DE69800063T2

DE69800063T2 - Optischer Regenerator für Soliton faseroptische WDM Systeme

Info

Publication number: DE69800063T2
Application number: DE69800063T
Authority: DE
Inventors: Sebastien Bigo; Olivier Leclerc
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1997-02-18
Filing date: 1998-02-16
Publication date: 2000-08-24
Anticipated expiration: 2018-02-17
Also published as: JPH1132012A; FR2759832B1; DE69800063D1; CA2226950A1; EP0859482B1; EP0859482A1; FR2759832A1; US6160650A

Description

Die vorliegende Erfindung hat ein Übertragungssystem mit optischer Faser mit Solitonsignalen und einer Wellenlängenmultiplexierung zum Gegenstand, bei welchem die verschiedenen Wellenlängen des Multiplexes so gewählt werden, daß auf einem gegebenen Intervall ein relatives Gleiten zwischen den verschiedenen Kanälen im wesentlichen gleich einem Vielfachen der Bitzeit sichergestellt wird. Sie betrifft auch ein Übertragungsverfahren in einem solchen System.
Die Übertragung von Solitonpulsen oder Solitonen in dem Teil einer optischen Faser mit anormaler Dispersion ist ein bekanntes Phänomen. Die Solitonen sind Pulssignale mit der Form sech². Bei dieser Pulsform kompensiert die Nichtlinearität im entsprechenden Teil der Faser die Dispersion des optischen Signals. Für die Übertragung der Solitonen wird durch die nichtlineare Schrödinger-Gleichung in bekannter Weise ein Modell erstellt.
Verschiedene Effekte schränken die Übertragung solcher Pulse ein, wie der von der Wechselwirkung der Solitonen mit dem im Übertragungssystem vorhanden Rauschen eingeführte Jitter, der beispielsweise in dem Artikel von J. P. Gordon und H. A. Haus, Optical Letters, Bd. 11, Nr. 10, S. 665-667, beschrieben wurde. Dieser Effekt, der Gordon-Haus-Effekt genannt wird, erlegt der Qualität oder der Datenrate der Übertragungen durch Solitonen eine theoretische Grenze auf.
Um eine Überschreitung dieser Grenze zu erreichen, ist es möglich, eine synchrone Modulation der Solitonsignale mit Hilfe von Halbleitermodulatoren zu verwenden. Diese Technik begrenzt typischerweise die Datenrate der Solitonenverbindung aufgrund der oberen Grenze der Bandbreite der Halbleitermodulatoren. Es wurden auch Systeme von gleitenden Füh rungsfiltern vorgeschlagen, die gestatten, den Jitter der übertragenen Solitonen zu kontrollieren, sie beispielsweise EP-A-0 576 208.
Es wurde schließlich vorgeschlagen, zur Sicherstellung der Regenerierung des Signals auf der Leitung den Kerr-Effekt in synchronen Amplituden- oder Phasenmodulatoren zu verwenden. Diese Techniken erfordern Hochfrequenzbauteile, daher das Interesse für rein optische Herangehensweisen. Zu diesem Zweck können für die Amplitudenmodulation ein nichtlinearer Schleifenspiegel (miroir non lineaire en boucle) (NOLM) und für die Phasenmodulation die Faser selbst verwendet werden. So beschreibt eine Präsentation von S. Bigo, P. Brindel, O. Leclerc bei den Journees nationales de l'Optique guidee, 30. Oktober 1996 in Nizza (Frankreich) eine Regenerierung eines Solitionsignals durch rein optische Phasenmodulation. Dem Solitonsignal wird ein optischer Zeitgeber überlagert, der den Pulsen des Solitonsignals eine nichtlineare Phasenverschiebung aufdrückt, indem er sich mit ihnen zusammen in der optischen Faser ausbreitet, deren Abschnitt so ausgewählt wurde, daß die Effekte des Gleitens zwischen dem Solitonsignal und dem optischen Zeitgeber minimiert werden. Es kann in T. Widdowson et al., Soliton shepherding: all optical active solution control over global distances, IEE Electron. Letters, Bd. 30, Nr. 12, S. 990 (1994), nachgeschlagen werden.
Zur Erhöhung der Datenrate der Übertragungssysteme mit optischer Faser mit Solitonsignalen wurde auch vorgeschlagen, eine Wellenlängenmultiplexierung zu verwenden. In diesem Fall wird es als vorteilhaft betrachtet, gleitende Führungsfilter vom Fabry-Perot-Typ zu verwenden, die mit in der Wellenlänge gemultiplexten Signalen völlig kompatibel sind. Dagegen ist die Verwendung von synchronen Modulatoren für die. Regenerierung von in der Wellenlänge gemultiplexten Solitonsignalen wegen der Differenz der Gruppengeschwindigkeit zwischen den Signalen der verschiedenen Kanäle problematisch.
Ein Artikel von E. Desurvire, O. Leclerc und O. Audouin, Optics Letters, Bd. 21, Nr. 14, beschreibt ein Zuweisungsschema für die Wellenlängen, das mit der Verwendung von synchronen Modulatoren kompatibel ist. Dieser Artikel schlägt vor, den verschiedenen Kanälen des Multiplexes Wellenlängen derart zuzuweisen, daß für gegebene Intervalle zwischen den Verstärkern die Signale der verschiedenen Kanäle bei der Ankunft an den Verstärkern synchronisiert werden. So wird mit Hilfe von diskreten Modulatoren eine synchrone Online-Modulation von allen Kanälen bei gegebenen Intervallen gestattet. Dieser Artikel gibt einen Maximalwert der relativen Variation der Positionierung der Verstärker von 5.10&supmin;³ an, der gestattet sicherzustellen, daß die relative Variation der Bitzeit für 5 Kanäle kleiner als 5% bleibt. Diese Technik ist aufgrund dessen, daß die Dispersion in der Faser ein Gleiten zwischen den verschiedenen Kanälen und dem die Modulation sicherstellenden Zeitgeber hervorruft, nicht geeignet, bei rein optischen Modulatoren, die den Kerr-Effekt nutzen oder verteilt sind, direkt angewendet zu werden.
Es wurde auch gezeigt, siehe S. Bigo, Traitement de signal tout-optique pour la transmission a tres haut debit de solitons par fibre optique, Memoire de these, Universite de Besangon, 1996, daß ein rein optischer Modulator, der den Kerr-Effekt nutzt, wie ein NOLM oder eine Faser, trotz des Gleitens ("walkoff") aufgrund der chromatischen Dispersion und der Verluste, als ein mit der Folge von Solitonen synchronisierter, diskreter, sinusförmiger Modulator betrachtet werden kann, wenn der verwendete Zeitgeber sinusförmig ist und die zeitliche Verschiebung zwischen dem zu modulierenden Signal und dem Zeitgeber eingestellt wird.
Die vorliegende Erfindung schlägt eine originelle und einfache Lösung für das Problem der rein optischen Modulation von in der Wellenlänge gemultiplexten Solitonsignalen vor. Sie gestattet, die bekannten Lösungen der verteilten optischen Amplituden- oder Phasenmodulation trotz des durch die Diffe renzen zwischen den Gruppengeschwindigkeiten hervorgerufenen Gleitens auf die in der Wellenlänge gemultiplexten Solitonsignale anzuwenden.
Genauer schlägt die Erfindung ein Übertragungssystem mit optischer Faser mit Solitonsignalen und Wellenlängenmultiplexierung vor, bei welchem die verschiedenen Wellenlängen des Multiplexes so gewählt werden, daß auf einem gegebenen Intervall ZR ein relatives Gleiten zwischen den verschiedenen Kanälen im wesentlichen gleich einem Vielfachen der Bitzeit 1/B sichergestellt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß an wenigstens einem Punkt des Übertragungssystems die Solitonpulse der verschiedenen Kanäle hinsichtlich eines gegebenen Bezugspunktes eine zeitliche Verschiebung aufweisen, so daß bei einer verteilten optischen Modulation durch einen an diesem Punkt eingeführten Zeitgeber für jeden Kanal der Extremwert des vom Zeitgeber induzierten, nichtlinearen Phasenprofils, integriert über die Modulationslänge, mit dem Zentrum der Bitzeit zusammenfällt.
Bei einer Ausführungsform erfüllt die Differenz δτi zwischen dem Gleiten pro Längeneinheit auf dem Kanal i und auf dem ersten Kanal für jede Wellenlänge λi des Multiplexes die Beziehung
(ki.T - T/4) < δτi.ZR < (ki.T ÷ T/4)
wobei ki eine vom Kanal abhängige ganze Zahl und T die Bitzeit ist.
Es können wenigstens zwei Vorrichtungen zur verteilten optischen Modulation vorgesehen werden, die entlang des Übertragungssystems durch einen Abstand getrennt sind, der ein Vielfaches des Intervalls ZR ist.
Bei einer Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung zur optischen Modulation
- Mittel zum Filtern eines Teils der Kanäle,
- Mittel zur Wiederherstellung eines sinusförmigen Zeitgebers ausgehend vom gefilterten Signal und
- Mittel zum Einkoppeln des Zeitgebers in die Faser.
In diesem Fall kann die zeitliche Verschiebung Δi für jeden Kanal i durch die Formel
gegeben sein, in welcher Γ den Gesamtverlust in der Faser über die Länge des Intervalls ZR darstellt; und τi das relative Gleiten zwischen dem Kanal i und dem Zeitgeber auf dem Intervall ZR, normiert durch die Bitdatenrate B, darstellt.
Die Vorrichtung zur optischen Modulation kann auch umfassen:
- Mittel zum Filtern eines Teils der Kanäle,
- Mittel zur Wiederherstellung eines sinusförmigen Zeitgebers ausgehend vom gefilterten Signal,
- einen nichtlinearen Schleifenspiegel, in welchen die Solitonsignale der verschiedenen Kanäle hineingehen, und
- Mittel zum Einkoppeln des Zeitgebers in den nichtlinearen Schleifenspiegel.
In diesem Fall ist die zeitliche Verschiebung Δi für jeden Kanal i vorteilhafterweise durch die Formel
gegeben, in welcher Γ den Gesamtverlust in der Faser des Spiegels darstellt; und τi das relative Gleiten zwischen dem Kanal i und dem Zeitgeber im Spiegel, normiert durch die Bitdatenrate B, darstellt.
Vorzugsweise umfaßt das System wenigstens ein Filter, das eine Transferfunktion aufweist, die die relative Abschwächung der verschiedenen Kanäle kompensiert, die durch die Modulation in der Vorrichtung zur optischen Modulation hervorruft, beispielsweise ein Bragg-Filter.
Im Falle des NOLM kann jedes Filter am Ausgang eines nichtlinearen Schleifenspiegels derart angeordnet werden, daß außerdem die Trennung der Solitonsignale und des Zeitgebers sichergestellt wird.
Das System kann auch wenigstens ein Führungsfilter aufweisen.
Die Erfindung schlägt auch ein Verfahren zur Übertragung in einem System mit optischer Faser mit Solitonsignalen und Wellenlängenmultiplexierung vor, bei welchem die verschiedenen Wellenlängen des Multiplexes so gewählt werden, daß auf einem gegebenen Intervall ZR ein relatives Gleiten zwischen den verschiedenen Kanälen im wesentlichen gleich einem Vielfachen der Bitzeit 1/B sichergestellt wird, das durch das Aussenden von Solitonpulsen für die verschiedenen Kanäle, so daß sie an wenigstens einem Punkt des Übertragungssystems hinsichtlich eines gegebenen Bezugspunktes eine zeitliche Verschiebung aufweisen, so daß bei einer verteilten optischen Modulation durch einen an diesem Punkt eingeführten Zeitgeber für jeden Kanal der Extremwert des vom Zeitgeber induzierten, nichtlinearen Phasenprofils, integriert über die Modulationslänge, mit dem Zentrum der Bitzeit zusammenfällt, gekennzeichnet ist.
Bei einer Ausführungsform erfüllt die Differenz δτi zwischen dem Gleiten pro Längeneinheit auf dem Kanal i und auf dem ersten Kanal für jede Wellenlänge λi des Multiplexes die Beziehung
(ki.T - T/4) < δτi.ZR < (ki.T ÷ T/4)
wobei ki eine vom Kanal abhängige ganze Zahl ist.
Vorteilhafterweise wird wenigstens ein Schritt der verteilten optischen Modulation bei einem Abstand von diesem Punkt vorgesehen, der ein Vielfaches des Intervalls ZR ist.
Der Schritt der optischen Modulation kann eine verteilte optische Modulation in einem nichtlinearen Schleifenspiegel oder in der Übertragungsfaser mit Hilfe eines sinusförmigen Zeitgebers umfassen.
Im Falle einer verteilten optischen Modulation in der Übertragungsfaser ist die zeitliche Verschiebung Δi für jeden Kanal i beispielsweise durch die Formel
gegeben, in welcher Γ den Gesamtverlust in der Faser über die Länge des Intervalls ZR darstellt; und τi das relative Gleiten zwischen dem Kanal i und dem Zeitgeber auf dem Intervall ZR, normiert durch die Bitdatenrate B, darstellt.
Im Fall einer verteilten optischen Modulation in einem nichtlinearen Schleifenspiegel ist die zeitliche Verschiebung Δi für jeden Kanal i vorteilhafterweise durch die Formel
gegeben, in welcher Γ den Gesamtverlust in der Faser des Spiegels darstellt; und τi das relative Gleiten zwischen dem Kanal i und dem Zeitgeber im Spiegel, normiert durch die Bitdatenrate B, darstellt.
Es kann auch wenigstens ein Schritt der Filterung des Signals durch ein Filter vorgesehen sein, das eine Transferfunktion aufweist, die die relative Abschwächung der verschiedenen Kanäle kompensiert, die durch den Modulationsschritt hervorgerufen wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zeigen sich beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung, die als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben ist, welche zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Übertragungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 den Verlauf der Signale auf zwei Kanälen des Systems der Fig. 1 bei Aussendung;
Fig. 3 den Verlauf der Signale auf zwei Kanälen des Systems der Fig. 1 in Höhe einer Modulationsvorrichtung sowie den Verlauf des für die Modulation verwendeten Zeitgebers;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Übertragungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Zur Ausführung der Erfindung wird ein Zuweisungsschema für Wellenlängen verwendet, das bei regelmäßigen Intervallen ZR entlang der Faser ein relatives Gleiten zwischen den verschiedenen Kanälen im wesentlichen gleich einem Vielfachen der Bitzeit sicherstellt. Dies kann für jeden Kanal durch die Formel
(ki.T - T/4) < δτi.ZR < (ki.T ÷ T/4)
ausgedrückt werden, worin T die Bitzeit, ki eine vom Kanal abhängige ganze Zahl und δτi das Gleiten des Kanals i hinsichtlich des Kanals 1 ist. Diese Formel überträgt die Tatsache, daß bei Intervallen ZR die durch das Gleiten hervorgerufenen Verschiebungen zwischen den verschiedenen Kanälen, abgesehen von einem Viertel der Bitzeit, ganzzahlige Vielfache der Bitzeit sind. So wird ein genaues oder fast genaues Zusammenfallen der Bitzeiten mit einem Intervall von ZR insoweit sichergestellt, als die Bitzeiten genau oder fast genau mit der Aussendung zusammenfallen.
Es kann insbesondere das Zuweisungsschema für die Wellenlängen verwendet werden, das im weiter oben erwähnten Artikel von E. Desurvire et al. beschrieben ist, auf welchen für mehr Deutlichkeit, was dieses Thema betrifft, Bezug genommen wird. Selbstverständlich sind weitere Zuweisungsschemata für die Wellenlängen möglich.
Die Erfindung schlägt bei einem Übertragungssystem mit optischer Faser mit Solitonsignalen und Wellenlängenmultiplexierung vor, einem solchen Zuweisungsschema für die Frequenzen eine Menge von Phasenverschiebungen oder von zeitlichen Verschiebungen zwischen den Solitonsignalen der verschiedenen Kanäle zuzuordnen. Es stellt sich heraus, daß eine geeignete Wahl dieser Phasenverschiebungen oder zeitlichen Verschiebungen gestattet, eine verteilte Modulation der Solitonpulse in allen Kanälen durch einen einzigen sinusförmigen Zeitgeber zu verwenden: diese Wahl von Phasenverschiebungen oder Verschiebungen wird bei regelmäßigen Intervallen entlang der Faser wieder erzeugt, wobei das Intervall dasjenige des Zuweisungsschemas für die Wellenlänge ist. Es kann dann mit einer verteilten optischen Modulation für die verschiedenen Kanäle des in der Wellenlänge gemultiplexten Signals bei jedem oder bei einigen der regelmäßigen Intervalle fortgefahren werden.
Die relative Verschiebung der verschiedenen Kanäle wird so gewählt, daß der Extremwert des vom Zeitgeber induzierten, nichtlinearen Phasenprofils, integriert über die Modulationslänge, mit dem Zentrum der Bitzeit zusammenfällt, und dies für jeden der verschiedenen Kanäle des Wellenlängenmultiplexes. Dies stellt sicher, daß jeder der Kanäle unabhängig vom Gleiten zwischen dem Zeitgeber und den Signalen der verschiedenen Kanäle durch ein einziges sinusförmiges Zeitgebersignal moduliert werden kann.
Ein möglicher Wert für die zeitlichen Verschiebungen, um dieses Zusammenfallen sicherzustellen, ist im Falle einer verteilten optischen Modulation in einer Kerr-Faser durch die folgende Formel gegeben:
in welcher Δi die Verschiebung des Kanals i hinsichtlich eines gegebenen Bezugspunktes darstellt; B die Bitdatenrate, Γ den Gesamtverlust in der Faser über die Länge des Intervalls ZR darstellt; und τi das relative Gleiten zwischen dem Kanal i und dem Zeitgeber auf dem Intervall ZR, normiert durch die Bitdatenrate B, darstellt.
Für einen nichtlinearen Schleifenspiegel ist der mögliche Wert der zeitlichen Verschiebungen durch dieselbe Formel gegeben, aber in diesem Fall stellt B die Hälfte der Bitdatenrate, Γ den Verlust in der Faser des NOLM und τi das relative Gleiten zwischen dem Kanal i und dem Zeitgeber im NOLM, normiert durch die Bitdatenrate, dar.
Die Anwendung solcher Phasenverschiebungen oder zeitlichen Verschiebungen bei der Aussendung gestattet, eine verteilte optische Modulation aller Kanäle durch sinusförmiges Signal anzuwenden, die die gleiche Wirkung wie die durch einen diskreten Halbleitermodulator sichergestellte hat. Insoweit als ein Zuweisungsschema für die Wellenlängen der Kanäle gewählt wird, das ein genaues oder fast genaues Zusammenfallen der Bitzeiten periodisch entlang der Übertragungsfaser sicherstellt, kann eine solche verteilte optische Modulation periodisch in jedem oder in einigen der Intervalle ZR angewendet werden. Tatsächlich weisen die verschiedenen Kanäle oder genauer die Bitzeiten der verschiedenen Kanäle in jedem Intervall ZR die gleichen zeitlichen Verschiebungen auf.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung in dem Fall, in dem für die verteilte optische Modulation der Kerr- Effekt in der Übertragungsfaser verwendet wird. Das Übertragungssystem der Fig. 1 umfaßt einen Sender Tx 1, einen mit einem Faserabschnitt 3 verbundenen Empfänger Rx 2 und n Abschnitte 4i, i = 1 bis n. Der Sender 1 sendet zum ersten Abschnitt i = 1 Solitonpulse in verschiedenen Kanälen eines Wellenlängenmultiplexes mit den Wellenlängen λ&sub1; bis λn. Die verschiedenen Wellenlängen werden gemäß einem Zuweisungsschema für die Frequenzen gewählt, das für ein gegebenes Intervall ZR ein relatives Gleiten zwischen den verschiedenen Kanälen im wesentlichen gleich einem Vielfachen der Bitzeit sicherstellt. Der letzte Abschnitt i = n ist mit der Faser 3 verbunden, die die Solitonpulse zum Empfänger 3 überträgt.
Jeder Abschnitt 4i umfaßt eine Länge der Faser 5i, deren Ausgang mit einem Verstärker 6i verbunden ist; der Ausgang des Verstärkers bildet den Eingang der Vorrichtung 7i zur optischen Modulation. Der Ausgang dieser ist mit der Faser 5i+1 des nachfolgenden Abschnitts oder für den Abschnitt n mit der Faser 3 verbunden. Die Länge eines Abschnitts entspricht vorzugsweise dem Intervall ZR, so daß mit einer Modulation am Ende jedes Abschnitts fortgefahren werden kann, wenn nötig.
Es wird nun ausführlicher der Aufbau der Vorrichtung 7i zur optischen Modulation beschrieben. Bei der Ausführungsform der Fig. 1 ist die Modulation eine verteilte optische Modulation durch Kerr-Effekt in der Übertragungsfaser. Der Ausgang des Verstärkers ist mit der Faser 5i+1 des nachfolgenden Abschnitts direkt verbunden. Die Vorrichtung umfaßt Mittel zum Filtern eines Teils eines der Kanäle, typischerweise einen Koppler 10i, der auf der Faser am Ausgang 5i+1 des Verstärkers einen Teil des Signals abnimmt; das abgenommene Signal wird an einen Filter 11i geliefert, der einen der Kanäle, beispielsweise den ersten Kanal, isoliert.
Das so gefilterte Signal des Kanals 1 wird an Mittel 12i zur Wiederherstellung eines Zeitgebers geliefert, die am Ausgang auf einer Faser 13i bei der Bitfrequenz und hinsichtlich des Solitonsignals des ersten Kanals um einen Betrag Δi versetzt ein Zeitgebersignal liefern. Das Zeitgebersignal der Faser 13i wird von einem Koppler 14i in die Faser 5i+1 eingekoppelt und moduliert die Solitonsignale der verschiedenen Ka näle des Multiplexes. Die Vorrichtung zur Wiederherstellung des Zeitgebers kann durch jedes dem Fachmann bekannte Mittel ausgeführt werden.
Wie weiter oben erläutert ist es möglich, eine Modulationsvorrichtung bei jedem Zeitintervall ZR vorzusehen, d. h. im Falle der Fig. 1 für jeden Abschnitt. Es ist klar, daß dies nicht obligatorisch ist. Man kann auch die relative Position des Verstärkers 6i und der Modulationsvorrichtung variieren lassen, wie es sich dem Fachmann deutlich zeigt. Man kann auch die Anzahl der Verstärker variieren lassen, d. h. nicht einen Verstärker an jedem Abschnitt anordnen oder mehr als einen pro Abschnitt vorsehen.
Fig. 2 zeigt schematisch von unten nach oben den Verlauf der verschiedenen Solitonsignale auf den Kanälen 1 und 2 bei Aussendung. Wie weiter oben erläutert, weisen die beiden Signale hinsichtlich eines zeitlichen Bezugspunktes, der in der Figur in punktierten Linien dargestellt ist, eine Verschiebung Δ1 bzw. Δ2 auf. Fig. 3 zeigt schematisch von unten nach oben den Verlauf der verschiedenen Solitonsignale auf den Kanälen 1 und 2 in Höhe des Verstärkers i sowie den Verlauf des Zeitgebers. Was die Signale auf den Kanälen 1 und 2 betrifft, ist Fig. 3 aufgrund der Wahl des Zuweisungsschemas für die Wellenlängen analog zu Fig. 2, wobei vereinbart ist, daß dieses durch eine relative Verschiebung der Bitzeiten zwischen den Kanälen sichergestellt wird. Der Zeitgeber ist ein auf den zeitlichen Bezugspunkt zentriertes, sinusförmiges Signal mit der Bitfrequenz.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung in dem Falle, in dem für die verteilte optische Modulation ein nichtlinearer Schleifenspiegel verwendet wird. Fig. 4 umfaßt die gleichen Elemente 1, 2, 3, 4i, 5i und 6i wie Fig. 1. Die Modulationsvorrichtung 20i umfaßt jedoch einen nichtlinearen Schleifenspiegel. Der Ausgang des Verstärkers ist mit einem optischen Eingangskoppler 21i eines nichtlinearen Spiegels 22i ("non-linear optical mirror" oder NOLM) mit optischer Faser verbunden. Der Koppler 21i weist einen Kopplungsfaktor η/1-η auf. Das Solitonsignal wird in den NOLM 22i eingekoppelt und in zwei Signale getrennt, die sich in entgegengesetzter Richtung ausbreiten, wie durch die Pfeile angegeben, und wird in Höhe des Kopplers 211 rekombiniert und wird am Ausgang des Kopplers 21i reflektiert. Das Ausgangssignal wird an ein Filter 23i geliefert; der Ausgang des Filters 23i ist mit der Faser 5i+1 verbunden.
Der NOLM stellt die Modulation des Solitonsignals durch einen Zeitgeber sicher. Dieser Zeitgeber wird wie bei der Vorrichtung der Fig. 1 durch Filterung eines Teils der Kanäle und Wiederherstellung des Zeitgebers erhalten. Wie in Fig. 1 kann ein Koppler 10i verwendet werden, der auf der Faser am Ausgang des Verstärkers einen Teil des Signals abnimmt; das abgenommene Signal wird an ein Filter 11i geliefert, das einen der Kanäle, beispielsweise den ersten Kanal isoliert. Das so gefilterte Signal des Kanals 1 wird an Mittel 12i zur Wiederherstellung eines Zeitgebers geliefert, die am Ausgang auf einer Faser 13i ein Zeitgebersignal mit der Hälfte der Bitfrequenz und hinsichtlich des Solitonsignals des ersten Kanals um einen Betrag Δ&sub1; versetzt liefern. Die Vorrichtung zur Wiederherstellung des Zeitgebers kann durch jedes dem Fachmann bekannte Mittel ausgeführt werden.
Das Zeitgebersignal der Faser 13i wird von einem Koppler 24i in der durch den Pfeil 25i angegebenen Richtung in den NOLM 22i eingekoppelt. Der Zeitgeber moduliert die Solitonsignale der verschiedenen Kanäle des Multiplexes. Für mehr Deutlichkeit bezüglich der Funktion eines NOLM als Modulator wird vorteilhafterweise auf den Artikel von S. Bigo et al., IEE Electronics Letters, Bd. 31, Nr. 2, S. 2191-2193, oder den Artikel von S. Bigo et al., Optics Letters, Bd. 21, Nr. 18, S. 1463-1465, Bezug genommen.
Am Ausgang des NOLM isoliert das Filter 23i den Zeitgeber und läßt die modulierten Solitonsignale zur Faser 5i+1 gehen.
Es kann auch vorgesehen werden, daß der Zeitgeber in den NOLM an zwei symmetrischen Positionen und in den beiden Ausbreitungsrichtungen eingekoppelt wird. Dafür wird beispielsweise zwischen den Mitteln 12i zur Wiederherstellung des Zeitgebers und dem Koppler 24i ein Koppler vorgesehen, der einen Kopplungsfaktor 50/50 aufweist, der das Ausgangssignal der Mittel 12i in einen ersten Zeitgeber und einen zweiten Zeitgeber trennt. Der erste Zeitgeber wird in den NOLM wie bei der Anordnung der Fig. 4 eingekoppelt, und der zweite Zeitgeber wird, nachdem er eine Phasenumkehrung erfahren hat, in den NOLM in einer zu der des ersten Zeitgebers umgekehrten Ausbreitungsrichtung eingekoppelt. Um sicherzustellen, daß sich der erste und der zweite Zeitgeber in Gegenphase befinden, kann eine geeignete Differenz zwischen der Faserlänge oder eine Leitung mit optischer Verzögerung vorgesehen oder auch die Mittel zur Wiederherstellung des Zeitgebers angepaßt werden, um die beiden Zeitgeber direkt zu liefern. Für mehr Deutlichkeit bezüglich der Funktion des NOLM in dieser Gestaltung kann in dem Artikel von S. Bigo et al. Optics Letters, Bd. 21, Nr. 18, S. 1463-1465, nachgeschlagen werden.
Es können auch andere Gestaltungen vorgesehen werden, wie zum Beispiel die in einer Mitteilung von D. Sandel et al., Optical Fibers Communications 1994, FG2, S. 310 beschriebene: der Eingangskoppler des NOLM ist ein 3/3-Koppler anstelle eines 2/2-Kopplers, wie dem Koppler der Fig. 4. Das zu modulierende Solitonsignal kommt am mittleren Eingang des 3/3-Kopplers an. Die Schleife des NOLM ist mit dem ersten und dem dritten Ausgang des Kopplers verbunden, und das modulierte Signal wird durch den dritten Eingang des Kopplers übertragen. Für eine solche Anordnung wird ein Zeitgeber mit der Bitfrequenz der Solitonen verwendet.
In allen diesen Fällen arbeitet der NOLM als Vorrichtung zur verteilten optischen Modulation und stellt die Modulation der Signale der verschiedenen Kanäle des Multiplexes sicher. Aufgrund der Wahl der zeitlichen Verschiebungen zwischen dem Zeitgeber und den verschiedenen Kanälen bildet das Gleiten kein Problem.
Bei den Ausführungsformen der Erfindung, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 beschrieben wurden, ist es möglich, daß die verteilte optische Modulation eine nicht gleichmäßige Abschwächung der Signale der verschiedenen Kanäle des Multiplexes hervorruft; die Signale der Kanäle, für welche das Gleiten das größte ist, können mehr abgeschwächt werden, als die Signale der anderen Kanäle. Dies muß überhaupt kein Problem bilden. In jedem Fall ist es möglich, diesen Mangel an Gleichmäßigkeit der Abschwächung durch verschiedene Mittel zu beheben. In diesem Fall wird eine Transferfunktion des Filters mit einer größeren Verstärkung für die Wellenlängen der Kanäle gewählt, deren Gleiten am größten ist. Dafür kann ein Bragg-Filter zum Beispiel direkt nach dem Modulator verwendet werden. Bei einer Gestaltung mit einem NOLM kann auch die Transferfunktion des Ausgangsfilters 23i des NOLM angepaßt werden, das die Funktion hat, den Zeitgeber zu filtern.
Es ist auch möglich, im Übertragungssystem enge Filter vorzusehen, die die Führung der Solitonpulse sicherstellen und die in gewissem Maße die Nichtgleichmäßigkeit der Abschwächung kompensieren. Es können beispielsweise Fabry-Perot- Filter verwendet werden, die an die Wellenlängenmultiplexierung gut angepaßt sind.
Die optische Modulation gemäß der Erfindung kann auch den Effekt haben, die Modulationstiefe auf den Kanälen zu verringern, die das geringste Gleiten aufweisen. Diese Wirkung ist kein Problem für die Regenerierungsbehandlung.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Beispiele und Ausführungsformen beschränkt, sondern sie ist für zahlreiche dem Fachmann zugängliche Varianten geeignet. So ist es klar, daß andere Systeme zur verteilten optischen Modulation als die beschriebenen verwendet werden können, wie beispielsweise weitere Anordnungen des NOLM. Das Signal, das zur Wiederherstellung des Taktgebers dient, kann nicht nur auf dem ersten Kanal sondern in der Tat auf egal welchem Kanal oder welcher Kombination von Kanälen abgenommen werden. Schließlich ist das Zuweisungsschema für Wellenlängen keineswegs auf die beschriebenen Beispiele beschränkt. Es muß auch bemerkt werden, daß hinsichtlich der beschriebenen Ausführungsformen abhängig von den Bedürfnissen Filter oder Verstärker hinzugefügt oder weggenommen werden können. Die Erfindung ist in ihrer unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Gestaltung insoweit besonders vorteilhaft, als für die Modulation die Übertragungsfaser selbst verwendet wird. Es können auch weitere Mittel zur Wiederherstellung des Taktgebers und zum Beispiel ein spannungsgesteuerter Lokaloszillator mit einem Phasenregelkreis oder jedes andere bekannte Mittel verwendet werden.

Claims

1. Übertragungssystem mit optischer Faser mit Solitonsignalen und Wellenlängenmultiplexierung, bei welchem die verschiedenen Wellenlängen (λ1 bis λn) des Multiplexes so gewählt werden, daß auf einem gegebenen Intervall (ZR) ein relatives Gleiten zwischen den verschiedenen Kanälen im wesentlichen gleich einem Vielfachen der Bitzeit (1/B) sichergestellt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einem Punkt des Übertragungssystems die Solitonpulse der verschiedenen Kanäle hinsichtlich eines gegebenen Bezugspunktes eine zeitliche Verschiebung aufweisen, so daß bei einer verteilten optischen Modulation durch einen an diesem Punkt eingeführten Zeitgeber für jeden Kanal der Extremwert des vom Zeitgeber induzierten, nichtlinearen Phasenprofils, integriert über die Modulationslänge, mit dem Zentrum der Bitzeit zusammenfällt.

2. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz δτi zwischen dem Gleiten pro Längeneinheit auf dem Kanal i und auf dem ersten Kanal für jede Wellenlänge λi des Multiplexes die Beziehung

(ki.T - T/4) < δτi.ZR < (ki.T ÷ T/4)

erfüllt, wobei ki eine vom Kanal abhängige ganze Zahl und T die Bitzeit ist.

3. Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Vorrichtungen (%) zur verteilten optischen Modulation, die entlang des Übertragungssystems durch einen Abstand getrennt sind, der ein Vielfaches des Intervalls (ZR) ist.

4. Übertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur optischen Modulation umfaßt:

- Mittel (10i, 11i) zum Filtern eines Teils der Kanäle,

- Mittel (12i) zur Wiederherstellung eines sinusförmigen Zeitgebers ausgehend vom gefilterten Signal und

- Mittel (14i) zum Einkoppeln des Zeitgebers in die Faser.

5. Übertragungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Verschiebung Δi für jeden Kanal i durch die Formel

gegeben ist, in welcher Γ den Gesamtverlust in der Faser über die Länge des Intervalls ZR darstellt; und τi das relative Gleiten zwischen dem Kanal i und dem Zeitgeber auf dem Intervall ZR, normiert durch die Bitdatenrate B, darstellt.

6. Übertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (2%) zur optischen Modulation umfaßt

- Mittel (10i, 11i) zum Filtern eines Teils der Kanäle,

- Mittel (12i) zur Wiederherstellung eines sinusförmigen Zeitgebers ausgehend vom gefilterten Signal, und

- einen nichtlinearen Schleifenspiegel (22i), in welchen die Solitonsignale der verschiedenen Kanäle hineingehen, und

- Mittel (24i) zum Einkoppeln des Zeitgebers in den nichtlinearen Schleifenspiegel.

7. Übertragungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Verschiebung Δi für jeden Kanal i durch die Formel

gegeben ist, in welcher Γ den Gesamtverlust in der Faser des Spiegels darstellt; und τi das relative Gleiten zwischen dem Kanal i und dem Zeitgeber im Spiegel, normiert durch die Bitdatenrate B, darstellt.

8. Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, gekennzeichnet durch wenigstens ein Filter, das eine Transferfunktion aufweist, die die durch die Modulation in der Vorrichtung zur optischen Modulation hervorgerufene relative Abschwächung der verschiedenen Kanäle kompensiert.

9. Übertragungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter ein Bragg-Filter ist.

10. Übertragungssystem nach den Ansprüchen 6 oder 7 in Kombination mit 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Filter (23i) am Ausgang eines nichtlinearen Schleifenspiegels angeordnet ist und außerdem die Trennung der Solitonsignale und des Zeitgebers sicherstellt.

11. Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch wenigstens ein Führungsfilter.

12. Verfahren zur Übertragung in einem System mit optischer Faser mit Solitonsignalen und Wellenlängenmultiplexierung, bei welchem die verschiedenen Wellenlängen des Multiplexes so gewählt werden, daß auf einem gegebenen Intervall (ZR) ein relatives Gleiten zwischen den verschiedenen Kanälen im wesentlichen gleich einem Vielfachen der Bitzeit (1/B) sichergestellt wird, gekennzeichnet durch das Aussenden von Solitonpulsen für die verschiedenen Kanäle, so daß sie an wenigstens einem Punkt des Übertragungssystems hinsichtlich eines gegebenen Bezugspunktes eine zeitliche Verschiebung aufweisen, so daß bei einer verteilten optischen Modulation durch einen an diesem Punkt eingeführten Zeitgeber für jeden Kanal der Extremwert des vom Zeitgeber induzierten, nichtlinearen Phasenprofils, integriert über die Modulationslänge, mit dem Zentrum der Bitzeit zusammenfällt.

13. Übertragungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz δτi zwischen dem Gleiten pro Längeneinheit auf dem Kanal i und auf dem ersten Kanal für jede Wellenlänge λi des Multiplexes die Beziehung

(ki.T - T/4) < δτi.ZR < (ki.T ÷ T/4)

erfüllt, wobei ki eine vom Kanal abhängige ganze Zahl ist.

14. Übertragungsverfahren nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch wenigstens einen Schritt der verteilten optischen Modulation bei einem Abstand von diesem Punkt, der ein Vielfaches des Intervalls (ZR) ist.

15. Übertragungsverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der optischen Modulation eine verteilte optische Modulation mit Hilfe eines sinusförmigen Zeitgebers in einem nichtlinearen Schleifenspiegel (22i) oder in der Übertragungsfaser umfaßt.

16. Übertragungsverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der optischen Modulation eine verteilte optische Modulation in der Übertragungsfaser umfaßt und daß die zeitliche Verschiebung Δi für jeden Kanal i durch die Formel

17. Übertragungsverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der optischen Modulation eine verteilte optische Modulation in einem nichtlinearen Schleifenspiegel umfaßt und daß die zeitliche Verschiebung Δi für jeden Kanal i durch die Formel

18. Übertragungsverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, gekennzeichnet durch wenigstens einen Schritt zur Filterung des Signals durch ein Filter, das eine Transferfunktion aufweist, die die vom Modulationsschritt hervorgerufene relative Abschwächung der verschiedenen Kanäle kompensiert.