5566014A (en) 1994-12-28 1996-10-15 At&T Corp. Tunable add/drop optical filter providing arbitrary channel arrangements
US5633741A (en) * 1995-02-23 1997-05-27 Lucent Technologies Inc. Multichannel optical fiber communications
US5647032A (en) * 1995-08-24 1997-07-08 Kowa Company, Ltd. Interferometers for measuring coherence length and high-speed switching of laser light
US5848207A (en) * 1996-08-29 1998-12-08 Hitachi Cable, Ltd. Optical device formed with grating therein, add/drop filter using same, and method of fabricating same
US5636309A (en) * 1996-02-21 1997-06-03 Lucent Technologies Inc. Article comprising a planar optical waveguide mach-zehnder interferometer device, and method of making same
WO1997039368A2 (en) * 1996-04-18 1997-10-23 Corning Incorporated Periodic mach-zehnder optical filters
US6130899A (en) * 1996-12-12 2000-10-10 Nortel Networks Corporation Laser assembly
EP0950297B1 (de) * 1996-12-23 2002-08-28 Tellabs Denmark A/S Ein bidirektionaler wegeleiter und ein verfahren zur unidirektionalen verstärkung
US5889899A (en) * 1997-10-15 1999-03-30 Lucent Technologies Inc. Article comprising a Bragg reflective Mach-Zehnder filter of reduced coupled dependence
US6081368A (en) * 1997-12-23 2000-06-27 Lucent Technologies Inc. Optical amplifier for bi-directional WDM optical communications systems

Also Published As

Publication number Publication date
DE69715043D1 (de) 2002-10-02
DK0950297T3 (da) 2002-11-11
US20080031622A1 (en) 2008-02-07
EP0950297B1 (de) 2002-08-28
EP0950297A1 (de) 1999-10-20
AU5311298A (en) 1998-07-17
US7277635B2 (en) 2007-10-02
WO1998028874A1 (en) 1998-07-02
US6724995B1 (en) 2004-04-20
US20040156093A1 (en) 2004-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69620414T2 (de) Optischer einfügungs- und abtrennmultiplexer
DE69131668T2 (de) Verfahren und vorrichtung zum optischen schalten
EP0040706B1 (de) Optisches Kommunikationssystem
DE3789626T2 (de) Wellenleiterübertragungssystem.
DE69915307T2 (de) Bidirektionale dispersionskompensationsvorrichtung
DE69410187T2 (de) Vorrichtung zum Auskoppeln und Wiedereinkoppeln eines optischen Trägersignals in optische Kommunikationsnetzwerke
DE69321091T2 (de) Demultiplexer und optisches Kommunikationssystem das den Demultiplexer verwendet
DE60129407T2 (de) Auf einem einzigen Stufengitter basierender bidirektionaler Wellenlängenmultiplexer/-demultiplexer
EP0390002A2 (de) Optisches Nachrichtenübertragungssystem zur Diplex- oder Duplex-Übertragung
DE69018151T2 (de) Optischer Schalter.
DE60100036T2 (de) Bidirektionale optische Übertragung mit zwei Kanalbanden
DE69131812T2 (de) Optische Übertragungssysteme und darin verwendbare optische Knoten
DE19700682C2 (de) Optische Add/Drop-Schaltung mit Lichtleitergitter
DE69529207T2 (de) Integrierter optischer Wellenlängen-Demultiplexer
DE69609086T2 (de) Kompensation der wellenlängendispersionssteigung in optischen übertragungssystemen
DE69831826T2 (de) Rekonfigurierbares optisches Ringübertragungsnetz mit Wellenlängenmultiplexing für halbpermanente Verbindungen
DE60007803T2 (de) Optische Verstärker
EP0164652A2 (de) Optisches Nachrichtenübertragungssystem im Teilnehmeranschlussbereich
DE3230570A1 (de) Sende- und empfangseinrichtung fuer ein faseroptisches sensorsystem
DE69218098T2 (de) Wellenlängenmultiplexer und Demultiplexer
EP0349766A2 (de) Optisches Nachrichtenübertragungssystem, insbesondere im Teilnehmeranschlussbereich
DE69737005T2 (de) Lichtverzweiger- und Lichtinsertionsgerät und optisches Übertragungssystem mit einem Lichtverzweiger- und Lichtinsertionsgerät
EP1425616B1 (de) Optische anordnung und sende-/empfangsmodul für bidirektionale optische wdm-systeme und optische datenübertagungen
DE60037651T2 (de) Optischer add/drop-multiplexer
DE69115390T2 (de) Optischer Sternkoppler mit der Verwendung von faseroptischer Verstärkungstechnik

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition