DE69822036T2

DE69822036T2 - Entzerrung, Pulsformung und Regeneration von optischen Signalen

Info

Publication number: DE69822036T2
Application number: DE1998622036
Authority: DE
Inventors: Kim Byron Welwyn Garden City Roberts
Original assignee: Nortel Networks Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1998-05-06
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2018-05-07
Also published as: CA2238449C; DE69822036D1; CA2238449A1; EP0884867A3; EP0884867B1; JPH1172811A; EP0884867A2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf die Verarbeitung von optischen Signalen unter Einschluss einer Entzerrung, Impulsformung und Regeneration von optischen Signalen, und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf die Verarbeitung derartiger optischer Signale in einem Telekommunikationsnetz.
Die Übertragung von optischen Signalen in optischen Netzen mit Bitraten von mehr als 1 GHz, insbesondere über lange Strecken, ist einer Anzahl von Quellen für eine Beeinträchtigung des optischen Signals ausgesetzt. Die vorliegende Erfindung betrifft die Korrektur derartiger Beeinträchtigungen, wenn diese durch Anwenden einer Entzerrung zur Modifikation der Amplitudenschwingungsform eines optischen Impulses bewirkt werden kann, und außerdem auf Verbesserungen der Modulation für den Zweck der Regeneration.
Es ist bekannt, eine Detektion der Schwingungsform eines optischen Signals, wie z. B. eines pulsamplitudenmodulierten optischen Signals, vorzusehen und nachfolgend eine Entzerrung auf die resultierende elektrische Schwingungsform anzuwenden, um die Effekte der Verzerrung zu beseitigen, indem beispielsweise die Symmetrie wieder hergestellt wird. Eine derartige Entzerrung wird jedoch mit zunehmenden Bitraten zunehmend schwieriger und hat den Nachteil, dass Rauschen während der Umwandlung auf das elektrische Signal hinzugefügt wird, mit dem Ergebnis, dass der Entzerrungsprozess ein derartiges zusätzliches Rauschen verstärken kann. Es würde daher wünschenswert sein, wenn man in der Lage ist, eine Entzerrung im optischen Bereich durchzuführen. Es ist jedoch schwierig, eine derartige Entzerrung mit Hilfe bekannter Verfahren zu realisieren, wobei eine spezielle Schwierigkeit darin besteht, dass bekannte Techniken auf der Anpassung der Betriebswellenlänge eines optischen Filters an die Trägerfrequenz des optischen Signals beruhen. Eine Schwankung der Wellenlänge des optischen Signals erfordert eine Wellenlängen-Nachführung oder eine Wellenlängen-Einrastung zur Erzielung einer Stabilität. Ein Etalon kann beispielsweise dazu verwendet werden, ein schmalbandiges optisches Filter in einem derartigen Prozess zu schaffen.
Es ist weiterhin bekannt, ein Transversalfilter in dem optischen Bereich vorzusehen, das eine Verzweigung, eine differenzielle Verzögerung und ein Rekombinationselement umfasst. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, dass das optische Signal im Allgemeinen eine begrenzte Linienbreite hat, die Mehrpfad-Interferenzeffekte hervorrufen kann, die das optische Signal während des Filterprozesses beeinträchtigen. Es war bisher jedoch noch nicht möglich, Transversalfilter zu schaffen, bei denen negative Wertigkeiten angewandt werden, das heißt, bei denen Komponenten des optischen Signals subtraktiv kombiniert werden.
Es ist aus der Veröffentlichung von Idler et al (IEEE Photonics Technology Letters, Band 8, Nr. 9, September 1996 – „10 Gb/s Wavelength Conversion with Integrated Multiquantum-Well-Based 3-Port Mach-Zehnder Interferometer"), eine Inversion eines einzelnen optischen Signals zusätzlich zur Wellenlängenumwandlung mit Hilfe eines Mach-Zehnder-Interferometers zu schaffen, bei dem optische Halbleiter-Verstärker dazu verwendet werden, einen Interferenz-Zustand zwischen optischen Komponenten eines durch erste und zweite Arme des Interferometers übertragenen Komponenten eines Eingangssignals einzustellen. Ein optisches Dauerschwingungssignal, das sich in gleicher Weise durch die ersten und zweiten Arme ausbreitet, wird neu kombiniert, um ein Ausgangssignal zu bilden, das entsprechend dem Interferenz-Zustand moduliert ist, und ein impulsförmiges optisches Signal wird in entgegengesetzter Richtung durch lediglich einen der Arme hindurch zur Ausbreitung gebracht, um auf diese Weise die Phase eines der Komponentensignale durch eine Kreuzphasenmodulation aufgrund der nichtlinearen Charakteristik des optischen Halbleiter-Verstärkers dieses Arms zu modulieren.
Ein weiteres Beispiel des Standes der Technik findet sich in der Veröffentlichung von T. Durhuus et al (Optical Fiber Communication, Februar 1995 – „Monolithic Integrated Mach-Zehnder Wavelength Converter") oder in dem US-Patent 4997249.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verarbeitung eines optischen Signals geschaffen, das eine Intensität aufweist, die sich zeitlich in der Amplitude ändert, und eine optische Signalschwingungsform aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bilden einer Anzahl von optischen Anzapfungssignalen aus dem optischen Signal derart, dass die Anzapfungssignale jeweilige Anzapfungssignal-Schwingungsformen aufweisen, die die optische Signalschwingungsform darstellen, die unterschiedlichen jeweiligen Verzögerungsperioden unterworfen ist,
Eingabe der Anzapfungssignale als Steuersignale in eine Modulationseinrichtung;
Eingabe eines optischen Eingangssignals an die Modulationseinrichtung, um von dieser moduliert zu werden;
und Steuern der Modulationseinrichtungen in Abhängigkeit von der Eingabe der Anzapfungssignale derart, dass die Modulationseinrichtung eine Modulation des Eingangssignals zur Schaffung eines optischen Ausgangssignals ergibt, das eine Ausgangs-Schwingungsform aufweist, die in Abhängigkeit von einer Kombination der Amplituden der Anzapfungssignal-Schwingungsformen moduliert ist.
Ein Vorteil eines derartigen Verfahrens besteht darin, dass eine Amplitudenmodulation der Ausgangs-Schwingungsform in einer Weise geschaffen wird, die gegenüber der Amplitude der optischen Signalschwingungsform empfindlich und gegenüber der Charakteristik des optischen Trägersignals des optischen Signals unempfindlich ist.
Wenn vorgesehen wird, dass ein oder mehrere ausgewählte Anzapfungssignale eine Wirkung auf die Modulationseinrichtung haben, die entgegengesetzt zu der Wirkung der verbleibenden Anzapfungssignale ist, kann der kumulative Effekt der Anzapfungssignale derart sein, dass dies einen Effekt einschließt, der äquivalent zu der Subtraktion eines Anzapfungssignals von einem anderen ist.
Auf diese Weise werden Transversalfilter verschiedener Formen erzielt, unter Einschluss derjenigen, die negative Wertigkeiten erfordern, die von der vorstehend erwähnten Subtraktion abgeleitet sind.
Die Modulationseinrichtung kann ein Dauerschwingungs-Eingangssignal oder ein impulsförmiges Eingangssignal modulieren, was zu einer Abtastung oder Regeneration des optischen Signals in Kombination mit der Wirkung des Transversalfilters führt.
Vorzugsweise ist die Modulationseinrichtung ein Mach-Zehnder-Interferometer, das optische Halbleiter-Verstärker einschließt, wobei die Modulation durch Festlegen eines Interferenz-Zustandes am Ausgang des Interferometers und durch Festlegen des Interferenz-Zustandes durch Ausbreiten jedes der Anzapfungssignale durch einen jeweiligen einzelnen der optischen Halbleiter-Verstärker bewirkt wird, um den Interferenz-Zustand durch Kreuzmodulation zu ändern.
Jedes der Anzapfungssignale kann über einen jeweiligen optischen Anzapfungs-Wellenleiter erzeugt werden, der Einrichtungen zur Anwendung einer jeweiligen Wertigkeit (das heißt eines Multiplikationsfaktors) und einer jeweiligen Verzögerungsperiode aufweist. Die Wertigkeiten und Verzögerungsperioden können durch die Verwendung geeigneter Dämpfungsglieder und Verzögerungseinrichtungen bereitgestellt werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr lediglich in Form eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine schematische Darstellung eines optischen Transversalfilters mit zwei Anzapfungen ist, von denen die zweite Anzapfung eine negative Wertigkeit hat;
2 eine schematische Darstellung eines optischen Transversalfilters mit zwei Anzapfungen ist, wobei jede der Anzapfungen eine positive Wertigkeit hat;
3 eine schematische Darstellung eines optischen Transversalfilters mit drei Anzapfungen ist, von denen die erste und dritte Anzapfung negative Wertigkeiten haben;
4 eine schematische Darstellung eines Transversalfilters ist, das auf ein Interferenzsignal in Kombination mit einer optischen Abtasteinrichtung wirkt, die eine Subtraktion des gefilterten Interferenzsignals von einem Daten übertragenden optischen Signal bewirkt;
5 eine schematische Darstellung eines optischen Transversalfilters ist, das äquivalent zu der Anordnung nach 4 ist;
6 eine verallgemeinerte Darstellung eines Transversal-Entzerrers für entweder den elektrischen oder den optischen Bereich ist, und
7 eine schematische Darstellung der Anzapfungssignalschwingungsformen bei der Ausführungsform nach 3 ist.
6 zeigt einen verallgemeinerten Transversal-Entzerrer, der im Übrigen als ein Transversalfilter bekannt ist, und sowohl auf den elektrischen als auch den optischen Bereich anwendbar ist. Ein Eingangssignal 1 wird einer Anzahl von Verzögerungen ausgesetzt, die durch Verzögerungseinheiten 2_a , ... 2_n–1 , bewirkt werden, und Abtastproben des Eingangssignal für jeden Wert der Verzögerung werden einer Multiplikation durch Wertigkeiten 3, 3_a , ... 3_n–1 unterworfen, die positiv oder negativ sein können, bevor die bewerteten Komponenten zur Bildung eines Ausganges 4 summiert werden. In der einfachsten Form hat der Transversal-Entzerrer eine einzige Verzögerung und zwei Anzapfungen, und in seiner allgemeinen Form hat er n Anzapfungen mit n – 1 Verzögerungseinheiten und n Wertigkeiten. Transversal-Entzerrer können auf spezielle Anwendungen durch Wahl der Verzögerungsperiode, der Anzahl von Anzapfungen und der Werte der Wertigkeiten zugeschnitten werden. Die Wertigkeiten können voreingestellt sein, oder sie können alternativ gesteuert werden, um einen adaptiven Entzerrer zu bilden.
Ein optisches Transversalfilter gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt, wobei Komponenten über Linien miteinander verbunden sind, die Wellenleiter darstellen. Das Transversalfilter nach 1 umfasst ein Mach-Zehnder-Interferometer 5 mit ersten und zweiten Armen 6 und 7, die jeweilige erste und zweite optische Halbleiter-Verstärker 8 und 9 umfassen und sich zwischen einem optischen Wellenleiter-Teiler 10 und einem Wellenleiter-Kombinierer 11 erstrecken.
Ein optischer Generator 12 liefert ein Eingangssignal, das über den Wellenleiter-Teiler 10 zur Ausbreitung gebracht wird, um die ersten und zweiten Arme 6, 7 zu durchlaufen und an einem Ausgangs-Wellenleiter 13 mit einer Amplitude erneut kombiniert zu werden, die entsprechend einem Interferenz-Zustand bestimmt ist, der in dem Interferometer 5 ausgebildet wird, wobei der maximale Ausgang für eine konstruktive Interferenz und ein Ausgang von Null für eine destruktive Interferenz erzielt wird. Das Interferometer 5 wirkt daher als eine Modulationseinrichtung, die eine Modulation des Eingangssignals in Abhängigkeit von dem Interferenz-Zustand ergibt.
Ein erster optischer Anzapfungs-Wellenleiter 14 ist mit dem ersten Arm 6 gekoppelt, um ein erstes optisches Anzapfungssignal zu injizieren, das entgegengesetzt zu dem Generator-Eingangssignal in dem ersten Arm zur Ausbreitung gebracht wird. Eine Kreuzphasenmodulation, die in dem ersten Halbleiter-Verstärker 8 bei Vorliegen sowohl des ersten optischen Anzapfungssignals und des Eingangssignals des Generators auftritt, führt zu einer Änderung des an dem Ausgangs-Wellenleiter beobachteten Interferenz-Zustandes in einem Ausmaß, das von der Amplitude des ersten optischen Anzapfungssignals abhängt, das über den ersten Anzapfungs-Wellenleiter 14 injiziert wird. In ähnlicher Weise ist ein zweiter optischer Anzapfungs-Wellenleiter 15 mit dem zweiten Arm 7 verbunden, um ein weiteres optisches Anzapfungssignal einzukoppeln, das entgegengesetzt in dem zweiten Arm zur Ausbreitung gebracht werden kann, wobei das zweite Anzapfungssignal in ähnlicher Weise einen bestimmenden Effekt auf den Interferenz-Zustand aufgrund der Kreuzphasenmodulation in dem zweiten optischen Halbleiter-Verstärker 9 hat.
Die ersten und zweiten optischen Halbleiter-Verstärker 8 und 9 werden derart vorgespannt, dass bei Fehlen der entgegengesetzt zur Ausbreitung gebrachten optischen Anzapfungssignale die in dem Ausgangs-Wellenleiter 13 erneut kombinierten Komponenten des Generator-Eingangssignals die gleiche Amplitude und eine entgegengesetzte Phase aufweisen, so dass sich ein Ausgangssignal von Null ergibt. Die Wirkung der Kreuzphasenmodulation in dem ersten optischen Halbleiter-Verstärker 8 als Beispiel besteht bei Vorliegen eines ersten optischen Anzapfungssignals über den ersten Anzapfungs-Wellenleiter 14 in einer Änderung der Phase der ersten Komponente des Generator-Eingangssignals, das an dem Ausgangs-Wellenleiter 13 erneut kombiniert wird, wodurch der Interferenz-Zustand derart geändert wird, dass eine konstruktive Interferenz in einem Ausmaß auftritt, dass entsprechend der Amplitude des optischen Signals bestimmt ist. Ein entsprechender Effekt tritt in dem zweiten optischen Halbleiter-Verstärker 9 derart auf, dass beispielsweise bei Zuführung gleicher optischer Anzapfungssignale über die ersten und zweiten Anzapfungs-Wellenleiter 14 und 15 die jeweiligen Effekte auf den Interferenz-Zustand gleich und entgegengesetzt sind, so dass ein Ausgang von Null mit destruktiver Interferenz aufrechterhalten wird. Wenn jedoch der zweite Anzapfungs-Wellenleiter 15 ein zweites Anzapfungssignal mit größerer Amplitude als das erste Anzapfungssignal empfängt, so wird die Wirkung auf den Interferenz-Zustand entsprechend der Differenz der Amplituden zwischen den jeweiligen Anzapfungssignalen bestimmt.
In dem Transversalfilter nach 1 wird ein Daten übertragendes optisches Signal 16 von einem Eingang 17 in gleicher Weise in die ersten und zweiten Anzapfungs-Wellenleiter 14 und 15 eingekoppelt. Ein Dämpfungsglied 18 ist im Verlauf des ersten Anzapfungs-Wellenleiters 14 angeordnet, und eine Verzögerungseinrichtung 19 ist im Verlauf des zweiten Anzapfungs-Wellenleiters 15 angeordnet.
Eine erste Komponente 20 des optischen Signals wird daher gedämpft, bevor sie als das erste Anzapfungssignal in den ersten optischen Halbleiter-Verstärker 8 eingegeben wird, und eine zweite Komponente 21 des optischen Signals wird verzögert, bevor sie als zweites Anzapfungssignal dem zweiten optischen Halbleiter-Verstärker 9 zugeführt wird. In Analogie zu dem Transversalfilter nach 6 entspricht das optische Transversalfilter nach 1 daher einem Transversalfilter mit zwei Anzapfungen, bei dem die Verzögerungseinrichtung 19 der Verzögerungseinheit 2a entspricht und das Dämpfungsglied 18 der Wertigkeits-Funktion 3 entspricht. Weil der Interferenz-Zustand von der Differenz zwischen den ersten und zweiten Anzapfungssignalen abhängt, und weil das erste Anzapfungssignal gedämpft wird, kann der Eingabe des zweiten Anzapfungssignals an den zweiten optischen Verstärker 9 als Zuordnung einer positiven Wertigkeit betrachtet werden, während die Eingabe des ersten Anzapfungssignals an den ersten Verstärker als Zuordnung einer negativen Wertigkeit betrachtet werden kann, weil die Wirkung hiervon von der des zweiten Anzapfungssignals subtrahiert wird.
In dem Beispiel nach 1 ergibt das Dämpfungsglied 18 eine Dämpfung von 6 dB, und die Verzögerungseinrichtung 19 ergibt eine Verzögerung von einer Bitperiode. Dies hat die Wirkung der Regeneration des optischen Signals 16 verzögert um eine Bitperiode, wobei eine Anstiegsflanke jedes Impulses des regenerierten optischen Signals in ihrer Größe durch die Wirkung der Subtraktion des um 6 dB gedämpften vorhergehenden Impulses verkleinert wird.
Der Generator 12 nach 1 kann so angeordnet werden, dass er das Generator-Eingangssignal 50 in Form von Abtastimpulsen liefert, was es ermöglicht, dass der Interferometer-Ausgang 22 die Form von abgetasteten Impulsen hat, die von einer gefilterten Version des optischen Signals 16 abgetastet werden. Dies kann alternativ so betrachtet werden, als ob ein Ausgangssignal gewonnen wird, das eine Faltung des gefilterten optischen Signals und der Abtastimpulse ist. Der Generator 12 kann alternativ eine Quelle für eine Dauerschwingungs-Strahlung sein, wobei in diesem Fall das resultierende Ausgangssignal einer vollständigen Schwingungsform entspricht, die die gefilterte Version des optischen Signals 16 darstellt. Das Ausgangssignal 22 weist in jedem Fall die Wellenlänge auf, die von dem Generator bestimmt ist, so dass die vorstehend beschriebene Anordnung auch als Wellenlängen-Wandler wirken kann. Die Änderung des Ausgangssignals 22 ist allgemein eine Kosinusfunktion bezüglich der Änderung des optischen Signals 16, wobei dies eine von Natur aus gegebene Eigenschaft der Interferometer-Anordnung ist, derart, dass wenn ein lineares Ansprechverhalten erforderlich ist, der Amplitudenbereich der Schwingungsform des optischen Signals 16 so eingestellt werden sollte, dass er ausreichend klein ist, damit sich ein angenähert lineares Ansprechverhalten ergibt.
Eine (nicht gezeigte) automatische Pegelregelung wird auf die optischen Signale angewandt, die als Eingangssignale der vorstehenden und nachfolgend beschriebenen Vorrichtungen zugeführt werden.
Die Verwendung des Generators 12 in Verbindung mit einem Taktrückgewinnungssystem zur Gewinnung eines Ausgangssignals in Form von abgetasteten Impulsen ermöglicht es der vorstehenden Anordnung, als Regenerator zur wirken.
Das bei der Anordnung nach 1 verwendete grundlegende Prinzip kann in einer Vielzahl von Arten an andere Fälle angepasst werden, wobei ein weiteres Beispiel nunmehr unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wird, wobei entsprechende Bezugsziffern soweit passend für entsprechende Elemente verwendet werden.
2 zeigt ein optisches Transversalfilter mit zwei Anzapfungen, denen jeweils eine positive Wertigkeit zugeordnet ist. In 2 empfängt ein Interferometer 5 optische Abtastimpulse von einem optischen Generator 12, wobei diese Impulse aufgeteilt werden, um sich durch die ersten und zweiten Arme 6, 7 des Interferometers auszubreiten, und sie werden an dem Wellenlängen-Kombinierer 11 kombiniert, um abgetastete Impulse an einem Ausgang 22 zu liefern. Die Amplitude der abgetasteten Impulse am Ausgang 22 wird entsprechend eines Interferenz-Zustandes in dem Interferometer 5 bestimmt, der in Abhängigkeit von einer Kreuzmodulation geändert wird, die in dem ersten optischen Halbleiter-Verstärker 8 auftritt.
Ein optisches Signal 16 von einem Eingang 17 von einem Telekommunikationsnetz wird in einen ersten Anzapfungs-Wellenleiter 23, der ein Dämpfungsglied 24 einschließt, und einen zweiten Anzapfungs-Wellenleiter 25 eingekoppelt, der sowohl eine Verzögerungseinrichtung 26 als auch ein Dämpfungsglied 27 einschließt. Der erste Anzapfungs-Wellenleiter 23 ist mit dem ersten Arm 6 derart verbunden, dass eine erste Komponente 20 des optischen Signals 16 ein erstes Anzapfungssignal bildet, das in der gleichen Richtung in dem ersten optischen Halbleiter-Verstärker 8 bezogen auf die optischen Abtastimpulse zur Ausbreitung gebracht wird. Der zweite Anzapfungs-Wellenleiter 25 ist mit dem ersten Arm 6 derart verbunden, dass eine zweite Komponente 21 des optischen Signals 16 ein zweites Anzapfungssignal bildet, das gegensinnig zu den Abtastimpulsen in dem ersten optischen Halbleiter-Verstärker 8 zur Ausbreitung gebracht wird. Weil die ersten und zweiten Komponenten 20 und 21 des optischen Signals 16 in zueinander entgegengesetzten Richtungen zur Ausbreitung gebracht werden, können sich diese Komponenten nicht in kohärenter Weise addieren. Es ist möglich, dass in dem Ausmaß, in dem die verzögerte zweite Komponente 21 mit der ersten Komponente 21 korreliert ist, eine Stehwelle in dem ersten optischen Halbleiter-Verstärker 8 erzeugt wird, wobei in diesem Fall unerwünschte Nebeneffekte durch die Hinzufügung einer Polarisationsdreheinrichtung beseitigt werden können, die beispielsweise in die Verzögerungseinrichtung 26 eingefügt werden kann.
Die durch die ersten und zweiten Anzapfungssignale bewirkten Änderungen des Interferenz-Zustandes sind additiv, so dass die Dämpfungsglieder 24 und 27 als Äquivalent zu der Bestimmung positiver Wertigkeiten für erste und zweite Anzapfungen des Transversalfilters entsprechend den Wertigkeiten 3 und 3a in 6 gesehen werden, während die Verzögerungseinrichtung 26 der Verzögerung 2a in 6 für ein Transversalfilter entspricht, bei dem lediglich zwei Anzapfungen vorhanden sind.
Ein derartiges Transversalfilter mit zwei Anzapfungen mit positiven Wertigkeiten kann konfiguriert werden, um ein Tiefpass-Kosinusfilter mit einer Bandbreite zu schaffen, die durch die Verzögerung bestimmt ist, die durch die Verzögerungseinrichtung 26 eingeführt wird. Diese Verzögerung ist allgemein kleiner als die Bitperiode des optischen Signals 16.
Das Ausgangssignal 22 des Interferometers 5 in 2 enthält Impulse der ersten Komponente 20 des optischen Signals 16, und falls dies erforderlich ist, können diese durch ein Wellenlängenmultiplex-Filter entfernt werden, unter der Annahme, dass der Ausgang des optischen Impulsgenerators 12 eine andere Wellenlänge als das optische Signal hat.
Der Generator 12 in 2 kann alternativ so angeordnet werden, dass er einen Dauerschwingungs-Eingang liefert, der von dem Interferometer 5 zu modulieren ist.
Die in 2 gezeigte Konfiguration kann beispielsweise dadurch abgeändert werden, dass zwei optische Halbleiter-Verstärker in Serie in dem ersten Arm angeordnet sind und dass die ersten und zweiten Komponenten 20 und 21 getrennt in die jeweiligen optischen Halbleiter-Verstärker eingespeist werden.
Ein weiteres Transversalfilter wird nunmehr unter Bezugnahme auf 3 unter Verwendung entsprechender Bezugsziffern vorhergehender Figuren, soweit passend, für entsprechende Elemente beschrieben. In 3 ist ein Interferometer 5 in ähnlicher Weise aufgebaut, um ein optisches Eingangssignal von einem Generator 12 zu empfangen, das sowohl in den ersten als auch den zweiten Arm 6 und 7 eingespeist und erneut kombiniert wird, um ein Ausgangssignal 22 zu schaffen, das von einem Interferenz-Zustand in dem Interferometer abhängt, der entsprechend der Kreuzmodulation geändert wird, die in den ersten und zweiten optischen Halbleiter-Verstärkern 8 und 9 auftritt.
Ein optisches Signal 16 von einem Eingang 17, der mit einem Netz verbunden ist, wird in einen ersten Anzapfungs-Wellenleiter 23, der ein Dämpfungsglied 24 einschließt, in einen zweiten Anzapfungs-Wellenleiter 25, der eine erste Verzögerungseinrichtung 19 einschließt, und in einen dritten Anzapfungs-Wellenleiter 28 eingekoppelt, der sowohl ein zweites Dämpfungsglied 29 als auch eine zweite Verzögerungseinrichtung 30 einschließt. Die zweite Verzögerungseinrichtung 30 ist so ausgebildet, dass sie eine Verzögerung liefert, die gleich dem Doppelten der Verzögerung ist, die von der ersten Verzögerungseinrichtung 19 geliefert wird.
Der erste Anzapfungs-Wellenleiter 23 wird in den ersten Arm 6 des Interferometers 5 derart eingekoppelt, dass ein erstes Anzapfungssignal zusammen mit den Abtastimpulsen durch den ersten optischen Halbleiter-Verstärker 8 zur Ausbreitung gebracht wird. Der zweite Anzapfungs-Wellenleiter 25 wird in den zweiten Arm 7 derart eingekoppelt, dass ein zweites Anzapfungssignal gegenüber den Abtastimpulsen in den zweiten optischen Halbleiter-Verstärker 9 entgegengesetzt zur Ausbreitung gebracht wird. Der dritte Anzapfungs-Wellenleiter 28 wird in den ersten Arm 6 derart eingekoppelt, dass ein drittes Anzapfungssignal gegenüber den Abtastimpulsen in dem ersten optischen Halbleiter-Verstärker 8 gegensinnig zur Ausbreitung gebracht wird.
Von den ersten, zweiten und dritten Anzapfungssignalen, die sich über die ersten, zweiten und dritten Anzapfungs-Wellenleiter 23, 25 bzw. 28 ausbreiten, hat das zweite Anzapfungssignal die größte Amplitude, weil der zweite Anzapfungs-Wellenleiter kein Dämpfungsglied einschließt, so dass der zweite Anzapfungs-Wellenleiter daher einer Anzapfung mit einer Einheits-Wertigkeit entspricht. Weil sowohl das erste als auch das dritte Anzapfungssignal ebenfalls in einem anderen Arm des Interferometers als dem Arm zur Ausbreitung gebracht werden, in dem sich das zweite Anzapfungssignal ausbreitet, haben sie eine entgegengesetzte Wirkung bezogen auf die Wirkung des zweiten Anzapfungssignals auf den Interferenz-Zustand, und sie sind daher äquivalent dazu, dass sie negative Wertigkeiten haben. Die Werte der Dämpfung, die von den ersten und dritten Dämpfungsgliedern 28 und 29 erzeugt werden, sind so ausgewählt, dass sie daher eine kleine negative Wertigkeit in jedem Fall liefern, und in diesem Fall haben sie gleiche Wertigkeiten von 0,1.
Die Anordnung nach 3 entspricht daher einem Transversalfilter nach 6, bei dem drei Anzapfungen, Verzögerungseinrichtungen 2a und 2b, die den ersten und zweiten Verzögerungseinrichtungen 19 und 13 entsprechen, und die Wertigkeiten 3 und 3b vorgesehen sind, die den Dämpfungsgliedern 24 bzw. 29 entsprechen.
Das von der Anordnung nach 3 gebildete Transversalfilter hat spezielle Anwendung auf die optische Entzerrung der Effekte einer Dispersion. Es ist bekannt, eine elektrische Entzerrung der Effekte der Lichtleitfaser-Dispersion zu schaffen; siehe beispielsweise Cartledge et al, Journal of Lightwave Technology, August 1992, Seiten 1105–1109. Die Entzerrung in dem elektrischen Bereich kann jedoch die Rauschdichte bei hohen Frequenzen vergrößern und kann bei sehr hohen Bitraten schwierig durchzuführen sein. Es gibt Anwendungen, beispielsweise innerhalb von optischen Regeneratoren, bei dem das Signal vorzugsweise in dem optischen Bereich bleibt, so dass die bekannte Verwendung der elektrischen Entzerrung nicht in zweckmäßiger Weise angewandt werden kann. Weil die erforderliche Form des Transversalfilters zur Verwendung in Regeneratoren die Verwendung von negativen Wertigkeiten erfordert, waren optische Transversalfilter für diese Anwendung bisher nicht verfügbar.
Dispersionskompensations-Lichtleitfasern und Dispersionskompensationsfilter sind bekannte Verfahren zur Milderung der Gesamt-Lichtleitfaser-Dispersion in einer optischen Verbindungsstrecke, wobei diese Filter Lichtleitfaser-Gitter-Filter und Etalone einschließen. Derartige Elemente haben jedoch im Allgemeinen ein festes Ausmaß an Kompensation, und die Bauteile müssen so ausgewählt werden, dass sie an die spezielle optische Verbindungsstrecke angepasst sind. Wenn Etalone verwendet werden, werden sie allgemein aktiv auf die spezielle Wellenlänge der Datenübertragung abgestimmt.
Es ist aus dem US-Patent 5 473 457 bekannt, ein Verfahren zur Kompensation der Polarisationsmoden-Dispersion durch Anwenden einer festen Kompensation vorzusehen. In der Praxis ändert sich jedoch das Ausmaß der Polarisationsmoden-Dispersion, die auf einer optischen Verbindungsstrecke vorliegt, in weitem Umfang mit einer Maxwell'schen Verteilung, und kann daher nicht in befriedigender Weise durch ein Verfahren mit einer festen Kompensation kompensiert werden. Die vorliegende Erfindung ergibt eine Möglichkeit zur Milderung der Wirkungen einer derartigen Dispersion durch Anwenden einer Entzerrung auf die Schwingungsform des optischen Signals. Dies unterscheidet sich von der Verwendung eines Kompensationsverfahrens zur Umkehrung des grundlegenden optischen Effektes.
Wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde, dienen die kleinen negativen Wertigkeiten der ersten und dritten Anzapfungen zur Subtraktion sowohl der voreilenden als auch nacheilenden Endteile einer Schwingungsform, die dem Datenimpuls entspricht. Es ist auf diese Weise möglich, die Vergrößerungen der Amplituden der nacheilenden Endteile zu mildern oder aufzuheben, die durch die Dispersion hervorgerufen werden. Die Werte der Verzögerungen werden in vorteilhafter Weise so ausgewählt, dass sie Vielfache der Bitperiode sind, um direkt die Zwischenzeichen-Störung zu entzerren. Bei dem vorliegenden Beispiel ergeben die ersten und zweiten Verzögerungseinrichtungen 19 und 30 Verzögerungen von einer bzw. zwei Bitperioden. Die am Ausgang 22 als Antwort auf einen einzelnen Impuls des optischen Signals auftretende Ausgangs-Schwingungsform entspricht im Fall eines Dauerschwingungseinganges von dem Generator 12 dem Ergebnis der Verwendung des Impulses unter Verzögerung um eine Bitperiode, der Subtraktion von einem Zehntel der optischen Signalschwingungsform, um den voreilenden Endteil des verzögerten Impulses zu verringern, und einer Subtraktion von einem Zehntel des um zwei Bitperioden verzögerten optischen Signals zur Verringerung des nacheilenden Endteils des verzögerten Impulses. Die Wirkungen der Dispersion auf die Form des Impulses können daher durch Beschneiden der Impulsenden gemildert werden.
Der vorstehende Subtraktionsprozess ist schematisch in 7 gezeigt, in der die Schwingungsform A das dispergierte optische Signal darstellt. Die Schwingungsformen B und C stellen die ersten und zweiten Anzapfungs-Schwingungsformen dar, und die Schwingungsform D stellt die Ausgangs-Schwingungsform dar.
Es wird gemäß der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen, dass weitere Anzapfungen hinzugefügt werden, entsprechend der schematischen Darstellung nach 6, um kompliziertere Transversalfilter zu erzielen, die verschiedene Kombinationen von Wertigkeiten einschließen, die in der erforderlichen Weise positiv oder negativ sein können.
Die von den vorstehenden Dämpfungsgliedern erzeugte Dämpfung, beispielsweise der Dämpfungsglieder 24 und 29 in 3, kann aktiv gesteuert werden, um einen adaptiven Entzerrer zu schaffen. Ein Rückführungssignal zur Steuerung der Wertigkeiten des Transversalfilters kann von Parametern abgeleitet werden, die die Qualität des optischen Signals darstellen und von Augen-Messdaten oder durch irgendeine andere Form eines geeigneten Detektors abgeleitet werden. Dies hat besondere Vorteile bei der Entzerrung der Effekte der Polarisationsmoden-Dispersion, weil hier die erforderliche Entzerrung sich graduell mit der Zeit ändert.
Die Anordnung nach 3 kann in ähnlicher Weise zur Schaffung einer Entzerrung zur Milderung der Wirkungen einer Eigenphasen-Modulation verwendet werden. Die Verwendung von kleinen negativen Wertigkeiten für die ersten und dritten Anzapfungen dient zur Subtraktion eines Teils der voreilenden und nacheilenden Enden einer Datenbit-Schwingungsform, bei der eine Aufspreizung als Ergebnis der Effekte einer Eigenphasen-Modulation aufgetreten ist. Die Verzögerungsperioden sind vorteilhafter Weise Bruchteile der Bitperiode, so dass das Zeitsteuerfenster innerhalb des Augendiagramms des resultierenden optischen Signals geöffnet wird. In ähnlicher Weise kann das für diesen Zweck verwendete Transversalfilter erweitert werden, um eine größere Anzahl von Anzapfungen einzuschließen. In vorteilhafter Weise können die Anzapfungs-Wertigkeiten und Verzögerungen durch eine Rückführungssteuerung von einer Messung des resultierenden optischen Signals optimiert werden, beispielsweise durch die Verwendung von Parametern, die die Qualität des optischen Signals darstellen und von Augen-Messdaten abgeleitet sind.
Die optischen Anzapfungs-Schwingungsformen können alternativ mit Hilfe von optischen Logikeinrichtungen verarbeitet werden, die Ausgänge aufweisen, die auf einen von zwei möglichen Zuständen gesetzt sind (binäre 1 und 0). Dies hat den Vorteil der Verringerung des Rauschens und der Vermeidung von akkumulierten Rauscheffekten in dem Kombinationsprozess. In 3 können beispielsweise die Elemente 24 und 29 zusätzlich optische Signalspeichereinrichtungen auf der Grundlage weiterer Mach-Zehnder-Interferometer einschließen. Optische Signalspeichereinrichtungen auf der Grundlage von Mach-Zehnder-Interferometern sind in der anhängigen US-Patentanmeldung vom 5. Juni 1997 mit dem Titel „Optical detection and Logic Devices with Latching Function" beschrieben, deren Inhalt durch diese Bezugnahme hier mit aufgenommen wird. Derartige Bauteile umfassen Interferometer, bei denen ein Teil des Interferometer-Ausganges in einen der Arme des Interferometers zurückgespeist wird, um den Interferenz-Zustand auf einen von zwei möglichen Zuständen anzusteuern, der danach gespeichert oder verriegelt bleibt, bis er auf den anderen Zustand zurückgesetzt wird.
Die Anordnung nach 1 kann bei der Kompensation der Kreuzphasenmodulation verwendet werden, die in einem System zur Verarbeitung optischer Signale auftritt. Die Kreuzphasenmodulation weist typischerweise eine lineare Hochpass-Charakteristik mit einem Pol bei ungefähr 30 GHz für Daten mit einer Bitrate von 10 Gbits/sec auf.
Die Kompensation dieses Effektes kann dadurch ausgeführt werden, dass von dem optischen Signal eine in geeigneter Weise gefilterte Version des Signals subtrahiert wird, von dem die unerwünschte Modulation ausging, wobei dieses Signal nachfolgend als das störende Signal bezeichnet wird. In manchen Fällen kann es möglich sein, eine derartige Kompensation in dem elektrischen Bereich durchzuführen, doch ist es bekannt, dass Fälle entstehen können, in denen eine derartige elektrische Kompensation nicht möglich ist. Wenn beispielsweise das störende Signal in dem elektrischen Bereich elektrisch auf die gleiche Leiterplatte gekoppelt wird, wie sie zur Verarbeitung des Datensignals in einem Übertragungsprodukt verwendet wird, entstehen Schwierigkeiten bei hohen Bitraten bei der Verhinderung eines unerwünschten elektrischen Übersprechens. In vielen Fällen kann das elektrische Signal nur in Ausrüstungen vorhanden sein, die in einer Entfernung von der Leiterplatte angeordnet sind, auf der die Kompensation durchgeführt werden soll, so dass eine elektrische Kompensation unmöglich gemacht wird.
Das nachfolgend beschriebene Beispiel nimmt an, dass das störende Signal in Form eines optischen Signals zur Verfügung steht. Wie dies in 4 gezeigt ist, wird das störende Signal 31 als Eingangssignal von einer Quelle 32 an ein Transversalfilter 33 mit zwei Anzapfungen geliefert, die durch erste und zweite Anzapfungs-Wellenleiter 14 bzw. 15 gebildet sind, die als Eingänge an die ersten und zweiten Arme 6 und 7 des Interferometers 5 verwendet werden. Die Wirkungen der ersten und zweiten Anzapfungssignale, die durch die ersten und zweiten Komponenten des störenden Signals 31 in den ersten bzw. zweiten optischen Halbleiter-Verstärkern 8 bzw. 9 gebildet werden, haben entgegengesetzte Wirkungen auf den in dem Interferometer 5 eingestellten Interferenz-Zustand. Der zweite Anzapfungs-Wellenleiter 15 schließt eine Verzögerungseinrichtung 19 ein. Diese Anordnung definiert daher das Transversalfilter 33 derart, dass es zwei Anzapfungen hat, wobei erste Anzapfung eine Einheits-Wertigkeit hat und die zweite Anzapfung eine negative Einheits-Wertigkeit hat.
Das resultierende gefilterte Signal 34, das durch Eingabe eines Dauerschwingungssignals an das Interferometer 5 von dem Generator 12 gewonnen wird, wird an ein weiteres Interferometer 35 mit ähnlicher Konfiguration wie das erste Interferometer 5 weitergegeben, wobei das gefilterte Signal 34 in einer Weise als Eingangssignal zugeführt wird, die eine Subtraktion des gefilterten Signals von dem Daten übertragenden optischen Signal 16 bewirkt. Das weitere Interferometer 35 umfasst eine Mach-Zehnder-Konfiguration, die aus ersten und zweiten Armen 36 bzw. 37 besteht, die erste und zweite optische Halbleiter-Verstärker 38 und 39 einschließen. Ein mit einem Netz verbundener Eingang 17 liefert das Daten übertragende optische Signal 16, das in den ersten Arm 36 eingekoppelt wird, so dass es in dem ersten optischen Halbleiter-Verstärker 38 gegenüber den Abtastpulsen 40 in entgegengesetzter Richtung zur Ausbreitung gebracht wird, die als Eingang den ersten und zweiten Armen von einem optischen Impulsgenerator 41 zugeführt werden. Ein Ausgang 22 des weiteren Interferometers 35 besteht aus abgetasteten Impulsen, die entsprechend dem Daten übertragenden optischen Signal 16 moduliert sind, wodurch eine regenerierte Version des optischen Signals gebildet wird.
Das gefilterte Signal 34 wird dem zweiten Arm 37 zugeführt, um in entgegengesetzter Richtung gegenüber den Abtastimpulsen 40 in dem zweiten optischen Halbleiter-Verstärker 39 zur Ausbreitung gebracht zu werden, wodurch der Interferenz-Zustand des Interferometers 35 derart geändert wird, dass der Wirkung des optischen Signals entgegengewirkt wird, das heißt, dass das gefilterte störende Signal 34 von dem optischen Signal subtrahiert wird, wie es in den abgetasteten Ausgangsimpulsen abgetastet wird.
Eine Kompensation der Kreuzphasenmodulation, die aus dem störenden Signal herrührt, kann damit bewirkt werden.
Die Anordnung nach 4 kann alternativ mit einer äquivalenten Wirkung unter Verwendung der in 5 gezeigten Anordnung konfiguriert werden.
In dem vorstehenden Beispiel wurde aus Gründen der Einfachheit lediglich ein Störsignal-Kanal dargestellt. In der Praxis können mehrere Störkanäle verzögert, gedämpft, kombiniert und in die Vorrichtung an der Quelle 32 für das störende Signal 31 eingespeist werden. Das Datensignal 16 und die störenden Signale 31 werden relativ zueinander verzögert, um teilweise den Verzögerungen aufgrund der chromatischen Dispersion entgegenzuwirken. Die durch die störenden Signale 31 gebildeten Anzapfungssignale werden relativ zueinander und zu den Daten gedämpft, um den Pegel der Kompensation einzustellen. Die differenzielle Verzögerung und differenzielle Dämpfung bestimmt die Hochpassfilterwirkung der Modulation durch das Interferometer. Diese Parameter können adaptiv durch einen Rückführungs-Steuermechanismus optimiert werden, der beispielsweise Parameter verwendet, die von Augen-Messdaten an dem resultierenden optischen Signal abgeleitet werden.
Das vorstehende Kompensationsverfahren kann weiterhin bei der Subtraktion eines linearen Übersprechens verwendet werden, beispielsweise von einer nicht perfekten Wellenlängen-Demultiplex-Filterung, wobei in diesem Fall keine Modulationsfilterung erforderlich ist.
Das Transversalfilter nach 2 kann mit einer Verzögerungseinrichtung 26 verwendet werden, die so ausgebildet ist, dass sie eine einer Bitperiode entsprechende Verzögerung ergibt, so dass das Transversalfilter eine Logikfunktion ergibt, bei der der durch das optische Signal in einem vorgegebenen Impuls dargestellte Wert adaptiv mit dem Wert kombiniert wird, der durch den vorhergehenden Impuls dargestellt ist. Eine derartige Logikfunktion hat Anwendungen bei der Regeneration von optischen Signalen, bei denen eine duobinäre Codierung verwendet wird, wobei die Logikfunktion zur Bildung eines Teilantwort-Filters in dem optischen Bereich verwendet wird. Eine duo-binäre Übertragung in den optischen Bereich wird in Form einer duo-binären Phasencodierung in Betracht gezogen, bei der aufeinanderfolgende Impulse die gleiche Amplitude, jedoch eine abwechselnde Phase haben.
Eine derartige Phasenumkehr kann unter Verwendung eines Mach-Zehnder-Interferometers der in 1 gezeigten Art erzielt werden, wobei jedoch das Datensignal 16 so als Eingangssignal zugeführt wird, dass es lediglich in dem ersten Arm 8 gegensinnig zur Ausbreitung gebracht wird, wobei der erste optische Halbleiter-Verstärker in dem ersten Arm so vorgespannt ist, dass eine Phasenverschiebung von Null für 50% der Eingangsleistung, +π-Phasenverschiebung für 100% Eingangsleistung und -π-Phasenverschiebung für eine Eingangsleistung von Null ergibt. Der Ausgang kann daher so ausgebildet werden, dass er Impulse mit abwechselnder Phase liefert.
Das Transversalfilter nach 2 kann zur Schaffung einer Logikfunktion verwendet werden, die äquivalent zu dem eines Teilantwort-Filters ist, wie es in der üblichen duo-binären Codierung verwendet wird. Eine derartige Anordnung kann so konfiguriert werden, dass sie den Eingangsdatenstrom liefert, der erforderlich ist, um Ausgangsimpulse mit abwechselnder Phase zu liefern, wie dies weiter oben beschrieben wurde, wodurch die Ausführung von Logikfunktionen in den optischen Bereich ermöglicht wird, die üblicherweise in dem elektrischen Bereich ausgeführt werden.
Eine digitale Kompensationscodierung, die erforderlich ist, um den logischen Effekt des Teilantwort-Filters umzukehren, kann in ähnlicher Weise in dem optischen Bereich bewirkt werden, wodurch sich eine Funktion ergibt, die äquivalent zu der in dem elektrischen Bereich ausgeführten Vorcodierungsphase ist. Eine derartige digitale Kompensationscodierung kann unter Verwendung von Logikfunktionen bewirkt werden, die von Interferometern mit ähnlicher Konstruktion bereitgestellt werden, die so angeordnet sind, dass sie Interferenz-Zustände haben, die logische Zustände darstellende Ausgänge bestimmen, und denen, sofern passend, Rückführungssignale zugeführt werden, um eine Verriegelung oder Speicherung des Interferenz-Zustandes auszuführen. In vorteilhafter Weise wird die digitale Kompensationscodierung in den elektrischen Sender vor der Multiplexierung von Daten mit hohen Bitraten durchgeführt. Diese digitale Kompensationscodierung ist vorzugsweise programmierbar, so dass die digitale Kompensationscodierung eine Kompensation für die gewünschte Anzahl von optischen Regeneratoren ausführt.
Für eine duo-binäre Teilantwort-Filterung besteht die digitale Kompensationscodierung in einer Unterteilung des binären Bitstroms durch das Polynom 1 + x, Modulo 2. (x ist eine Einzelbit-Verzögerung in dieser Nomenklatur aus dem Gebiet der Schieberegister-Folgenkonstruktion). Wenn n verkettete duo-binäre Filter eine Kompensation erfordern, so wird das Polynom zu (1 + x)". Die Anwendung von Modulo 2 auf die Koeffizienten des Ergebnisses hiervon, die Binom-Verteilung, macht die geradzahligen Koeffizienten zu Null und macht die ungeradzahligen Koeffizienten zu Eins. Beispielsweise ist (1 + x)² gleich 1 + x², weil der Koeffizient für x von 2 geradzahlig ist.
Die hier beschriebene serielle Schieberegister-Codieroperation wird in vorteilhafter Weise auf eine parallele Matrixoperation umgewandelt, um digitale Elemente mit niedrigerer Geschwindigkeit zu verwenden. Diese Umwandlung ist ein übliches „Buchhaltungs"-Verfahren.
Die duo-binäre Schaltung kann als ein Decoder, als ein Ausgangstreiber oder als eine optische Verstärkungsstufe verwendet werden.
Die Funktion eines Analog-Teilantwort-Repeaters kann mit elektrischen Schaltungen oder mit optoelektronischen Schaltungen realisiert werden.
Beispielsweise bildet die Verkettung eines elektrischen Empfängers, eines elektrischen Verstärkers und eines elektrisch angesteuerten Mach-Zehnder-Interferometers, das als ein Modulator verwendet wird, einen gut bekannten optoelektronischen Repeater. Das Signal bleibt analog, weil hier keine Taktrückgewinnung oder Zeitnachsteuerung erfolgt.
Die Einfügung des Teilantwort-Filters in den elektrischen Verstärker eines derartigen Repeaters und die Anordnung des Mach-Zehnder-Interferometers derart, dass es über 2 π hinweg angesteuert wird, wandelt diesen Repeater in einen Teilantwort-Repeater um. Die digitale Kompensation kann dann über eine Entfernung in der vorstehend beschriebenen Weise für eine Serie derartiger Repeater ausgeführt werden.

Claims

Verfahren zur Verarbeitung eines optischen Signals (16) mit einer Intensität, die sich zeitlich in der Amplitude ändert, und das eine optische Schwingungsform (A) aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bilden einer Anzahl von optischen Anzapfungssignalen (20, 21) aus dem optischen Signal, derart, dass die Anzapfungssignale jeweilige Anzapfungssignal-Schwingungsformen B, C aufweisen, die die optische Signalschwingungsform darstellen, und wobei die Anzapfungssignale unterschiedlichen jeweiligen Verzögerungsperioden unterworfen werden; Eingabe der Anzapfungssignale als Steuersignale an eine Modulationseinrichtung (5); Eingabe eines optischen Eingangssignals (50) an die Modulationseinrichtung, um von dieser moduliert zu werden; und Steuern der Modulationseinrichtung in Abhängigkeit von den Anzapfungssignalen derart, dass die Modulationseinrichtung eine Modulation des Eingangssignals zur Schaffung eines optischen Ausgangssignals (22) mit einer Ausgangs-Schwingungsform (D) ergibt, die in Abhängigkeit von einer Kombination der Amplituden der Anzapfungssignal-Schwingungsformen moduliert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Modulationseinrichtung eine Modulation der Ausgangs-Schwingungsform in Abhängigkeit von einer additiven Kombination der Amplituden der Anzapfungssignal-Schwingungsformen ergibt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Modulationseinrichtung eine Modulation des Ausgangssignals in Abhängigkeit von einer Kombination der Amplituden der Anzapfungssignal-Schwingungsformen derart ergibt, dass zumindest eine der Anzapfungssignal-Schwingungsformen subtraktiv mit deren übrigen Anzapfungssignal-Schwingungsformen kombiniert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das den Schritt der Anwendung jeweiliger Wertigkeiten (3) auf die Anzapfungssignale derart einschließt, dass die Anzapfungssignal-Schwingungsformen die optische Signalschwingungsform skaliert durch jeweilige Multiplikationsfaktoren darstellen, die durch die Wertigkeiten gebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Schritt der Anwendung von Wertigkeiten die Dämpfung von zumindest eines der Anzapfungssignale durch ein jeweiliges Dämpfungsglied (18; 24, 27; 29) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Eingangssignal ein Dauerschwingungssignal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Eingangssignal ein impulsförmiges Signal mit einer Impulslänge ist, die kleiner als eine optische Signalimpulslänge ist, die durch das optische Signal definiert ist, wodurch die Ausgangs-Schwingungsform mit der impulsförmigen Signalschwingungsform gefaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das optische Signal impulsförmig ist und eine Bitperiode definiert, wobei zumindest eine der Verzögerungsperioden eines jeweiligen optischen Signals kleiner als die Bitperiode ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das optische Signal impulsförmig ist, um eine Bitperiode zu definieren, wobei zumindest eines der Anzapfungssignale eine jeweilige Verzögerungsperiode hat, die im wesentlichen gleich einer Bitperiode ist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die zumindest eine optische Anzapfung durch ein optisches Logikelement (24, 29) derart verarbeitet wird, dass die optische Anzapfungs-Schwingungsform zwischen zwei Pegeln moduliert, die eine binäre Eins und Null darstellen, die jeweiligen Binärwerten des optischen Signals entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Logikelement ein optisches Signalspeicherelement umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das optische Signalspeicherelement ein Mach-Zehnder-Interferometer umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Modulationseinrichtung ein Interferometer (5) umfasst, das einen Interferenz-Zustand definiert, wobei die Ausgangs-Schwingungsform entsprechend dem Interferenz-Zustand moduliert ist, und wobei der Interferenz-Zustand in Abhängigkeit von den Anzapfungssignalen eingestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das Interferometer ein Mach-Zehnder-Interferometer mit ersten und zweiten Armen (6, 7) umfasst, die erste bzw. zweite optische Halbleiter-Verstärker (8, 9) umfassen, wobei das Verfahren den Schritt der Aufteilung des Eingangssignals (50) auf erste und zweite Komponenten, die durch die ersten bzw. zweiten Arme zur Ausbreitung gebracht werden und entsprechend des Interferenz-Zustandes neu kombiniert werden, um das Ausgangssignal (22) zu bilden, und die Ausbreitung jedes der Anzapfungssignale durch einen jeweiligen Einen der optischen Halbleiter-Verstärker derart einschließt, dass der Interferenz-Zustand durch Kreuzmodulation einer jeweiligen Komponente des Eingangssignals geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, das den Schritt der additiven Kombination der Wirkungen einer Anzahl von Anzapfungssignal-Schwingungsformen durch Eingabe der jeweiligen Anzapfungssignale (21, 23) in den gleichen Einen (8) der optischen Halbleiter-Verstärker einschließt.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem erste und zweite Anzapfungssignale derart gebildet werden, dass das erste Anzapfungssignal (23) um eine Verzögerungsperiode von im Wesentlichen Null verzögert wird, während das zweite Anzapfungssignal (21) um eine von Null abweichende Verzögerungsperiode verzögert wird, die kleiner als die Bitperiode des optischen Signals ist, und bei dem die ersten und zweiten Anzapfungssignale entgegengesetzt zueinander in dem gleichen Einen der ersten optischen Halbleiter-Verstärker zur Ausbreitung gebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem zumindest ein erstes Anzapfungssignal in den ersten optischen Halbleiter-Verstärker eingegeben wird, um den Interferenz-Zustand durch Kreuzmodulation der ersten Komponente des Eingangssignals zu ändern, und wobei zumindest ein zweites Anzapfungssignal in den zweiten optischen Halbleiter-Verstärker eingegeben wird, um auf diese Weise den Interferenz-Zustand durch Kreuzmodulation der zweiten Komponente des Eingangssignals zu ändern, wobei die kombinierte Wirkung auf den Interferenz-Zustand entsprechend einem Unterschied zwischen den ersten und zweiten Anzapfungssignal-Schwingungsformen bestimmt ist, wodurch subtraktiv die Effekte der ersten und zweiten Anzapfungssignal-Schwingungsformen kombiniert werden.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Anzahl von optischen Anzapfungssignalen ein erstes und ein zweites Anzapfungssignal umfasst, auf die jeweils voneinander abweichende Wertigkeiten angewandt werden, wobei das erste Anzapfungssignal um eine Verzögerungsperiode von im Wesentlichen Null verzögert wird, während das zweite Anzapfungssignal um eine von Null abweichende Verzögerungsperiode verzögert wird, die kleiner als eine Bitperiode des optischen Signals ist.
Optisches Transversalfilter zur Verarbeitung eines optischen Signals (16), das eine Intensität, die sich in ihrer Amplitude zeitlich ändert, und eine optische Signalschwingungsform (A) hat, wobei das Filter Folgendes umfasst: eine Anzahl von optischen Anzapfungs-Wellenleitern (14, 15), die zum Empfang des optischen Signals verbunden sind und jeweilige Verzögerungseinrichtungen (19) umfassen, die zur Schaffung jeweiliger unterschiedlicher Verzögerungsperioden betreibbar sind, wobei jeder optische Anzapfungs-Wellenleiter betreibbar ist, um ein jeweiliges Anzapfungssignal abzugeben, das eine Anzapfungssignal-Schwingungsform (B, C) aufweist, die die optische Signalschwingungsform nach Anwendung der jeweiligen Verzögerungsperiode darstellt; eine Modulationseinrichtung (5), die zum Empfang eines optischen Eingangssignals (50) und zur Ausgabe eines modulierten Ausgangssignals (22) mit einer Ausgangs-Schwingungsform (D) betreibbar ist; und wobei die Modulationseinrichtung in Abhängigkeit von dem Eingang der Anzapfungssignale derart gesteuert ist, dass die Ausgangs-Schwingungsform durch die Modulationseinrichtung in Abhängigkeit von einer Kombination der Anzapfungssignal-Schwingungsformen moduliert wird.
Transversalfilter nach Anspruch 19, bei dem die Modulationseinrichtung betreibbar ist, um eine Modulation der Ausgangs-Schwingungsform in Abhängigkeit von einer additiven Kombination der Amplituden der Anzapfungssignal-Schwingungsformen zu schaffen.
Transversalfilter nach Anspruch 19, bei dem die Modulationseinrichtung betreibbar ist, um eine Modulation des Ausgangssignals in Abhängigkeit von einer Kombination der Amplituden der Anzapfungssignal-Schwingungsformen derart zu schaffen, dass zumindest eine der Anzapfungssignal-Schwingungsformen subtraktiv mit den übrigen Anzapfungssignal-Schwingungsformen kombiniert wird.
Transversalfilter nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei dem die optischen Anzapfungs-Wellenleiter Bewertungseinrichtungen (18) umfassen, die betreibbar sind, um jeweilige Wertigkeiten (3) auf die Anzapfungssignale derart anzuwenden, dass die Anzapfungssignal-Schwingungsformen die optische Signalschwingungsform skaliert durch jeweilige Multiplikationsfaktoren darstellen, die durch die Wertigkeiten gebildet sind.
Transversalfilter nach Anspruch 22, bei dem zumindest einer der optischen Anzapfungs-Wellenleiter eine Bewertungseinrichtung umfasst, die durch ein Dämpfungsglied (18) gebildet ist.
Transversalfilter nach einem der Ansprüche 19 bis 23, mit einem optischen Generator 12, der betreibbar ist, um das Eingangssignal (50) in Form eines Dauerschwingungssignals zu liefern.
Transversalfilter nach einem der Ansprüche 19 bis 23, mit einem optischen Generator (12), der betreibbar ist, um das Eingangssignal in Form eines impulsförmigen Signals zu liefern, das eine Impulslänge aufweist, die kleiner als eine optische Signalimpulslänge ist, die durch das optische Signal definiert ist, wodurch die Ausgangsschwingungsform mit der impulsförmigen Signalschwingungsform gefaltet wird.
Transversalfilter nach einem der Ansprüche 19 bis 23, bei dem das optische Signal impulsförmig ist und eine Bitperiode definiert, wobei zumindest eine der Verzögerungseinrichtungen so betreibbar ist, dass sie eine Verzögerungsperiode liefert, die kleiner als die Bitperiode ist.
Transversalfilter nach einem der Ansprüche 19 bis 23, bei dem das optische Signal impulsförmig ist, um eine Bitperiode zu definieren, und bei dem zumindest eine der Verzögerungseinrichtungen betreibbar ist, um eine Verzögerungsperiode zu schaffen, die im Wesentlichen gleich einer Bitperiode ist.
Transversalfilter nach Anspruch 27, bei dem zumindest einer der optischen Anzapfungs-Wellenleiter ein optisches Logikelement (24, 29) umfasst, das betreibbar ist, um die optische Anzapfungssignal-Schwingungsform zwischen zwei Pegeln zu modulieren, die eine binäre 1 und eine binäre 0 entsprechend den jeweiligen binären Werten des optischen Signals darstellen.
Transversalfilter nach Anspruch 28, bei dem das Logikelement ein optisches Signalspeicherelement umfasst.
Transversalfilter nach Anspruch 29, bei dem das optische Signalspeicherelement ein weiteres Mach-Zehnder-Interferometer umfasst, das Einrichtungen zur Rückführung, eines Rückführungsteils des optischen Anzapfungs-Schwingungsform-Ausganges von dem weiteren Interferometer zurück in einen Arm des weiteren Interferometers derart aufweist, dass ein Interferenz-Zustand des weiteren Interferometers gespeichert oder verriegelt bleibt, um einen der zwei Pegel der optischen Anzapfungs-Schwingungsform zu liefern, bis es zurückgesetzt wird.
Transversalfilter nach einem der Ansprüche 19 bis 30, bei dem die Modulationseinrichtung ein Interferometer (5) umfasst, das betreibbar ist, um einen Interferenz-Zustand zu definieren und um die Ausgangs-Schwingungsform entsprechend dem Interferenz-Zustand zu modulieren, und bei dem die Steuereinrichtung Einrichtungen zur Einstellung des Interferenz-Zustandes in Abhängigkeit von dem Eingang der Anzapfungssignale umfasst.
Transversalfilter nach Anspruch 31, bei dem das Interferometer ein Mach-Zehnder-Interferometer mit ersten und zweiten Armen (6, 7) umfasst, die erste bzw. zweite optische Halbleiterverstärker (8, 9) umfassen, wobei die Arme mit einem Wellenleiter-Teiler (10) verbunden sind, der zur Aufteilung des Eingangssignals in erste und zweite Komponenten betreibbar ist, die durch die ersten bzw. zweiten Arme zur Ausbreitung gebracht werden, wobei die Arme mit einem Wellenleiter- Kombinierer (11) verbunden sind, der zur Rekombination der ersten und zweiten Komponenten entsprechend dem Interferenz-Zustand betreibbar ist, um das Ausgangssignal zu bilden, und bei dem einer der optischen Anzapfungs-Wellenleiter mit einem jeweiligen Ausgewählten der optischen Halbleiterverstärker derart verbunden ist, dass jedes Eine der Anzapfungssignale durch lediglich einen jeweiligen der optischen Halbleiterverstärker zur Ausbreitung gebracht wird, um den Interferenz-Zustand durch eine Kreuzmodulation einer jeweiligen Komponente des Eingangssignals zu ändern.
Transversalfilter nach Anspruch 32, bei dem jede der optischen Anzapfungs-Wellenleiter mit dem gleichen Einen der optischen Halbleiterverstärker verbunden ist, wodurch additiv die Effekte der Anzahl von Anzapfungssignal-Schwingungsformen kombiniert werden.
Transversalfilter nach Anspruch 33, bei dem die Anzahl von optischen Anzapfungs-Wellenleiter durch einen ersten und einen zweiten optischen Anzapfungs-Wellenleiter (14, 15) gebildet ist, wobei der erste Anzapfungs-Wellenleiter eine Verzögerungseinrichtung aufweist, die eine Verzögerungsperiode von im Wesentlichen Null ergibt, während der zweite optische Anzapfungs-Wellenleiter eine Verzögerungseinrichtung (19) aufweist, die eine von Null abweichende Verzögerungsperiode kleiner als die Bitperiode des optischen Signals ergibt, und bei dem die ersten und zweiten optischen Anzapfungs-Wellenleiter mit einem jeweiligen unterschiedlichen Eingang des ersten optischen Halbleiterverstärkers verbunden sind, um eine entgegengesetzt gerichtete Ausbreitung gegenüber einem anderen der ersten und zweiten Anzapfungssignale in dem ersten optischen Halbleiterverstärker zu schaffen.
Transversalfilter nach Anspruch 32, bei dem zumindest ein erster optischer Anzapfungs-Wellenleiter mit dem ersten Arm des Interferometers verbunden ist, um das erste Anzapfungssignal dem ersten optischen Halbleiterverstärker als Eingangssignal zuzuführen, wobei zumindest ein zweiter optischer Anzapfungs- Wellenleiter einen Eingang an den zweiten Arm des Interferometers bildet, so dass das zweite Anzapfungssignal als Eingangssignal dem zweiten optischen Halbleiterverstärker zugeführt wird, wobei die kombinierte Wirkung auf den Interferenz-Zustand entsprechend einer Differenz zwischen den ersten und zweiten Anzapfungssignal-Schwingungsformen bestimmt ist, wodurch die Effekte der ersten und zweiten Anzapfungssignal-Schwingungsformen subtraktiv kombiniert werden.
Transversalfilter nach Anspruch 35, bei dem die Anzahl von optischen Anzapfungs-Wellenleitern durch einen ersten und einen zweiten optischen Anzapfungs-Wellenleiter gebildet ist, die jeweilige unterschiedliche Bewertungseinrichtungen aufweisen, wobei der erste optische Anzapfungs-Wellenleiter eine Verzögerungseinrichtung aufweist, die eine Verzögerungsperiode von im Wesentlichen Null ergibt, während der zweite optische Anzapfungs-Wellenleiter eine Verzögerungseinrichtung aufweist, die eine von Null abweichende Verzögerungsperiode ergibt, die kleiner als die Bitperiode des optischen Signals ist.