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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Pulsquelle.
Eine solche Pulsquelle kann z. B. in einem Sender für ein optisches
Breitbandnetzwerk oder der in einem optischen Verbinder verwendet
werden.
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Von
optischen Breitbandnetzwerken wird erwartet, dass sie bei Datenübertragungsraten
von 100 GBit/s und darüber
arbeiten. Der Betrieb bei solchen Raten stellt hohe Anforderungen
an die verwendeten optischen Quellen. Die Wiederholungsrate, die
von der Pulsquelle verlangt wird, kann weniger als die volle Bitrate sein,
da der Datenstrom bei voller Bitrate typischerweise erzeugt wird,
indem die optische Quelle im Zeitbereich multiplexiert wird. Damit
dies jedoch möglich
ist, muss das Pulsausgangssignal aus der Quelle von kurzer Dauer
sein und es ist wünschenswert,
dass es einen kurzen zeitlichen Jitter aufweist.
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Nach
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine optische
Pulsquelle geschaffen, mit:
- a) einer verstärkungsgeschalteten
Halbleiterlaserdiode;
- b) einer kontinuierlichen Lichtquelle, die an den optischen
Resonatorraum der Halbleiterlaserdiode angekoppelt ist;
- c) einen elektrooptischen Amplitudenmodulator, der an den optischen
Ausgang der Halbleiterlaserdiode angeschlossen ist; und
- d) Steuereingängen,
die sich jeweils an der Halbleiterlaserdiode und dem elektrooptischen
Modulator befinden, um synchronisierte Modulationssignale an die
Halbleiterlaserdiode und den elektrooptischen Modulator anzulegen.
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Die
vorliegende Erfindung verwendet kombiniert eine Laserdiode, die
Injektion eines CW-Strahls in den Resonatorraum der Laserdiode und das
Schalten des Ausgangssignals der Laserdiode mit einem synchron gesteuerten
Amplitudenmodulator. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben
herausgefunden, dass diese Kombination eine Pulsquelle liefert,
die bisher bekannten Quellen merklich überlegen ist. Eine Quelle,
die die vorliegende Erfindung ausführt, hat Pulse von 4 ps Dauer
mit einem zeitlichen Jitter von nur 0,4 ps erzeugt. Solche Pulse
sind für
eine Bitrate in Höhe
von 100 GBit/s geeignet. Im Gegensatz dazu waren vorher vorgeschlagene
direkt modulierte Quellen nicht zum Betrieb oberhalb von 40 GBit/s
fähig.
Beispiele solcher Systeme nach dem Stand der Technik schließen ein,
was in der Veröffentlichung
von MJ Guy et al. „Low
Repetition Rate Master Source for Optical Processing in Ultra High-Speed
OTDM Networks" ELECTRONIC
LETTERS, 28. September 1995, Vol 31, Number 20, pp 1767–1768 veröffentlicht
ist. Hier ist ein System veröffentlicht,
das eine SLD mit DFB (distributed feedback, verteilter Rückkopplung)
und einen synchron gesteuerten Elektroabsorptionsmodulator verwendet,
der an den Ausgang des Lasers angeschlossen ist. Dieses System verbessert
die Pulsform, indem der Sockelimpuls verringert wird, leidet aber
an der Begrenzung der Leistungsfähigkeit,
die mit der Wechselwirkung des Modulators mit dem Jitter in den
Pulsen aus der Halbleiterlaserdiode zusammenhängt.
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Es
ist auch schon vorgeschlagen werden, die Injektion eines CW-Strahls in eine direkt
modulierte Laserdiode zu verwenden. Ein Beispiel einer Quelle mit
CW-Injektion ist in „A
High Speed Broadcast and Select TDMA Network Using Optical Demultiplexing", L P Barry et al,
Proceedings 21st European Conference on
Optical Communications, ECOC '95
pp 1437–1440.
Injektion von CW-Licht neigt dazu, den Sockelimpuls zu vergrößern und
folglich bleibt die Gesamteignung des Pulses für die Verwendung bei hohen
Bitraten begrenzt, obwohl der zeitliche Jitter verringert wird.
Die Erfinder der vorliegen den Erfindung haben jedoch herausgefunden,
dass, wenn CW-Injektion
und Schalten der Amplitude in Kombination verwendet werden, es zwischen
ihren Betriebsmodi eine gegenseitige Wechselwirkung gibt, sodass
die Qualität
der Ausgangspulse der merklich überlegen
ist, die erzeugt wird, wenn jede dieser beiden Methoden einzeln
verwendet werden. Die Verwendung von CW-Injektion verringert den
Jitter im Signaleingang im Amplitudenmodulator, und dies eliminiert
viele der dispersionsbezogenen Effekte, die sonst mit der Verwendung
eines solchen Modulators verbunden sind. Gleichzeitig beseitigt
der Modulator weitgehend den Sockelimpuls, der sonst in dem Ausgangspuls
vorhanden ist, wenn CW-Injektion verwendet wird.
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Ein
anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Verwendung
von CW-Injektion die Vorspannung verringert, die der Laser braucht.
Dies macht die Quelle besonders für die Verwendung zum Beispiel in
einem Feld von Lasern eines optischen Verbinders geeignet, wie etwa
die, unter der US-Patentnummer 5.363.961 (Hamanaka) veröffentlicht
ist. In einem solchen Feld ist es vorteilhaft, die Anforderungen
an die Vorspannung zu verringern oder zu beseitigen, um die Gesamtverlustleistung
zu verringern.
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Die
Halbleiterlaserdiode kann eine Halbleiterlaserdiode mit verteilter
Rückkopplung
(SLB-DFB) sein, wobei sie in diesem Fall vorzugsweise eine vergrabene
Heteroverbindungsstruktur hat. Alternativ kann eine SLB-DFB mit
Steghohlleiter verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch
nicht auf die Verwendung von Lasern mit DFB begrenzt, und kann auch
mit z. B. Fabry-Perot-Lasern (FPL), Oberflächenstrahlerlasern mit vertikalem
Resonanzraum oder verteilten Lasern mit Bragg-Reflektoren umgesetzt
werden. Ein FPL kann bei verschiedenen diskreten Wellenlängen emittieren.
Herkömmlicherweise wird
ein externes Beugungsgitter verwendet, das Blockoptik oder auf Faserbasis
sein kann, um eine der verschiedenen möglichen Wellenlängen auszuwählen, die
den verschiedenen longitudinalen Moden des Lasers entsprechen. In
Systemen, die die vorliegende Erfindung verkörpern, kann der CW-Strahl statt
einem externen Filter verwendet werden, um eine vorgegebene Mode
auszuwählen.
Das System stellt dann eine Pulsquelle zur Verfügung, die auf verschiedene diskrete
Wellenlängen
eingestellt werden kann. Eine solche Quelle ist besonders für Systeme
geeignet, die WDM (Wellenlängenmultiplexen,
wavelength division multiplexing) verwenden.
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Vorzugsweise
ist der elektrooptische Modulator ein Elektroabsorptionsmodulator.
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Elektroabsorptionsmodulatoren
zeigen unter einer angelegten umgekehrten Vorspannung stark nichtlineare
Veränderungen
der optischen Absorptionseigenschaften des Bauteils. Dies macht
sie insbesondere für die
Verwendung als synchron angesteuerter Amplitudenmodulator in einem
System geeignet, das die vorliegende Erfindung ausführt.
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Vorzugsweise
umfasst die Pulsquelle weiter eine Pulsformeinrichtung, die mit
der Ausgangsseite des Modulators verbunden ist. Die Pulsformeinrichtung
kann aus einem Abschnitt einer normalen dispersiven Faser bestehen.
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Die
Form der Pulse, die aus der Quelle ausgegeben werden, kann zum Beispiel
mit einem Abschnitt einer normalen dispersiven Faser weiter verbessert
werden. Alternativ können
andere Pulsformeinrichtungen verwendet werden. Insbesondere kann
es vorteilhaft sein, ein Chirp-Gitter mit statt einer herkömmlichen
dispersiven Faser zu ver wenden. Ein geeignetes Gitter ist zum Beispiel
in der Veröffentlichung
von P. Gunning et al. auf pp 1066–1067, ELECTRONIC LETTERS,
22 June 95, Vol. 31, NO. 13 veröffentlicht.
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Nach
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Erzeugung von optischen Pulsen geschaffen, das folgendes umfasst:
- a) Anlegen eines ersten elektrischen Modulationssignals
an einen Steuereingang einer verstärkungsgeschalteten Halbleiterlaserdiode;
- b) Einkoppeln von kontinuierlichem (CW-) Licht in einen optischen
Resonatorraum der Halbleiterlaserdiode;
- c) Anlegen eines zweiten Modulationssignals, das mit dem ersten
elektrischen Modulationssignal synchronisiert ist, an einen Steuereingang
eines elektrooptischen Amplitudenmodulators; und
- d) Durchleiten von Pulsen, die von in der Halbleiterlaserdiode
ausgegeben werden, durch den elektrooptischen Amplitudenmodulator.
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung, die die Erfindung ausführen, werden
nun, nur als Beispiel, in weiteren Details mit Bezug auf die Figuren
im Anhang beschrieben, in denen:
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1 eine
schematische Darstellung einer optischen Quelle als Ausführung der
vorliegenden Erfindung ist;
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2a und 2b Oszilloskopschriebe
sind, die die Arbeitsweise der Quelle mit dem CW-Licht AN beziehungsweise
AUS zeigen;
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3 ist
ein Diagramm der Radiofrequenzspektren für die Quelle in 1;
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4 ein
Autokorrelationsdiagramm für
die Quelle in 1 ist;
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5 ein
Diagramm ist, das das Ausgangssignal der Quelle in 1 mit
komprimiertem Puls zeigt;
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6 eine
schematische Darstellung der zweiten Ausführung ist;
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7 ein
Diagramm ist, das eine SLD mit Steghohlleiter für die Verwendung in der Quelle
in 1 zeigt;
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8 eine
perspektivische Ansicht eines Verbinders einer optischen Rückwandplatine
zeigt;
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9a und 9b schematische
Darstellungen weiter alternativer Ausführungen sind, die Zirkulatoren
mit 3 Anschlüssen
verwenden;
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10 eine
schematische Darstellung eines Netzwerks für Rechnerkommunikation ist;
und
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11 eine
schematische Darstellung eines weiteren alternativen Netzwerks ist.
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Eine
optische Pulsquelle umfasst eine verstärkungsgeschaltete Halbleiterlaserdiode
mit verteilter Rückkopplung
(DFB-SLB) 1 und einen elektrooptischen Modulator (EAM) 2,
der an den optischen Ausgang der DFB-SLD angeschlossen ist. Licht
aus einer CW-Quelle 3 wird in den optischen Resonatorraum
der DFB-SLD über
einen 50 : 50-Koppler 4 eingekoppelt.
Der DFB-SLD 1 und der Modulator 2 werden über ihre jeweiligen
Steuereingänge 11 und 21 durch
elektrische phasenverrastete Quellen auf Radiofrequenz 12 und 22 angesteuert.
Die optischen Bauteile sind über
Abschnitte von optischer Faser 5 miteinander verbunden,
und Polarisationssteuerungen PC (polarisation controller) sind mit
der Faser am Ausgang der CW-Quelle 3 und auf jeder Seite
des EAM 2 verbunden.
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In
diesem ersten Beispiel ist die Frequenz der Radiofrequenzansteuerung
für die
SLD 1 2,5 GHz, während
die Frequenz der Ansteuerung, die an den EAM angelegt wird, fünfmal so
groß ist
wie diese, und 12,5 GHz beträgt.
Diese ist die Frequenz der Radiofrequenzansteuerung für die SLD,
die die Pulswiederholungsrate bestimmt: für den EAM wird eine höhere Frequenz
verwendet, damit das Ansteuersignal ausreichend scharf ist. Das
Ausgangssignal der SLD hat um 30 ps FWHM. Um den Sockelimpuls zu
verringern, ist es wünschenswert,
dies auf 20 ps zu verkürzen,
und folglich braucht der EAM ein Schaltfenster von etwa dieser Dauer.
Ein Ansteuersignal von 2,5 GHz würde
ein Schaltfenster von 60 bis 70 ps erzeugen, folglich wird aus diesem Grund
die Ansteuerung mit höherer
Frequenz verwendet. Die relative Phase der Ansteuerung der SLD bezüglich der
Ansteuerung des EAM können
verändert
werden, um das Schaltfenster auf einen vorgegebenen Abschnitt des
Ausgangssignals der SLD zu zentrieren.
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In
einem zweiten Beispiel, das in 6a gezeigt
ist, wird eine einzelne Radiofrequenzquelle 63 bei 2,5 GHz
verwendet, um sowohl die SLD als den EAM anzusteuern. In diesem
Fall wird das Ansteuersignal für
beide Bauteile mit Pulsformern 61 und 62 geformt,
wie etwa dem koaxialen Impulsfolgenerzeuger mit Speichervaraktordiode,
der kommerziell als ELSIRA Series 15900 verfügbar ist. Diese Einrichtung
hat den Vorteil, dass sie nur eine einzelne Signalquelle erfordert,
und vermeidet die Möglichkeit,
dass vier oder fünf
Pulse aus der Hochfrequenzquelle des ersten Beispiels ungenutzt
bleiben, was unerwünschte
Sub-Pulse im optischen Ausgangssignal entstehen lässt. Dieses
Beispiel weicht weiter von dem ersten Beispiel dadurch ab, dass
die CW-Quelle, die SLD und der EAM in einer Reihe angeordnet sind,
wobei Licht aus der CW-Quelle direkt in die SLD gekoppelt wird,
statt indirekt über
einen Koppler mit vier Anschlüssen
wie in dem ersten Beispiel. Diese Anordnung ist besonders für einen
monolithisch integrierten Aufbau geeignet, oder für eine Herstellung,
die hybride Integration und die Technik der mikrooptischen Werkbank
verwendet. Mit diesem letzteren Ansatz werden die Bauteile als diskrete
Komponenten gestaltet und nachfolgend auf eine mikrobearbeitete
optische Werkbank gesetzt, wie es in der Veröffentlichung von J. V. Collins
et al., Electron. Lett. 31, (9) pp 730–731 beschrieben ist.
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Die 9a und 9b zeigen
weitere alternative Systeme als Ausführung der Erfindung. Der Aufbau in
der 9a entspricht im allgemeinen dem in 6.
Das System weicht dadurch ab, dass es ein Fasergitter 91 verwendet,
das an den Ausgang des EAM über
einen optischen Zirkulator 92 angeschlossen ist. Das Gitter bewirkt
die Kompression des Pulses auf die gleiche Weise wie die dispersive
Faser in dem System in 1. Der Zirkulator ist ein Bauteil
mit 3 Anschlüssen,
das den Vorteil signifikant geringerer Koppelverluste im Vergleich
zu dem Koppler mit 4 Anschlüssen
in 1 hat. Das System in 9b entspricht
im allgemeinen dem in 1, verwendet aber wiederum einen
Zirkulator statt einem Koppler mit 4 Anschlüssen, und ein Gitter statt einer
normalen dispersiven Faser. Ein Zirkulator, der für die Verwendung
in diesem System geeignet ist, ist von E-Tek verfügbar, Modell
Nr. PIFC210041000.
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Die
Struktur und die Funktionsweise der Quelle wird nun in weiteren
Details beschrieben, und die Ergebnisse, die durch die Verwendung
der Quelle erhalten werden, werden diskutiert.
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Die
elektrische Sinuswelle mit 2,5 GHz, die von der ersten Radiofrequenzquelle 12 erzeugt
wird, wird verstärkt
und einer einstellbaren DC-Gleichspannung über ein T-Stück für den Bias 121 überlagert.
Dies ermöglicht
Schalten der Verstärkung
der DFB-SLD 1. Die DFB-SLD
ist in ein Hochfrequenzgehäuse
eingebaut. Die DFB-SLD ist ein Steghohlleiterbauteil mit der p-Seite
nach oben mit einer zentralen Wellenlänge von 1546,5 nm und einem
Schwellstrom von 39 mA bei 15°C.
Die Temperatur der DFB und der Biasgleichstrom werden bei 15°C beziehungsweise
60 mA gehalten. Das elektrische Signal zu dem Gehäuse der
DFB hat eine Spitze-Spitze-Spannung von ~10 V an 50 Ω Last. Die
verstärkungsgeschaltete
optische Pulsfolge hat eine mittlere optische Leistung von ungefähr –3 dBm und
wird in den oberen Zweig eines 50/50-Kopplers 4 injiziert. Dieser
Anschluss ist in 1 mit Anschluss 1 bezeichnet.
Die CW-Quelle 3 ist eine einstellbare optische Quelle mit
externem Resonanzraum vom Typ HP 8168. Diese injiziert Licht durch
den Anschluss 2 des 50/50-Kopplers in den verstärkungsgeschalteten Resonanzraum
der DFB-SLD. Ein Satz von Polarisationssteuerungen 5 wird
verwendet, um den Polarisationszustand des Lichts zu ändern, bevor
es durch einen optischen Isolator 6 läuft und den Resonatorraum der
DFB-SLD erreicht. Anschluss 4 des 50/50-Kopplers wird verwendet,
um das injizierte CW-Licht zu überwachen.
Verstärkungsgeschaltete
Pulse verlassen Anschluss 3, laufen durch einen optischen Isolator 7,
und werden mit einem 1,1 nm-Bandpassfilter
gefiltert, um spektrale Extremwerte zu entfernen und den nichtlinearen
Chirp zu verringern. Das resultierende Signal wird in einen erbiumdotierten
Faserverstärker
(EDFA, erbium doped fiber amplifier) injiziert. Das Ausgangssignal
des EDFA läuft
durch einen weiteren Filter und eine Polarisationssteuerung 11.
Der Chirp, der in dem Signal vorhanden ist, ist in 5 gezeigt,
in der der eingekreiste Bereich nichtlinearem Chirp entspricht.
Der EDFA verstärkt
die Leistung zu dem EAM um +4 dBm.
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Der
EAM setzt eine InGaAsP/InGaAsP-Absoberschicht mit mehrfachen quantenmechanischen
Potentialtöpfen
in einer vergrabenen Stegstruktur mit geringer Kapazität ein, die
eine 0,8 μm
breite aktive flache Erhebung umfasst, die in eine 5 μm dicke Fe-dotierte
InP-Sperrstruktur
eingeschlossen ist. Der Modulator ist 370 μm lang und ist vollständig in
einem mit Hochfrequenzanschlüssen
versehenen Modul mit Faseranschlüssen untergebracht.
Bei 1550 nm war der Faser-zu-Faser-Ankopplungsverlust 7,3 dB, seine
Modulationstiefe 30,4 dB, die elektrische Bandbreite bei 3 dB war
14 GHz. Das EAM wird von einer elektrischen Sinuswelle mit 12,5 GHz
angesteuert, die von einem separaten Frequenzerzeuger 220 erzeugt
und von einem 26 GHz-Verstärker verstärkt wird.
Das Ansteuersignal wird über
einen Kontakt 210 angelegt. Der EAM ist weiter bei Moodie
et al., Electron Lett. 94 vol 30 (20) pp 1700–1701 beschrieben.
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Die
zwei Radiofrequenzquellen sind frequenzverrastet und eine einstellbare
elektrische Verzögerungsleitung 14 wird
verwendet, um zeitweilige Einstellung des Schaltfensters des EAM
bezüglich
der verstärkungsgeschalteten
Pulse zu ermöglichen.
Die Pulse, die aus dem EAM kommen, laufen durch eine weitere Polarisationssteuerung 15 und
werden mit einer normalen dispersiven Faser 16 geformt,
die einen Dispersionskoeffizienten D = 13 ps/nm hat. Wechselwirkung
zwischen Chirp, der für
jeden Puls im Frequenzbereich verteilt ist, und der Dispersion in
der Faser bewirken Pulskompression.
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2 zeigt
Ergebnisse, die erhalten wurden, indem die Daueranzeigefunktion
eines Oszilloskops mit Hochgeschwindigkeitsabtastung verwendet wurde. 2(a) zeigt den nützlichen Effekt der Injektion
von CW-Licht, der darin besteht, dass der zeitliche Jitter der verstärkungsgeschalteten
optischen Pulse unterdrückt wird.
Im Gegensatz dazu wurde 2(b) ohne
Injektion von CW-Licht aufgenommen, und zeigte verminderte Definition
des Pulses: dies zeigt zeitlichen Jitter an. 2 zeigt
auch, dass die Injektion von CW-Licht das Einschalten der verstärkungsgeschalteten
Pulse um ~15–20
ps vorverlegt. 3 gibt die Radiofrequenzspektren wieder,
die mit: (a) Injektion von CW-Licht aus, (b) Injektion von CW-Licht
ein (injizierte Leistung – 8,4
dBm, Wellenlänge
1547,6 nm), und (c) Pegel des Hintergrundrauschens (auf den Radiofrequenzspektrumanalysator wirkt
keine optische Leistung ein). Für
die Quelle, die ohne Injektion von CW-Licht arbeitet, wurde ein
URTJ (Wurzel aus dem Mittelwert des unkorrelierten zeitlichen Jitters,
Uncorrelatd Root Mean Square Timing Jitter) von 3,6 ps aus dem Datensatz
berechnet, der verwendet wurde, um die 3(b) und 3(c) zu erzeugen. Ebenso wurde ein URTJ
von 0,06 ps mit Injektion von CW-Licht aus dem Datensatz berechnet,
der verwendet wurde, um die 3(b) und 3(c) zu erzeugen. Der Vergleich dieser
Ergebnisse mit dem Kriterium: <δt2>½/T < 0,06, wobei <δt2>½ der
RMS-Jitter des Pulses ist, und T der Abstand der Pulse ist [Wright & Carter, Appl.
Phys. Lett., 1992, 60, (20), pp 2451–2453], zeigt, dass diese Pulse
mit geringem Jitter für
Systeme mit 100 GBit/s geeignet sind.
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Diese
Ergebnisse zeigen, dass ohne dem EAM verbreiterte Pulse erzeugt
werden und von einem erhöhten
Sockelimpuls begleitet werden. Der EAM, der mit 12,5 GHz betrieben
wird, arbeitet als ein zeitlicher Filter und wirkt diesem unerwünschten
Effekt entgegen. Die Autokorrelationen, die in den 4(a) und 4(b) gezeigt sind, zeigen die erhaltene
Unterdrückung
der Sockelimpulse an. Die Pulse mit unterdrücktem Sockelimpuls haben eine
zeitweises halbes Maximum bei voller Breite (FWHM, Full-Width Half-Maximum)
von 6,2 ps (4,0 ps sech2) und eine spektrale
FWHM von 1,1 nm nach Durchgang durch eine normale dispersive Faser, was
ein Produkt aus Zeit und Bandbreite ΔTΔν von 0,56 ergibt.
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Tabelle
1 unten listet Beispiele von geeigneten Komponenten für die Implementierung
des Schaltplans aus 1 auf. Die DFB-SLD mit Steghohlleiter
hat die Struktur, die in 7 gezeigt ist, und ist in Nelson
et al., IEE Proc Pt. J., 132 (1), pp 12–19 und Westbrook et al. Electron.
Lett. 20 (6), pp 225–226
beschrieben. 7 zeigt den geätzten Graben 71 und
den aktiven Bereich 72. Die Tiefe d des Grabens beträgt 1,5 Mikron und
die Breite w beträgt
3 Mikron. Eine alternative Struktur der DFB-SLD, wie etwa eine vergrabene
Heterostruktur, kann verwendet werden. Die vergrabene Heterostruktur
hat immanent einen geringeren DC-Bias-Bedarf, sodass der Laser in
Kombination mit dem verringerten Bias als Ergebnis der CW-Injektion mit Nullbias
betrieben werden kann. Die Pulsquelle wäre dann besonders gut für die Verwendung
in einem Feld von Lasern eines optischen Verbinders geeignet, der
in 8 gezeigt ist. In diesem Beispiel verwendet der
Verbinder eine optische Rückwandplatine 83 von
dem Typ, der in dem oben zitierten Patent von Hamanaka veröffentlicht
ist. Für
bessere Übersichtlichkeit
sind nur zwei Karten gezeigt, die in die Rückwandplatine eingesetzt sind.
Eine Karte 81 enthält
einen Sender mit einem Feld von Pulsquellen, die jede wie oben beschrieben
gestaltet sind. Licht aus diesen Quellen wird über den Bus 83 zu
einem Empfänger
auf einer anderen Karten gesendet. An dem Empfänger wird das Licht von dem
Feld von Pulsquellen an einem Feld von Detektoren empfangen. Eine
solche Verbindung kann zum Beispiel in einem Netzwerkschalter eines
optischen Telekommunikationssystems oder in einem Rechnersystem
verwendet werden.
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Wie
in der Einleitung oben bemerkt kann die Erfindung mit einer Vielzahl
von anderen Typen von Halbleiterlaserdioden ausgeführt werden.
Die Verwendung von einem Farby-Perot-Laser bietet potenziell verringerte
Herstellkosten zusammen mit der Möglichkeit der Einstellung der
Quelle über
eine Anzahl von diskreten Wellenlängen. Ein geeigneter FPL, der
Strukturen mit mehrfachen quantenmechanischen Potentialtöpfen (MQW,
multiple quantum well) verwendet, ist in Lealman et al. Electron
Lett, 27, (13) pp 1191–1193
veröffentlicht.
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Obwohl
ein Laser mit unabhängigem
externen Resonanzraum verwendet wurde, um den Schaltkreis in 1 zu
demonstrieren, ist es wünschenswert,
eine integrierte Halbleiterquelle zu benutzen. Zum Beispiel kann
eine weitere DFB-SLD als CW-Quelle verwendet werden.
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Zusätzlich zu
den Feldern, die oben schon angeführt wurden, kann eine Quelle
als Ausführung
der vorliegenden Erfindung zum Beispiel in der Netzwerkschnittstelle
einer Workstation, die mit einem LAN mit optischen Fasern verbunden
ist, oder in einer Breitbandschnittstelle für einen Multiprozessorrechnersystem
verwendet werden. Alternativ kann sie in Verbindung mit der parallelen
Schnittstelle nach der Industrienorm HIPPI verwendet werden. Diese
Schnittstellenarchitektur basiert auf 32/64 Bit breiten Pfaden,
und ist zum Beispiel für
die Verwendung bei der Bereitstellung einer Verbindung mit hoher
Bitrate zwischen einem Rechner und Peripheriegeräten vorgesehen, wie etwa einer
RAID-Massenspeichereinrichtung. Eine Quelle als Ausführung der vorliegenden
Erfindung kann bei der Konvertierung der parallelen Datenströme von einer
solchen Schnittstelle in einen seriellen ODTM-Datenstrom mit hoher
Bitrate für
die Kommunikation über
ein optisches Breitbandnetzwerk verwendet werden. 10 zeigt
schematisch ein Rechnerkommunikationsnetzwerk, in dem eine Anzahl
von Rechnersystemen 20 über
ein faseroptisches Netzwerk 21 miteinander verbunden sind.
Jedes der Rechnersysteme enthält
in eine entsprechende Netzwerkschnittstellenkarte 23. Die
Schnittstellenkarte moduliert elektrische Daten von den Rechnersystem
auf ein optisches Signal, das von einer optischen Pulsquelle 24 erzeugt
wird. Die Quelle kann zum Beispiel die in 9a gezeigte
Anordnung aufweisen.
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11 zeigt
ein anderes Beispiel eines Netzwerks als Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Dieses verwendet einen optischen Bus 112 mit einer in sich
geschlossenen Topologie, wie in unserer ebenfalls angemeldeten europäischen Patentanmeldung
Nr. 96304694.1, die am 26.06.96 eingereicht wurde, beschrieben und
beansprucht wird, deren Inhalte hierin durch Bezugnahme integriert
werden. In diesem Netzwerk ist die Pulsquelle 111, die
zum Beispiel eine Anordnung wie in 1 oder in
den 9a oder 9b haben
kann, mit dem Kopf des Netzwerks verbunden. Sie sendet ein optisches
Taktsignal die Faser hinunter. Jeder einer Reihe von Knoten enthält einen
ersten Koppler 113, der das optische Taktsignal von einem
von zwei zusammen angeordneten optischen Wellenleitern in dem Bus
an die Senderstufe des Knotens ankoppelt. Alternativ kann ein einzelner
Wellenleiter für
den Takt verwendet werden, und die Datenpulse können durch senkrechte Polarisationszustände unterscheidbar
sein. Diese Stufe moduliert das Taktsignal und gibt das modulierte
Taktsignal in einem ausgewählten
Zeitschlitz in einem ODTMA(optisches Zeitmultiplexen für vielfachen
Zugriff, optical time division multiple access)-Frame wieder auf
den anderen der zwei Wellenleiter. Jeder Knoten liest Daten von
einem zweiten Koppler, der in mit dem ande ren der zwei Wellenleiter
an einem nachgeschalteten Ort verbunden ist. Das vergrößerte Detail
zeigt den ODTMA-Multiplex, der auf diese Weise erzeugt wird. In
diesem Beispiel hat der Multiplex einen Pulsabstand von 25 Picosekunden.
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Die
Bezeichnungen, die in der Tabelle oben gezeigt sind, beziehen sich
auf die experimentelle Anordnung in 1.
