DE69826104T2

DE69826104T2 - Frequenznachlauf in abstimmbaren optischen Systemen

Info

Publication number: DE69826104T2
Application number: DE69826104T
Authority: DE
Inventors: Wayne V. Mountain View Sorin; Douglas M. Los Altos Baney
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 1998-01-14
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2018-10-03
Also published as: EP0930741A2; EP0930741A3; JPH11264943A; DE69826104D1; US5982791A; EP0930741B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein Lichwellen-Kommunikationssysteme und insbesondere optische Systeme mit Faser-Bragg-Gittern, die auf Fluktuationen in einer optischen Trägerwellenlänge reagieren.
Technischer Hintergrund
Lichtwellennetze werden zunehmend verwendet, um schnell Informationen in der Welt zu übertragen. Lichtwellennetze umfassen mehrere Stationen oder Knoten, die durch Waveguides verbunden sind, typischerweise durch optische Fasern. In einer optischen Faser werden Lichtimpulse über große Entfernungen mit minimalem Verlust übertragen. Die herkömmlichen Quellen für Lichtpulse in Lichtwellennetzen sind Laserdioden (LD). An jedem Ende der optischen Fasern in Lichtwellennetzen befinden sich verschiedene Hardwareeinrichtungen, wie Schalter, Verstärker, Multiplexer und Demultiplexer, die für die Funktion der Lichtwellennetze entscheidend sind.
Faser-Bragg-Gitter (FBGs) sind wichtige Bausteine der verschiedenen Lichtwellennetzeinrichtungen. Ein FBG bewirkt eine Rückreflexion von Lichtenergie mit einer bestimmten Wellenlänge in die Richtung, aus der das Licht stammt. Wenn eine Reihe von verschiedenen Wellenlängen in einem Waveguide vorhanden ist, können FBGs als Filter benutzt werden, um Lichtenergie mit einer bestimmten Wellenlänge zu isolieren.
Ein FBG bildet eine periodische Änderung des Brechungsindex entlang eines Kerns eines optischen Waveguides, typischerweise entlang einer optischen Faser. In jeder Periode wird ein Teil der optischen Welle reflektiert, was zu konstruktiver Interferenz führt. Die Stärke der Änderung des Brechungsindex entlang der Gitterperiode und die Länge des FBG sind Faktoren, die den Bereich der Wellenlängen, die reflektiert werden, und die Effizienz der Reflexion bestimmen.
Die Filtereigenschaften und die Vielseitigkeit der FBGs haben dazu geführt, daß FBGs in solchen Einrichtungen verwendet werden, wie in wellenlängenstabilisierten Lasern, Faserlasern, entfernt gepumpte Verstärker, Raman-Verstärker, Wellenlängenkonvertierer, passive optische Netze, Wellenlängen-Multiplexer, Demultiplexer, Add/Drop-Multiplexer, Dispersionskompensatoren und Gittergleichrichter. Ein Add- oder Drop-Multiplexer ermöglicht, ein bestimmtes Signal oder einen Kanal zu einer Gruppe von Kanälen hinzuzufügen oder von diesen abzusondern. Das Hinzufügen und/oder Absondern eines speziellen Kanals ist wichtig, weil optische Daten oft in einem Multiplex-Zustand übertragen werden, bei dem mehrere Kanäle verschiedener Wellenlängen gleichzeitig über eine einzelne optische Faser gesendet werden. Die Verwendung eines Add- und/oder Drop-Multiplexers ermöglicht, einen bestimmten Kanal aus einer Gruppe von zum Beispiel 8, 16 oder möglicher Weise 64 Kanälen herauszugreifen. Ein Dispersionskompensator kompensiert die Zeitverzögerung, die entsteht, wenn sich ein optischer Puls aufgrund seiner verschiedenen Wellenlängen, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fortbewegen, verbreitert.
Ein Beispiel eines konventionellen Add/Drop-Multiplexers 300 ist in 1 gezeigt. Ein Zirkulator mit drei Anschlüssen 302 ist mit einer Eingangsfaser 304, einem Drop-Filter 306 und einer zentralen Faser 308 verbunden. Die zentrale Faser umfaßt vier FBGs 310, 312, 314 und 316 und ist mit einem zweiten Zirkulator mit drei Anschlüssen 318 verbunden, um als Eingang zu wirken. Eine Add-Faser 320 und eine Ausgangsfaser 322 sind ebenfalls mit dem zweiten Zirkulator 318 verbunden. In einem Drop-Betrieb wird ein optischer Träger aus einer Gruppe von optischen Trägern, die von der Eingangsfaser 304 zu der zentralen Faser 308 propagieren, zu dem Zirkulator 302 durch ein entsprechend konstruiertes FBG zurückreflektiert und zu dem Drop-Filter 306 geleitet. In einem Add-Betrieb wird ein optischer Träger aus der Add-Faser 320 über den zweiten Zirkulator 318 in die zentrale Faser eingeführt, wird jedoch zu dem zweiten Zirkulator zur Ausgaben über die Ausgabefaser 322 zurückreflektiert. Die Add/Drop-Module besitzen nicht die Möglichkeit, auf Fluktuationen in der optischen Trägerwellenlänge abgestimmt zu werden. Die FBGs werden für vorbestimmte Wellenlängen der optischen Zielträger hergestellt und es wird keine dynamische Abstimmung versucht.
Es gibt viele Beispiele für die Benutzung von FBGs in Add- und/oder Drop-Multiplexern. Das US-Patent Nr. 5,555,118 von Huber offenbart ein Verfahren zum Entfernen und Einfügen von optischen Trägern in ein optisches Wellenlängenmultiplex (WDM)-Kommunikationssystem, und das US-Patent Nr. 5,600,473, ebenfalls von Huber, offenbart ein optisches Verstärkersystem mit Add/Drop-Multiplexierung. Die Patente von Huber offenbaren die Verwendung von FBGs in derartigen Add/Drop-Multiplexern, die verwendet werden, um optische Kabelfernsehsignale in Kabelfernsehnetzen zu beeinflussen. Sie offenbaren jedoch nicht die Möglichkeiten, die FBGs in Abhängigkeit von Fluktuationen der Wellenlänge des optischen Trägers abzustimmen.
Das europäische Patent Nr. EPO 0730172 A1 von Chawki offenbart ebenfalls einen optischen Add/Drop-Multiplexer, bei dem optische Zirkulatoren und ein photoinduziertes Bragg-Gitter verwendet werden. Die Offenbarung wirkt in sehr ähnlicher Weise wie die Systeme von Huber, um wenigstens ein optisches Signal mit einer vorbestimmten Wellenlänge aus einer Gruppe von Signalen hinzuzufügen (add) und/oder abzusondern (drop). Jedes FBG wird auf eine vorbestimmte Wellenlänge eingestellt, und ist in der Lage, in einen ersten Zustand eingestellt zu werden, in dem das FBG das Signal mit der vorbestimmten Wellenlänge reflektiert, und dabei die Signale mit den andern Wellenlängen transmittiert. Ein oder mehrere FBGs können auch in einen zweiten Zustand gebracht werden, in dem die eingestellten FBGs alle Signale transmittieren. Das Add/Drop-System von Chawki weist zwei Zirkulatoren und vier FBGs auf, wie das in der 1 gezeigte. Signale werden durch den linken Zirkulator abgesondert und durch den rechten Zirkulator hinzugefügt.
Schließlich ist ein Artikel von C. R. Giles „Lightwave Applications of Fieber Bragg Gratings" („Lichwellenanwendungen von Faser-Bragg-Gittern") in Journal of Lightwave Technology, Band 15, Nr. 8, August 1997 veröffentlicht. In dem Artikel werden ein vier Kanal-FBG-Add/Drop-Multiplexer und ein FBG-Dispersionskompensator offenbart. Keine der beiden Einrichtungen stellt ein System zur Verfügung, das es ermöglicht, FBGs abhängig von Fluktuationen in der Wellenlänge des optischen Zielträgers einzustellen.
Das Abgeben von Lichtwellendaten ist in allen oben beschriebenen Dokumenten gleich. Zum Abgeben von Lichtwellendaten in ein optisches Netz wird Licht durch einen Waveguide gepulst. Das Licht wird typischerweise mit einer bekannten Wellenlänge gesendet und digitale Daten werden auf die Trägerwellenlänge moduliert. Die Trägerwellenlänge, die als der optischer Träger bekannt ist, ist am effektivsten, wenn die Trägerwellenlänge bei der Übertragung fest ist. Das Erhalten einer konstanten Trägerwellenlänge ist insbesondere bei Einrichtungen, die FBGs benutzen, wichtig. Wie vorhergehend beschrieben, sind FBGs wellenlängenabhän gig und werden typischerweise so hergestellt, um sie auf einer bestimmten Wellenlänge oder innerhalb eines schmalen Bandes von Wellenlängen zu betreiben.
Leider sind die herkömmlichen Lichtquellen, wie Laserdioden, nicht in der Lage, einen stabilen optischen Träger zu erzeugen, dessen Wellenlänge innerhalb der derzeit gewünschten Toleranzen festgelegt ist. Zum Beispiel können FBGs effektiv ein Signal mit einer Bandbreite von 0,2 nm bei einer einzelnen Wellenlänge von 1550 nm herausfiltern. Wenn daher die Wellenlänge des optischen Trägers von der Bandbreite des FBG abweicht, wird die Filterleistung des FBG erheblich verringert. Dies trifft sogar für wellenlängeneinstellbare FBGs zu, welche die Möglichkeit besitzen, verschieden optische Trägerwellenlängen zu beeinflussen. Wenn die Filterleistung eines FBG verringert ist, läßt die Effizienz der optischen Einrichtungen, wie die der Add/Drop-Multiplexer und der Dispersionskompensatoren, nach. Ein unstabiler optischer Träger kann es ermöglichen, daß der optische Träger unbeabsichtigt durch ein korrekt eingestelltes FBG propagiert. Umgekehrt kann ein unstabiler optische Träger verursachen, daß der optische Träger unbeabsichtigt von einem FBG reflektiert wird.
Es besteht ein Bedarf an einem Verfahren und einem System, das die dynamische eines FaserBragg-Gitters in Abhängigkeit einer variierenden optischen Trägerwellenlänge erlaubt, so daß der optische Träger in optischen Vorrichtungen, wie in Add/Drop-Modulen und Dispersionskompensatoren wirksam gehandhabt werden kann.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Abstimmen eines einstellbaren Faser-Bragg-Gitters in Abhängigkeit von Fluktuation in der Wellenlänge des optischen Trägers. Eine Ausführungsform umfaßt das Einbringen eines modulierten optischen Breitbandsignals in einen Waveguide, der ein Ziel-FBG enthält, und eine andere Ausführungsform umfaßt ein Modulieren eines Verfolgungsgitters und ein Überwachen des optischen Signals, das von dem modulierten Verfolgungsgitter erzeugt wird. Die Ausführungsformen können in verschiedenen optischen Vorrichtungen benutzt werden, sie sind jedoch insbesondere geeignet zur Anwendung in Add- und/oder Drop-Modulen und Dispersionskompensatoren. Die bevorzugte Ausführungsform eines abstimmbaren Systems in einem Add/Drop-Modul umfaßt einen optischen Zirkulator mit drei Anschlüssen, drei optische Fasern, die wahlweise mit dem Zirkula tor verbunden werden, eine Folge von einstellbaren FBGs entlang einer der Fasern, eine Quelle eines breitbandigen optischen Rauschsignals, einen optischen Spektralanalysator und ein FBG-Tuner.
Der optische Zirkulator besitzt einen ersten, zweiten und dritten Anschluß, die jeweils mit einer ersten, zweiten bzw. dritten optischen Faser verbunden sind. Durch Betreiben des Zirkulators empfängt die zweite Faser einen Eingang von optischen Trägern aus der ersten Faser und ist in der Lage, einen oder mehrere optische Träger zu der dritten Faser auszugeben. Ansonsten sind die Fasern jedoch voneinander isoliert. Die einstellbaren FBGs sind entlang der zweiten Faser angeordnet und werden dynamisch eingestellt, wenn detektiert wird, daß sich Übertragungseigenschaften der optischen Zielträger geändert haben. In dieser Ausführungsform wird ein ausgewähltes FBG „grob" eingestellt, um ein als Ziel gesetzten optischen Träger zu reflektieren, und wird dynamisch „fein" eingestellt, um die Effizienz der Rückreflexion des als Ziel gesetzten optischen Trägers zu erhöhen.
Der optische Spektralanalysator (OSA) wird verwendet, um die Übertragungseigenschaften eines Lichtwellensignals zu überwachen. Die Übertragungseigenschaften, die von Interesse sind, sind bevorzugt entweder die Durchlässigkeit oder die Reflektivität als eine Funktion der relativen oder absoluten Wellenlänge.
In einer Ausführungsform erzeugt eine LED oder eine andere geeignete breitbandige Lichtquelle amplitudenmodulierte Prüflichtwellen in dem gleichen Wellenlängenband wie die optischen Träger. Die modulierten Prüfwellenlängen werden in die erste optische Faser bei dem ersten Koppler eingebracht. Die modulierten Prüflichtwellen propagieren durch den Zirkulator und erreichen die zweite optische Faser, welche die dynamisch einstellbaren FBGs umfaßt. Die modulierten Prüflichtwellen werden teilweise von den FBGs reflektiert und teilweise propagieren sie durch die FBGs. Ein kleiner Anteil der optischen Energie der kombinierten Signale der nicht-reflektierten modulierten Prüflichtwellen und der nicht-reflektierten optischen Träger wird aus der zweiten optischen Faser abgezapft. Der abgezapfte Teil des kombinierten Signals wird zu dem OSA geleitet, während der größere Teil der optischen Energie der optischen Träger von der Verfolgungsprozedur unbeeinflußt bleibt.
An dem OSA werden sowohl die modulierten LED-erzeugten Lichtwellen als auch die optischen Träger analysiert. Der OSA trennt die modulierten Prüflichtwellen von den optischen Trägern unter Verwendung herkömmlicher Lock-In-Techniken. Der Zustand des einen oder der mehreren FBGs in Hinblick auf die Effizienz zum Reflektieren eines oder mehrere als Ziel gesetzter optischer Träger wird ermittelt, indem die optische Leistung bei verschiedenen Wellenlängen für die modulierten Prüflichtwellen gemessen wird, die durch die FBGs propagiert sind, und werden mit Zentralwellenlängen der optischen Träger verglichen. Durch Kombinieren der Informationen hinsichtlich der FBG-Zustände mit den Informationen hinsichtlich der Orte der optischen Träger können die FBGs in dem System kontinuierlich eingestellt werden. Das Einstellen der FBGs wird bedarfsweise ausgeführt und wird durch eine Steuerung implementiert.
Ein System, wie vorgehend beschrieben, kann in optischen Vorrichtungen verwendet werden, wie in Add-Modulen, Drop-Modulen, Add/Drop-Modulen oder Dispersionskompensatoren. Der wichtige Vorteil der Erfindung ist, daß eine fluktuierende optische Trägerwellenlänge gegenüber den Positionen der FBGs verfolgt werden kann. Die Verfolgungsinformation kann dann an die Steuerung geliefert werden und die FBGs können in Reaktion auf die Fluktuationen der optischen Trägerwellenlänge eingestellt werden. Ein reagierendes Einstellen der FBGs stellt sicher, daß ein optischer Zielträger effizient aus einer Gruppe von optischen Trägern gefiltert wird. Das reagierende Einstellen ermöglicht außerdem, daß ein optischer Träger durch optische Vorrichtungen, wie durch Add- oder Drop-Module, mit minimalem Verlust propagiert, wenn der optische Träger nicht dafür bestimmt ist, zugefügt oder abgesondert zu werden. Ein anderer Vorteil ist, daß der OSA nicht wellenlängenkalibriert sein muß, da die OSA Unterschiede zwischen modulierten Prüflichtwellen und optischen Trägern vergleicht, anstatt die Wellenlängen von einzelnen optischen Signalen absolut zu bestimmen.
In einer alternativen Ausführungsform eines optischen Systems, wie ein Add/Drop-Modul, können optische Träger nachverfolgt werden, unter Verwendung eines FBG als ein Verfolgungsgitter. Das Verfolgungs-FBG ist von einem Standartfilter-FBG unterscheidbar, da das Verfolgungs-FBG eine schmalere Bandbreite aufweist, einen etwas breiteren Einstellbereich aufweist und absichtlich weniger effizient beim Erzeugen von Reflexionen ist. Das Verfolgungsgitter wird ebenfalls amplituden- oder frequenzmoduliert, so daß das reflektierte Signal von einem Empfänger erkannt werden kann. Um den optischen Träger in dieser Ausführungsform zu verfolgen, wird das Verfolgungsgitter so eingestellt, daß ein kleiner Teil der optischen Energie des optischen Zielträgers reflektiert wird. Das Zielsignal wird durch einen Zirkulator und in einen Empfänger, der in einer dritten Faser angeordnet ist, reflektiert. Der Empfänger kann die speziell modulierten Signale aus dem Verfolgungsgitter überwachen und das Zentrum des optischen Trägerkanals bestimmen. Durch kontinuierliches Verfolgen des optischen Trägers kann das zugehörige Filter-FBG entsprechend eingestellt werden, um effizient einen fluktuierenden optischen Träger zu reflektieren oder durchzulassen.
Die optischen Systeme der vorliegenden Erfindung können zusätzliche Merkmale oder alternative Ausführungsformen umfassen. Zum Beispiel kann ein ebenes Glas als Waveguide anstelle der optischen Fasern benutzt werden. FBGs können innerhalb des ebenen Glases durch Behandlung des Glases ausgebildet werden, wie durch selektives Ionisieren. In einer anderen Ausführungsform werden eine Abfolge von FBGs mit verschiedenen Zielwellenlängen ursprünglich auf der gleichen optischen Faser ausgebildet, statt auf unterschiedlichen Faserabschnitten, die nachfolgend miteinander verbunden werden, um eine einzelne Faser zu bilden. In einer anderen Ausführungsform werden die FBGs unter Verwendung von Laserlicht oder Hochfrequenzinduktion abgestimmt. Schließlich wird ein Add- und/oder Drop-Modul offenbart, das einen Bypass-Modus aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Add/Drop-System aus dem Stand der Technik, bei dem Zirkulatoren und FBGs benutzt werden.
2 ist eine Darstellung einer herkömmlichen optischen Faser.
3 ist eine Darstellung eines Drop-Moduls, bei dem eine LED-Wellenlängeverfolgung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
4 ist eine Darstellung des Leistungsspektrums modulierter LED-Wellenlängen, die aus einem System mit sechs Bragg-Gittern empfangen werden.
5 ist eine Darstellung des Leistungsspektrums von sechs optischen Trägern in einem WDM-Signal.
6 ist eine Darstellung eines Add-Moduls, bei dem eine LED-Wellenlängenverfolgung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
7 ist eine Darstellung einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine Darstellung einer alterativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine Darstellung einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine Darstellung einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein Verfahren zum Verfolgen eines optischen Trägers in einem Add- und/oder Drop-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.
12 ist ein ebenes Glas mit FBGs gemäß der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine Darstellung eines Systems zum Einstellen eines FBG unter Verwendung von Laserlicht gemäß der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine Darstellung eines Systems zum Einstellen eines FBG unter Verwendung von Hochfrequenzinduktion gemäß der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine Darstellung eines Drop-Moduls mit einem Bypass-Modus gemäß der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Mit Bezug auf die 2 und 3 werden Lichtimpulse zu einer Eingangsfaser 12 eines Lichtwellensystems, wie einem Drop-Multiplexer 20, von einer Lichtquelle (nicht gezeigt), wie einem Laser, geliefert. Derzeit wird Licht aus einer solchen Quelle nicht zwangsläufig mit einer Präzision bereitgestellt, die für eine Verarbeitung mit hoher Effizienz erforderlich ist. Das bedeutet, die Wellenlänge (d. h. die Frequenz) eines optischen Trägers, der von einem Laser erzeugt wird, kann von der Nominalwellenlänge während seiner Lieferung entlang einer optischen Faser 12 abweichen. Wenn die Wellenlänge eines optischen Trägers von der Nominalwellenlänge abweicht, kann die Filterfähigkeit eines FBG erheblich reduziert werden und demzufolge die Funktion einer optischen Einrichtung, wie eines Add/Drop-Multiplexers oder eines Dispersionskompensators, der ein FBG verwendet, negativ beeinflußt werden. Im Unterschied zu herkömmlichen Systemen ermöglicht das Verfahren und das System der vorliegenden Erfindung, daß die Fluktuationen in einem optischen Träger kontinuierlich in zum Beispiel einem Add-Multiplexer, einem Drop-Multiplexer, einem Add/Drop-Multiplexer oder einem Dispersionskompensator verfolgt werden. Informationen, die aus der kontinuierlichen Verfolgung des optischen Signals erhalten werden, werden zum Einstellen des geeigneten FBG angewandt, um einen optischen Träger mit der gewünschten Wellenlänge zu reflektieren.
Das erste Element des bevorzugten Drop-Multiplexers ist der Waveguide. 2 ist eine Darstellung eines Standartwaveguides in der Form einer optischen Faser 12. Die Erfindung kann jedoch in Systemen benutzt werden, in denen andere Arten von Waveguides, wie das behandelte Glas der 12, eingesetzt werden. Die optische Faser 12 der 2 besitzt einen zylindrischen Kern 14, der aus dotiertem Glas hergestellt ist. Der Kern ist besonders behandelt, um einen Durchgang zur Verfügung zu stellen, durch den Lichtwellen wandern. Der Kern ist von einem Glasmantel 16 umgeben. Der Glasmantel hilft beim Führen der Lichtwellen. Das Glas in der Hülle besitzt einen geringeren Brechungsindex, als der des Kerns. Licht, das entlang des Faserkerns propagiert, wird an der Grenzfläche zwischen dem Kern und der Hülle zu dem Kern umgelenkt, da der Kern den höheren Brechungsindex aufweist.
Die äußere Schicht der optischen Faser ist eine Ummantelung 18. Die Ummantelung der optischen Faser schützt den Kern und die Hülle gegenüber der Umgebung. Eine Gruppe von optischen Fasern wird üblicherweise zusammengebündelt, um ein faseroptisches Kabel herzustellen. In einem faseroptischen Kabel verhindert die Ummantelung außerdem, daß Licht aus den gebündelten Fasern von Signalen eines anderen gestört wird.
Obgleich ein Waveguide in der Form einer optischen Faser beschrieben wurde, können andere Waveguides benutzt werden, wie der Waveguide 194 der 12, oder eine Faser mit thermisch ausgezogenem Kern (TEC), bei der ein Kern an seinen gegenüberliegenden Enden ausgezogenen ist.
Bezugnehmend auf die 3 wird bei einem Drop-Multiplexer 20 in der bevorzugten Ausführungsform ein optischer Zirkulator mit drei Anschlüssen 23 als eine gerichtete optische Übertragungseinrichtung verwendet. Die Funktion des Zirkulators ermöglicht optischen Trägern, nur in gewünschten Richtungen durchzutreten. Optische Träger, die sich in der optischen Faser 12 bewegen, werden in den optischen Zirkulator durch den ersten Anschluß eingespeist. Die optischen Träger propagieren durch den Zirkulator zu dem zweiten Anschluß und in die zweite optische Faser 26. Von der zweiten optischen Faser 26 wird zu Zwecken der Darstellung angenommen, daß sie sich von dem Zirkulator 22 zu dem Ausgangspunkt 23 erstreckt. Der Zirkulator isoliert die optischen Träger, die in der zweiten optischen Faser propagieren, vor einem Propagieren zu der ersten Faser. Dagegen leitet der Zirkulator optische Träger aus der zweiten Faser zu der dritten Faser 28, verhindert jedoch den Austausch von optischen Trägern in umgekehrter Richtung.
Es kann auch ein Optokoppler benutzt werden, um optische Träger zwischen den Fasern zu übertragen. Der Optokoppler kann benutzt werden, um in Verbindung mit anderen Einrichtungen ein Signal zu einer ersten Faser 12 hinzuzufügen oder von dieser abzusondern. Der Optokoppler besitzt nicht die gerichteten Eigenschaften des Zirkulators, da er Signalen ermöglicht, sich in beiden Richtungen zu bewegen. Daher werden Koppler oft in Verbindung mit Isolatoren verwendet, die die Bewegung von Licht in nur eine Richtung zulassen. Obgleich Optokoppler einige unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, können sie benutzt werden, um alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu bilden.
Wie vorhergehend beschrieben, legt ein FBG eine periodische Änderung des Brechungsindex entlang eines Kerns eines optischen Waveguides fest. Das spezielle Design jedes FBGs bestimmt die Zielwellenlänge des Lichts, welches das FBG in der Lage ist, zu reflektieren. In 3 sind sechs FBGs 30, 32, 34, 36, 38 und 40 in einer Abfolge dargestellt. Die sechs FBGs besitzen alle unterschiedliche Zielwellenlängen.
Die sechs FBGs 30–40 sind alle wellenlängeneinstellbar. Ein wellenlängeneinstellbares FBG ist eines, bei dem die Reflexionseigenschaften des FBG verändert werden können, so daß das FBG optische Träger über einen Bereich von Wellenlängen reflektiert. Das Einstellen eines FBG kann in verschiedenen Weisen ausgeführt werden. Herkömmliche Einstellsysteme 44 umfassen piezoelektrische Einrichtungen, um FBG mechanisch einzustellen, oder Tempera tursteuereinrichtungen, um FBGs thermisch einzustellen. Bei piezoelektrischen Einrichtungen wird eine mechanische Spannung oder Verzerrung an das FBG angelegt, um die reflektierten Wellenlängen des FBG zu verändern. Ein Variieren der Temperatur eines FBG verändert die Zielwellenlänge eines FBG in Verbindung mit den Themperaturausdehnungskoeffizient des FBG. Das Anlegen von Wärme durch Widerständen ist ein üblicher Weg, um ein FBG einzustellen.
Eine LED 48 in 3 ist eine herkömmliche LED. Die LED erzeugt ein breitbandiges optisches Signal. Die LED, die in der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, wird so moduliert, daß das LED-Signal von den optischen Trägern unterschieden werden kann. Obgleich die LED als mit der optischen Eingangsfaser 12 gekoppelt gezeigt ist, kann die LED auch in anderen Orten, wie mit der optischen Faser 26, gekoppelt werden. Als eine Alternative zu einer LED kann auch ein einstellbarer Laser ein ähnliches, breitbandiges, optisches Signal zur Verfügung stellen.
Ein optischer Spektralanalysator (OSA) 50 kann ein einfacher OSA mit minimalen Kalibrierungsrnöglichkeiten sein, der in der Lage ist, verschiedene Übertragungseigenschaften eines Lichtwellensignals zu überwachen. Die gemessenen Eigenschaften, die in der Erfindung von Interesse sind, sind das Durchlassvermögen und die Reflektivität als Funktion der Wellenlänge. Die Ausgaben aus dem OSA werden über eine elektrische Verbindung 51 übertragen.
Die Funktionsweise des Wellenlängenverfolgungssystems in einem Drop-Modul wird in Bezug auf die 3-6 beschrieben. Bezugnehmend auf 3 erzeugt die LED 48 modulierte Prüflichtwellen. Die Prüflichtwellen werden in die optische Faser 12 an einem ersten schwachen (1–5%) Koppler 52 eingefügt. Die modulierten LED-Prüferlichtwellen propagieren durch den Zirkulator 22 und in die zweite optische Faser 26. Die modulierten LED-Prüflichtwellen laufen dann an den FBGs vorbei und ein kleiner Teil der kombinierten Signale (d. h. 1–5%) der modulierten LED-Prüflichtwellen und der nicht-reflektierten optischen Träger werden aus der zweiten optischen Faser abgezapft. Das Abzapfen in der zweiten optischen Faser wird unter Verwendung eines zweiten Kopplers 54 erreicht. Der abgezapfte Teil des kombinierten Signals wird dann zu dem OSA geleitet, während der größere nicht abgezapfte Teil weiter zu herkömmlichen übertragenden oder signalverarbeiteten Einrichtungen führt.
Bei dem OSA 50 werden die Wellenlängen von sowohl den modulierten Prüflichtwellen, als auch der optischen Träger überwacht. Der OSA separiert die modulierten LED-Prüflichtwellen von den optischen Trägern unter Verwendung herkömmlicher Techniken, z.B. mit einer Lock-In-Technik. In 4 ist eine Darstellung des Leistungsspektrums der modulierten Prüflichtwellen 56, die an dem OSA empfangen werden. Die Täler 58 in dem Leistungsspektrum stellen die Positionen als Wellenlänge der sechs FBGs 30–40 der 3 dar. Die Reflexionsbedingungen der FBGs werden durch die Täler bestimmt, weil die Täler die Positionen darstellen, an denen die breitbandmodulierten Prüflichtwellen von den sechs FBGs zurückreflektiert werden.
5 ist eine Darstellung des Leistungsspektrums der sechs optischen Träger 60 in einem Wellenlängenmultiplexsignal (WDM), wie an dem OSA gemessen. Die Peaks 62 stellen optische Träger dar, die von FBGs nicht zurückreflektiert wurden. Die Abfolge der zwei kleinen Täler 64 stellt die Wellenlängen dar, an denen optische Träger durch die FBGs zurückreflektiert wurden. Die 4 und 5 können zusammen betrachtet werden, um zu sehen, wie sich die FBG-Einstellung mit der Signalübertragung in Beziehung steht. An der Wellenlängenposition 1 ist ein FBG auf einen optischen Träger eingestellt. Dadurch gelangt der optische Träger nicht zu dem OSA und wird stattdessen zurückreflektiert. An der Position 2 ist ein optischer Träger vorhanden, das entsprechende FBG ist jedoch etwas von der optischen Frequenz des optischen Trägers verstimmt, wodurch es dem optischen Träger ermöglicht wird, durch den Koppler 54 und damit zu dem OSA durchzutreten. An den Positionen 3 und 6 sind die entsprechenden FBGs auf die optischen Träger abgestimmt und die optischen Träger werden zurückreflektiert. An den Positionen 4 und 5 sind die entsprechenden FBGs nicht auf die optischen Träger eingestellt und die optischen Träger gelangen zu dem OSA.
Um einen optischen Träger wirksam zu filtern, der über die Zeit fluktuiert, ist es notwendig, die Fluktuation des optischen Trägers zu verfolgen und die FBGs wie benötigt einzustellen. In dem System, das in den 3-5 beschrieben ist, können die optischen Trägersignale mit dem OSA unter Verwendung einer DC-Detektion verfolgt werden. Die Ergebnisse der Verfolgung entsprechen der 5. Die reflektierte Wellenlänge der FBGs kann auch mit einem OSA durch Überwachen des modulierten LED-Prüflichts bestimmt werden. Durch Kombinieren des Feedbacks, das sich auf die optische Trägerwellenlänge und die FBG-Reflexionswellenlänge bezieht, können die FBGs kontinuierlich durch ein herkömmliches Einstellsystem 44 wie benötigt eingestellt werden. Da das System in Abhängigkeit zu einem Vergleich der optischen Trägerwellenlänge mit der FBG-Reflexionswellenlänge eingestellt wird, ist die Kalibrierung des OSA zur Bestimmung tatsächlicher Wellenlängenmessungen unkritisch.
In alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann ein zusätzliches OSA an einer dritten optischen Faser 28 des Zirkulators 22 benutzt werden, wenn die transmitierte optische Energie der nicht-reflektierten optischen Träger zu gering ist, um eine verläßliche Analyse durch das OSA 50 in der Anordnung der 3 sicherzustellen. In einer anderen Ausführungsform kann ein einzelner OSA zwischen der zweiten Faser 26 und der dritten Faser 28 aufgeteilt werden, indem eine Überwachungsfaser aus jeder der zwei Fasern 26 und 28 ausgekoppelt wird und ein Schalter mit den zwei Überwachungsfasern verbunden wird. Der Schalter wird dann zwischen Zurück und Vor getauscht, um entweder die zweite Faser oder die dritte Faser zu überwachen. In einer anderen Ausführungsform kann der OSA in die zweite Faser 26 eingebaut werden.
Die Erfindung kann auch bei einem Add-Modul angewandt werden. 6 ist eine Darstellung eines Add-Moduls 70 mit einer Wellenlängeverfolgung unter Verwendung einer modulierten LED-Prüflichtwellenquelle 82 und eines OSA 80. Im Betrieb wird ein optischer Träger durch eine dritte optische Faser 72 hinzugefügt und ein breitbandiges LED-Prüflichtwellensignal wird durch einen Koppler 90 in eine zweite optische Faser 74, die FBGs enthält, eingefügt. Die LED-Prüflichtwellen, zusammen mit einer Gruppe von optischen Trägern, gelangen durch den Zirkulator 76 zu einer ersten optischen Faser 84. Eine Probe der LED-Lichterwellen und der optischen Träger wird dann an dem OSA-Koppler 78 abgezapft. Der OSA überwacht die zentralen Wellenlängen der optischen Träger und die Zielwellenlängen der FBGs. Durch Vergleichen der zentralen Wellenlängen der optischen Träger und der Zielwellenlängen der FBGs kann die Steuerung 88 die FBGs so einstellen, wie es benötigt wird, um einzelne optische Träger zu reflektieren oder durchzulassen.
Obgleich die Add- und Drop-Module separat beschrieben wurden, können die zwei Module kombiniert werden, um ein Add- und Drop-Modul mit einer Wellenlängenverfolgung zu bilden. In einem Add- und Drop-Modul kann eine LED und ein OSA verwendet werden, oder es können mehr als eine LED und mehr als ein OSA verwendet werden. In einem kombiniertem Add/Drop-Modul kann ein Isolator zwischen Add- und Drop-FBGs benötigt werden, um zu vermeiden, daß Add-Signale mit dem Drop-Anteil des Moduls interferieren und um zu verhindern, daß Resonanzräume zwischen den FBGs auftreten. Zusätzlich zu Add- und Drop-Modulen können die in Bezug auf die 3 und 6 beschriebenen Vorrichtungen bei Dispersionskompensatoren verwendet werden. Dispersionskompensatoren mit FBGs verwenden die wellenlängenabhängige Zeitverzögerung, die bei einer Reflexion optischer Träger erzeugt wird, um die Zeitdispersion individueller optischer Pulse in WDM-Signalen auszugleichen. Ein Einstellen der FBGs in Abhängigkeit von Fluktuationen der Wellenlängen der einzelnen optischen Träger, die das WDM-Signal ausmachen, ermöglicht eine genauere Zeitverzögerungsberichtigung.
7 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Drop-Moduls 92, bei der eine andere Technik zum Verfolgen der optischen Träger verwendet wird. Das Drop-Modul besitzt eine optische Eingangsfaser 91, einen Zirkulator 96 und eine optische Ausgangsfaser 97. Anstelle der Verwendung modulierter LED-Prüflichtwellen, um die optischen Träger zu verfolgen, wird in dieser Ausführungsform ein Verfolgungs-FBG 94 benutzt. Ein Verfolgungs-FBG ist von einem Standardfilter-FBG verschieden, da das Verfolgungs-FBG eine engere Bandbreite aufweist, einen etwas größeren Einstellbereich aufweist und absichtlich weniger wirksam hinsichtlich des Einführens von Reflexionen ist. Die Reflektivität des Verfolgungsgitters wird auch amplituden- oder frequenzmoduliert, so daß das reflektierte Signal in einem Empfänger identifiziert werden kann. Die Modulationstechnik wird auch als „Rasters" („dithering") bezeichnet. Obgleich nur ein Verfolgungsgitter und ein Filtergitter zu Beschreibungszwecken gezeigt sind, können zusätzliche Filtergitter und Verfolgungsgitter hinzugefügt werden, um breitere Bereiche von Signalen zu handhaben.
Um einen optischen Träger in dieser Ausführungsform zu verfolgen, wird das gerasterte Verfolgungsgitter stufenweise über die gesamte Bandbreite des optischen Trägersignals durchgefahren. Ein stufenweises Einstellen des Verfolgungsgitters über die gesamte Bandbreite des optischen Trägers bewirkt, daß ein kleiner Anteil des optischen Trägers über die gesamte Bandbreite des optischen Trägers reflektiert wird. Das Zielsignal wird in einer modulierten Form durch den Zirkulator 96 und in den Empfänger 98, der entlang der dritten optischen Faser 100 angeordnet ist, reflektiert. Der Empfänger überwacht das speziell modulierte Signal aus dem Verfolgungsgitter 94. Das Zentrum des optischen Trägersignals wird aus dem überwachten Signal bestimmt, das aus dem gerasterten Signal erzeugt wird. Durch ein kontinuier liches Verfolgen des optischen Trägers kann das zugehörige Filter-FBG 102 dynamisch einstellt werden, um effizient einen fluktuierenden optischen Träger zu reflektieren oder durchzulassen.
Die Reflexionswellenlänge des Filter-FBG kann in einer Steuerung 104 durch Zugreifen auf eine Nachschlagtabelle für die Wellenlänge gegen die Temperatur oder die Wellenlänge gegen die Dehnung bestimmt werden. Alternativ kann in die Reflexionswellenlänge des Filter-FBG bei bekanntem Verhältnis von Wellenlänge zu Temperatur oder Wellenlänge zu Dehnung für das Verfolgungs-FBG 94 und unter Verwendung der Übereinstimmung zwischen dem Filter-FBG und dem Verfolgungs-FBG zum Ermitteln der Reflexionswellenlänge des Filter-FBG bestimmt werden.
Die Steuerung 104 wird verwendet, um das dynamische Einstellen des Filter-FBGs 102 auszuführen. Die Steuerung ändert die Temperatur des FBG beispielsweise durch Ändern des Stroms durch einen thermoelektrischen Kühler. Die Temperaturänderung wird mit einem Thermistor überwacht.
8 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Add-Moduls 106, bei dem die Verfolgungsgitter-Technik zum Verfolgen eines fluktuierenden optischen Trägers verwendet wird. In dieser Ausführungsform wird der optische Träger zu einem Zirkulator 107 durch eine dritte Faser 108 geleitet. Der Zirkulator überträgt den optischen Träger zu einer zweiten Faser 110 mit FBGs 112 und 114. Das erste FBG ist ein Verfolgungsgitter 112 und das zweite FBG ist ein Filtergitter 114. Das Verfolgungsgitter wird zur Reflexion in eine kleine Probe des optischen Zielträgers eingestellt. Der reflektierte Teil gelangt durch eine erste Faser 116, und eine kleine Probe wird über einen Koppler 120 zu einem Empfänger 118 abgezapft. Der Empfänger wertet das gerasterte Verfolgungssignal aus, und eine Gittersteuerung 122 kann das Filter-FBG in Abhängigkeit der Informationen aus dem Empfänger einstellen. Das Verfolgungsgitter kann kontinuierlich einen optischen Träger zu Zeitintervallen verfolgen, die es einem Einstellgitter ermöglichen, in Übereinstimmung mit den Fluktuationen in dem optischen Träger zu fluktuieren.
In 9 ist eine Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Drop-Moduls 124 mit einem Verfolgungssystem einer optischen Trägerwelle unter Verwendung eines Verfolgungsgitters. Die Ausführungsform umfaßt drei optische Fasern, die mit einem Zirkulator 138 verbunden sind. Eine zweite Faser 126 besitzt ein moduliertes Verfolgungsgitter 128 und ein Filtergitter 130, wobei beide Gitter einstellbare FBGs sind. Ein Optokoppler 132 ist mit der dritten Faser 134 verbunden, und ein Empfänger/Steuer-Mechanismus 136 ist mit dem Koppler und dem einstellbaren Filter-FBG 130 verbunden. Im Betrieb werden optische Träger durch die erste Faser 140 und in die zweite Faser eingegeben. Das Verfolgungsgitter in der zweiten Faser reflektiert einen kleinen Teil der optischen Zielwellenlänge zurück zu dem Zirkulator 138 und in die dritte Faser 134. An dem Koppler 132 in der dritten Faser wird eine kleine Probe (typischerweise 1–5%) des optischen Trägersignals abgezapft und zu dem/der Empfänger/Steuerung 136 gesendet. Der/die Empfänger/Steuerung 136 verarbeitet das Signal und ermittelt das Wellenlängenzentrum des optischen Trägers. Wenn das Wellenlängenzentrum des optischen Trägers bekannt ist, kann die Steuerung das Filter-FBG einstellen. Das Filter-FBG wird typischerweise so eingestellt, daß entweder der optische Träger vollständig reflektiert wird oder der optische Träger vollständig durchgelassen wird.
10 ist eine Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Drop-Moduls 142 mit einem optischen Wellenlängen-Verfolgungssystems. Die Ausführungsform umfaßt drei optische Fasern, die mit einem Zirkulator mit drei Anschlüssen 144 verbunden sind. Eine zweite Faser 146 enthält ein Filtergitter 148. Eine Verfolgungsfaser 150 und ein Verfolgungsgitter 156 sind mit der ersten Faser 152 gekoppelt. Im Betrieb zapft der Koppler 154 an der ersten Faser eine kleine Probe des optischen Trägersignals ab. Der optische Träger wird durch das Verfolgungsgiter entlang der Verfolgungsfaser zurückreflektiert. Eine Empfänger/Steuerung 158 ist mit der Verfolgungsfaser verbunden. Der Empfänger verarbeitet das Signal und bestimmt das Wellenlängenzentrum des optischen Trägers. Wenn das Wellenlängenzentrum des optischen Trägers bekannt ist, kann die Steuerung das Filter-FBG einstellen. Da die Verfolgungsfaser von dem optischen Hauptträgersignal getrennt ist, braucht das Verfolgungsgitter nicht speziell moduliert werden, um von dem Empfänger erkannt zu werden.
11 zeigt ein Verfahren zum Übertragen eines optischen Trägers. Der erste Schritt 162 in dem Verfahren dient zum Bereitstellen einer ersten gerichteten optischen Übertragungsvorrichtung mit wenigstens drei optischen Anschlüssen für die Eingabe und Ausgabe einer Gruppe von optischen Trägern. Der nächste Schritt 164 dient zum Bereitstellen von wenigstens drei optischen Übertragungswegen, wobei die drei optischen Übertragungswege jeweils mit den drei optischen Anschlüssen der gerichteten optischen Übertragungsvorrichtung verbunden werden. Der nächste Schritt 166 dient zum optischen Verbinden von wenigstens einem ein stellbaren Gitter mit einer der optischen Übertragungswege. Das einstellbare Gitter besitzt die Fähigkeit, eine ausgewählte optische Wellenlänge zu reflektieren. Der nächste Schritt 168 dient zum Eingeben eines optischen Trägers entlang eines ersten optischen Übertragungsweges und in die erste gerichtete optische Übertragungsvorrichtung. Der erste optische Übertragungsweg ist einer der drei vorhergehend bestimmten optischen Übertragungswege. Der nächste Schritt 170 dient zum Ausgeben des optischen Trägers aus der ersten gerichteten optischen Übertragungsvorrichtung entlang eines zweiten optischen Übertragungsweges, wobei der zweite optische Übertragungsweg optisch mit wenigstens einem einstellbaren Gitter verbunden ist. Der nächste Schritt 172 dient zum Verfolgen von wenigstens einer Übertragungseigenschaft des optischen Trägers. Der letzte Schritt 174 dient zum dynamischen Einstellen des einstellbaren Gitters in Abhängigkeit der Daten, die aus der Verfolgung der Übertragungseigenschaft des optischen Trägers erhalten wurden. Das Gitter wird so abgestimmt, daß der optische Träger zurückreflektiert wird und aus einer Gruppe von optischen Trägern abgesondert, zu einer Gruppe von optischen Trägern hinzugefügt oder die zeitliche Form der Pulse auf dem optischen Träger angepaßt wird, um die Wellenlängendispersion zu kompensieren.
Ein Problem, das mit der Verwendung von FBGs in optischen Systemen einhergeht, ist der Hüllenverlust. Bezugnehmend auf 2 wird ein Hüllenverlust verursacht, wenn Licht, das von FBGs reflektiert wird, aus dem Kern der optischen Faser in die Hülle der Faser einkoppelt. Das Licht in der Hülle koppelt dann zurück in den Kern und interferiert mit dem ursprünglichen Licht, das sich in dem Kern bewegt. Um den Hüllenverlust zu kontrollieren, werden Absorptionsringe in der Hülle der Faser ausgebildet. Die Absorptionsringe werden durch Hinzufügen von Dotierungssubstanzen zu der Hülle gebildet. Die Dotierungssubstanzen in der Hülle verhindern, daß Licht aus der Hülle zurück in die Faser gelangt.
Ein "Waveguide" ist hierin als eine Struktur definiert, die einen Übertragungsweg für Lichtwelleninformationsübertragungen festlegt. Obgleich optische Fasern die bevorzugten Waveguides sind, gibt es andere Waveguides, die in Add- und/oder Drop-Modulen für Lichtwellen des vorangehend beschriebenen Typs benutzt werden können. Ein Beispiel eines alternativen Waveguides ist ein ebenes Glas. Bezugnehmend auf 12 kann ein ebenes Glas 194 verwendet werden, um Lichtwellen zu lenken, indem ein Ionisationsmuster bereitgestellt wird, das einen Übertragungsweg 197 durch Ändern des Brechungsindex des Glases entlang dem Übertragungsweg festlegt. Gitter 196 können innerhalb des ebenen Glases gebildet werden.
Die Gitter werden intern in der Glasstruktur ausgebildet und besitzen ähnliche Eigenschaften, wie Gitter in optischen Fasern.
FBGs, die in optischen Fasern ausgebildet sind, werden herkömmlicherweise in einem Verfahren hergestellt, bei dem mehrere FBGs mit der gleichen Zielwellenlänge auf einer einzelnen optischen Faser ausgebildet werden. Die einzelne optische Faser wird dann in einzelne FBG-Fasersegmente geschnitten. Um eine Faser mit FBGs mit unterschiedlichen Zielwellenlängen zu bilden, wie das in 3 gezeigte Modul, werden separat hergestellte FBG-Fasersegmente miteinander verbunden, um eine durchgängige Faser mit verschiedenen FBGs zu erzeugen. In einer alternativen Ausführungsform eines Add/Drop-Moduls können FBGs mit unterschiedlichen Zielwellenlängen auf einer einzelnen Faser gebildet werden. Durch Bilden der FBGs auf einer einzelnen Faser können die Übertragungsverluste, die durch Verbinden von FBGs auf einer einzelnen Faser erzeugt werden, verringert werden.
Herkömmliche Verfahren zum Einstellen von FBGs umfassen piezoelektrisches Komprimie- ren und thermisches Widerstandserwärmen. Beide dieser herkömmlichen Verfahren können in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewandt werden. Zusätzlich zu den herkömmlichen Verfahren können alternative Verfahren angewandt werden. Zwei alternative Einstellverfahren umfassen die Verwendung von Laserlicht und Hochfrequenzinduktion.
Die Verwendung von Laserlicht zum Einstellen eines FBG wird mit Bezug auf die 13 beschrieben. 13 zeigt eine optische Faser 98 mit einem FBG 200, das innerhalb der optischen Faser ausgebildet ist. Die optische Faser weist ein ringförmiges thermisch leitendes Material 202 auf, das um die optische Faser an dem Punkt angeordnet ist, an dem sich das FBG befindet. Ein Laserlicht 204 wird anschließend systematisch auf den Bereich der Faser zugeführt, der das Gitter enthält. Das Laserlicht erzeugt beim Auftreffen auf das thermisch leitende Material Wärme. Die Intensität des Laserlichts, das an dem Bereich der Faser zugeführt wird, der das Gitter enthält, beeinflußt direkt die Temperatur des Gitters, wodurch umgekehrt die Zielwellenlänge des Gitters beeinflußt wird. Laserlicht kann mit einer hohen Genauigkeit zugeführt werden, und die Laserlichtdosis kann kalibriert werden, um eine entsprechende Temperatursteuerung bereit zu stellen.
Die Verwendung von Hochfrequenzinduktion zum Einstellen eines FBG wird mit Bezug auf 14 beschrieben. 14 zeigt das Äußere einer optischen Faser 206 mit einem in der Faser ausgebildeten FBG. Ein ringförmiges Band 208 eines thermisch leitenden Materials ist um die Ummantelung der Faser an dem Ort des FBG angeordnet. Ein leitender Draht 210 wird dann um das Band des leitenden Materials gewickelt. Eine Spannung wird an den leitenden Draht angelegt, und eine Hochfrequenzinduktion erzeugt thermische Energie aufgrund der Verluste von I²R entlang des thermisch leitenden Bandes, wodurch die FBGs eingestellt werden.
Eine andere Ausführungsform eines Drop-Moduls ist in 15 gezeigt. 15 stellt ein Drop-Modul mit einer Bypass-Möglichkeit dar. Das System besitzt eine Eingabefaser 212, eine Drop-Faser 214, eine Bypass-Faser 216, eine Gitterfaser 218, eine Ausgabefaser 220, eine Abfolge von FBGs 222, und einen Schalter 224. Im Betreib propagiert ein optischer Träger durch die Eingangsfaser. Wenn der Schalter in Kontakt mit der Gitterfaser 218 ist, gelangen die optischen Träger durch die Gitterfaser und propagieren entweder zu der Ausgangsfaser 220, oder sie werden durch die Drop-Faser 214 von einem bestimmten Gitter zurückreflektiert. Wenn der Schalter in Kontakt mit der Bypass-Faser ist, gelangen die optischen Träger durch die Bypass-Faser direkt zu der Ausgangsfaser. Die Bypass-Ausführungsform ermöglicht, daß eine Gruppe von FBGs vollständig umgangen werden, falls ein Problem in einem FBG auftritt oder falls die FBGs einer Reparatur oder einer Ersetzung bedürfen. Die Ausführungsform mit dem Bypass-Modus kann sowohl auf Add-Module als auch auf Drop-Module angewandt werden.

Claims

Wellenlängen-Verfolgungs- und Einstell-System, das Folgendes umfaßt: einen optischen Weg (26; 84; 97; 116; 126; 146) mit einem angeschlossenen Eingang, um einen optischen Träger mit einer Nominalwellenlänge aufzunehmen; ein einstellbares Gitter (30; 102; 114; 130; 148), das entlang des optischen Wegs ausgebildet ist, wobei das einstellbare Gitter abstimmbar ist, um selektiv den optischen Träger mit der Nominalwellenlänge zu reflektieren, gekennzeichnet ist durch eine Reflexionsüberwachung (50; 80; 98; 118; 136; 158) zum Überwachen einer Reflexionseigenschaft des optischen Wegs in Echtzeit und eine Gitterabstimmvorrichtung (44; 88; 104; 122; 136; 158), die auf die Reflexionsüberwachung regiert, zum dynamischen Abstimmen des einstellbaren Gitters, um Wellenlängenfluktuationen des optischen Trägers gegenüber der Nominalwellenlänge zu kompensieren.
System nach Anspruch 1, bei dem die Reflexionsüberwachung Folgendes umfaßt: einen modulierten optischen Signalgenerator (48; 82), der mit ein dem optischen Weg (26; 84) optisch verbunden ist, um ein moduliertes optisches Signal in den optischen Weg in Kombination mit dem optischen Träger einzuspeisen, und einen optischen Spektralanalysator (50; 80), der mit dem optischen Weg optisch verbunden ist, um den optischen Träger und die Reflexion der einstellbaren Gitter zu überwachen; wobei die Reflexionseigenschaft repräsentativ für eine in Echtzeit reflektierte Wellenlänge des modulierten optischen Signals ist.
System nach Anspruch 2, bei dem der optische Spektralanalysator einen Ausgang (51) zum Ausgeben eines Signals aufweist, das repräsentativ für eine Echtzeitmessung der Wellenlänge des optischen Trägers gegenüber einer Echtzeitmessung der Reflexion des einstellbaren Gitters als eine Funktion der Wellenlänge ist.
System nach Anspruch 1, bei dem die Reflexionsüberwachung ein moduliertes Verfolgungsgitter (94; 112; 128; 156) aufweist, das auf eine kontinuierliche Abstimmung in Bezug auf eine Wellenlängenreflexion anspricht, um einen Wellenlängenbereich zu definieren, der die Nominalwellenlänge des optischen Trägers umfaßt, wobei die Reflexionseigenschaft repräsentativ für ein moduliertes Verfolgungssignal ist, das von dem modulierten Verfolgungsgitter reflektiert wird.
System nach Anspruch 4, bei dem die Reflexionsüberwachung einen Empfänger (98; 118; 136; 158) umfaßt, der angeschlossen ist, um das modulierte Verfolgungssignal von dem modulierten Verfolgungsgitter zu empfangen.
Verfahren zum Übertragen eines optischen Trägers mit folgenden Schritten: Bereitstellen (162) einer gerichteten optischen Übergabeeinrichtung (22; 76; 96; 107; 138; 144) mit wenigstens drei optischen Anschlüssen für die Eingabe und Ausgabe von mehreren optischen Trägern; Bereitstellen von wenigstens drei optischer Übertragungswegen, die eine 1:1 Entsprechung mit den optischen Anschlüssen besitzen; optisches Koppeln (166) wenigstens eines einstellbaren Gitters (30; 102; 114; 130; 148) an einen der wenigstens drei optischen Übertragungswege, wobei das einstellbare Gitter abstimmbar ist, um eine eingestellte optische Trägerwellenlänge zu reflektieren; Eingeben (168) eines optischen Trägers entlang eines ersten optischen Übertragungswegs (12; 72; 91; 108; 140; 152) und in die gerichtete optische Übergabeeinrichtung, wobei der erste optische Übertragungsweg einer der wenigstens drei optischen Übertragungswege ist; Ausgeben (170) des optischen Trägers aus der gerichteten optischen Übergabeeinrichtung und entlang eines zweiten optischen Übertragungswegs (26; 74; 116), wobei der zweite optische Übertragungsweg mit dem wenigstens einen einstellbaren Gitter (30; 102; 114; 130; 148) optisch gekoppelt ist, um den optischen Träger zu reflektieren, und der zweite optische Übertragungsweg einer der wenigstens drei optischen Übertragungswege ist; wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Verfolgen (172) wenigstens einer Übertragungseigenschaft des optischen Trägers und dynamisches Einstellen (174) des wenigstens einen einstellbaren Gitters in Abhängigkeit von Daten, die von der Verfolgung der wenigstens einen Übertragungseigenschaft des optischen Trägers erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin die Schritte zum Einspeisen eines modulierten breitbandigen optischen Signals in eine der wenigstens drei optischen Übertragungswege (12; 72), welche das einstellbare Gitter (30) enthält, und zum Überwachen des modulierten breitbandigen optischen Signals umfaßt, nachdem das modulierte breitbandige optische Signal das wenigstens eine einstellbare Gitter optisch berührt hat, wobei die Überwachung dabei hilft, die Zielwellenlänge des wenigstens einen einstellbaren Gitters zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt zum Einstellen (174) ein Schritt ist zum Ändern der Zielwellenlänge des wenigstens einen einstellbaren Gitters (30) in Reaktion auf die Überwachung des modulierten breitbandigen optischen Signals und der Verfolgung der wenigstens einen Übertragungseigenschaft des optischen Trägers.
Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin einen Schritt zum Bereitstellen eines modulierenden Verfolgungsgitters (94; 112; 128; 156) umfaßt und bei dem der Schritt zum Verfolgen (172) wenigstens einer Übertragungseigenschaft des optischen Trägers ein Schritt zum Einstellen des modulierenden Verfolgungsgitters ist, um die Trägerwellenlänge des optischen Trägers zu bestimmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem der Schritt zum Einstellen (174) des wenigstens einen einstellbaren Gitters (30; 102; 114; 130; 148) ein Zurückreflektieren des optischen Trägers zu der gerichteten optischen Übergabeeinrichtung (22; 76; 96; 107; 138; 144) umfaßt und weiterhin ein Ausgeben des optischen Trägers entlang eines dritten optischen Übertragungswegs (28; 84; 100; 116; 134) umfaßt, wobei der dritte optische Übertragungsweg einer der wenigstens drei optischen Übertragungswege ist.