DE69829009T2

DE69829009T2 - Vorrichtung zur Erzeugung einer Referenzwellenlänge

Info

Publication number: DE69829009T2
Application number: DE69829009T
Authority: DE
Inventors: Yoshitada Katagiri; Yoshiaki Tachikawa; Shinji Nagaoka; Fumikazu Ohira; Kazuo Aida; Ken-Ichi Suzuki; Hiroshi Abe; Shingo Kawai; Hitoshi Obara
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2018-10-20
Also published as: DE69825798D1; EP1229354B1; EP1229354A1; EP0911655A3; DE69825087T2; EP1229355B1; EP1229355A1; EP1223439A1; EP1223438B1; DE69825087D1; DE69829009D1; EP0911655A2; EP0911655B1; DE69833232D1; DE69824516T2; DE69825798T2; EP1223438A1; DE69824516D1; EP1223439B1; DE69833232T2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Filter und sein Anwendungen auf eine Referenzwellenlängenlicht-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines kontinuierlichen Monomodewellenlichts einer Referenzwellenlänge basierend auf Referenzwellenlängengittern in einem Wellenlängenmultiplex-Netzwerksystem hoher Dichte.
Es hat einen Vorschlag für ein Übertragungssystem bzw. Transmissionssystem vom Wellenlängenmultiplextyp zum Übertragen einer großen Kapazität bzw. eines großen Volumens von Signalen unter Verwendung von Licht verschiedener Wellenlängen gegeben. Es wird gesagt, dass es in Bezug auf ein solches System einen Bedarf an einer Technik zum Unterscheiden und Überwachen jeder Wellenlänge gibt. Eine typische herkömmliche Technik zur Wellenlängenunterscheidung ist eine, die eine Reflexion durch einen Gitterspiegel verwendet, der jede Wellenlänge mit hoher Auflösung (die minimale Auflösung, die aktuell erhältlich ist, ist ungefähr 0,1 nm) abhängig von einem Einfallswinkel bezüglich des Gitters unterscheiden kann, so dass er zur Messung als optischer Spektrumsanalysator weit verbreitet verwendet wird. Weiterhin gibt es als Wellenlängenunterscheidungsvorrichtung mit sogar noch höherer Auflösung eine Vorrichtung, die das Michelson-Interferometer verwendet, das kommerziell erhältlich ist.
Diese zwei herkömmlichen Vorrichtungen sind geeignet für eine Wellenlängenunterscheidungsvorrichtung für einen Messzweck, aber sie haben Größen, die zu groß sind, um sie als Komponente mit einer Funktion zum Unterscheiden und Überwachen von Wellenlängen in einem System zu verwenden, und es hat einen Bedarf an einer Wellenlängenunterscheidungsvorrichtung in einer kompakteren Größe gegeben. Als Anordnung, die diese Anforderung erfüllen kann, hat es einen Vorschlag für eine Anordnung (ein rotierendes abstimmbares optisches Filter) gegeben, wobei eine Mitteltransmissionswellenlänge durch Rotieren eines dielektrischen Mehrlagenfilters abstimmbar gemacht werden kann.
Jedoch weist diese Anordnung Nachteile dahingehend auf, dass die Polarisationsabhängigkeit der Transmissionseffizienz stärker wird, wenn der Einfallswinkel größer wird, und der Betriebswellenlängenbereich durch die Einfallswinkel begrenzt ist. Um diese Nachteile zu überwinden, wurde ein lineares optisches Filter vorgeschlagen, in dem die Mittelwellenlänge entlang einer geraden Linie variiert. Wenn dieses lineare optische Filter verwendet wird, kann die Mittelwellenlänge gemäß einer Position ausgewählt werden, bei der der optische Strahl hindurchgeht. Zusätzlich gibt es in diesem linearen optischen Filter keine Änderung in Bezug auf den Einfallswinkel, selbst wenn die Transmissionswellenlänge verändert wird, so dass es kaum irgendeine Polarisationsabhängigkeit gibt.
Auch gibt es, bei diesen optischen Filtern, um die Wellenlängenvariation hoher Geschwindigkeit zu realisieren, eine Notwendigkeit dafür, einen Hochgeschwindigkeits-Antriebsmechanismus bereitzustellen. In dieser Hinsicht weist der Rotationsmechanismus im Wesentlichen eine Hochgeschwindigkeitseigenschaft bzw. -kennlinie auf, aber das rotierbare abstimmbare optische Filter erfordert eine Rotation einer Scheibenplatte, so dass es schwierig ist eine Balance bei einer Rotation zu realisieren, so dass die Rotationsgeschwindigkeit stark begrenzt ist.
Andererseits gibt es in dem Fall des linearen optischen Filters eine Notwendigkeit für einen Hochgeschwindigkeits-Schnellhinundherfahr-Bewegungsmechanismus mit einer großen Amplitude, um gleichzeitig eine große Wellenlängenveränderungsfähigkeit zu realisieren. Diese Anforderung beläuft sich in dem Fall eines Realisierens der schnellen Hin- und Herbewegung mit einer Amplitude von 10cm und einer Frequenz von 100 Hz quantitativ auf die Beschleunigung von 4 × 10⁴ m/s², und die Realisierung dieser Beschleunigung durch die aktuelle erhältliche Technologie würde ein gigantisches Antriebssystem erfordern.
In dem Wellenlängenmultiplexnetzwerksystem ist es nun wichtig, eine Referenzwellenlängen-Lichtquelle in Bezug auf Referenzwellenlängengitter zu stabilisieren, die auf absolute Wellenlängen kalibriert sind. Herkömmlich ist eine Distributed Feed-Back Laser Diode (DFB-LD) als die Referenzwellenlängenlichtquelle vorgeschlagen worden, die in der Lage ist, eine Wellenlängen-steuerbare Monomode-Oszillation zu realisieren, und ein Verfahren, das einen wie in 1 gezeigten Monochromator verwendet, ist als Verfahren zum Stabilisieren der Referenzwellenlänge dieser DFB-LD vorgeschlagen worden.
1 zeigt einen herkömmlichen Monochromator, in dem ein gewünschtes Spektrum bei einem Beugungsgitter 4 auf einem Rotationsabschnitt von einer Lichtquelle in Form einer Photodiode (PD) 1 durch einen Schlitz 2 und einen Spiegel 3 erhalten wird, und kollimierte Strahlen werden durch einen Spiegel 5, einen Schlitz 6 und eine Linse 7 erhalten und in eine optische Faser 9 ausgegeben. Der Monochromator weist nämlich eine Wellenlängenunterscheidungsfunktion mit einer hohen absoluten Präzision bzw. Genauigkeit auf, wobei das Referenzwellenlängenlicht durch Einstellen des Monochromators auf die spezifizierte Wellenlänge und Steuern der Laseroszillationswellenlänge erhalten werden kann, so dass die Intensität des zu unterscheidenden Laserstrahls maximal wird.
Jedoch benötigt die Vorrichtung zum Stabilisieren der Referenzwellenlänge unter Verwendung des Monochromators, wie es in 1 gezeigt ist, ein optisches System mit einem langen optischen Strahlpfad, weil seine Wellenlängeunterscheidungsfunktion die Wellenlängenabhängigkeit von dem Beugungswinkel durch das Gitter verwendet, so dass die Vorrichtung groß wird.
Zusätzlich gibt es, um die Wellenlängenstabilisierung zu sichern, eine Notwendigkeit dafür, das optische System mechanisch stabil zu machen, und aufgrund dessen ist es notwendig, einen Rahmen mit sehr hoher Steifheit bereitzustellen.
Auch wird zu einer Zeit des Steuerns der Oszillationswellenlänge gewöhnlich eine Differenz zwischen zwei Wellenlängen aufgenommen und ein Feedback bzw. eine Rückkopplung bereitgestellt, so dass diese Differenz zu Null gemacht wird, aber es ist schwierig die Differenz zwischen zwei Spitzen des Spektrums aufzunehmen, so dass die Oszillationswellenlänge gewöhnlich bei einer niedrigen Frequenz (5 bis 10 kHz) nahe der spezifizierten Wellenlänge moduliert wird. Jedoch wird dieser Modulation eine Intensitätsmodulationskomponente übergelagert und diese Intensitätsmodulation kann aufgrund von Rauschen zu einer Zeit einer Taktgewinnung oder ähnlichem einige Probleme in dem Transmissionssystem hervorrufen.
Es ist zu erwähnen, dass es durch Rotieren des Beugungsgitters mit hoher Geschwindigkeit in dem oben beschriebenen Monochromator möglich ist, eine Wellenlängen-Kontroll- bzw. Steuervorrichtung vom Abtastservo-Typ zum Erzeugen von guten kontinuierlichen monochromatischen Lichtern ohne Wellenlängenmodulation zu konstruieren, aber eine solche Vorrichtung weist ein Problem auf, das darin besteht, dass der Abtastservo nicht richtig funktionieren kann, da eine Grenze in Bezug auf das Kleinermachen der Abtastperiode auftritt, weil das Beugungsgitter, anders als in dem Fall der Scheibe, mit einer starken Begrenzung der Anzahl von Rotationen verbunden ist.
Des weiteren ist der Beugungsgittermonochromator weit verbreitet zu dem Zweck eines Ausführens der Wellenlängenspektrumsanalyse verwendet worden, die die grundlegende Technik der optischen Messung darstellt. In diesem Fall wird die spezifische Wellenlänge durch Beugen nur einer Wellenlänge unterschieden, die die Bragg-Bedingung erfüllt, und die zu unterscheidende Wellenlänge wird durch Rotieren des Beugungsgitters ausgewählt. Hier wird eine Entsprechung zwischen der Wellenlänge und dem Rotationswinkel eindeutig definiert, so dass die hohe Präzisionsmessung durch akkurates Steuern des Rotationswinkels möglich wird. Jedoch verlangt dies einen langen optischen Strahlpfad, um die hohe Auflösung zu erhalten, und deshalb ist es schwierig, ein Modul zu bilden, das passend für eine Einbeziehung in ein System ist, so dass seine Anwendbarkeit eingeschränkt worden ist.
Die herkömmliche optische Paketerzeugungsvorrichtung erzeugt nun optische Pakete unter Verwendung eines Wellenlängenschalters basierend auf einem AOTF (Acousto-Optic Tunable Filter = akusto-optischen abstimmbaren Filter). Es sei angemerkt, dass sich in der vorliegenden Beschreibung die optischen Pakete durchgehend auf eine Zeitfolge von monochromatischen Pulslichtern mit Wellenlängen beziehen, die sich durch ein konstantes Zeitintervall unterscheiden.
Dieses AOTF arbeitet, wie ein Schmalbandbreiten-Wellenlängenauswahlschalter durch Verwenden von oberflächenelastischen Wellen auf einem elektrooptischen Kristall (wie zum Beispiel LiNbO₃) als Beugungsgitter und ist in der Lage, eine Wellenlänge mit hoher Geschwindigkeit umzuschalten. Die Umschaltgeschwindigkeit ist bis zu 10 μs oder weniger schnell, weil es sich um elektrisches Umschalten handelt. Zum Beispiel ist gezeigt worden, dass durch Optimieren des Steuersystems des AOTF ein Umschalten von 1560 nm auf 1552 nm in 6 μs möglich ist (siehe M. Misono et al., "High-speed wavelength switching and stabilization of an acoustooptic tunable filter for WDM network in broadcasting stations", IEEE Photonics Technol. Lett., Vol. 4, Seiten 572-574, 1996; und H. Hermann et al., "Low-Loss Tunable Integrated Acoustooptical Wavelength Filter in LiNbO₃ with Strong Sidelobe Suppression", IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 10, No. 1, Seiten 120-122, Januar 1998).
Die Wellenlängenauswahlfunktion des AOTF verwendet die Wellenlängenabhängigkeit von dem Beugungsgitter. Aus diesem Grund ergibt sich eine Grenze für eine Wellenlänge, bei der das gebeugte Licht wieder in die optische Faser gekoppelt werden kann, so dass die betriebsfähige Wellenlängenbandbreite begrenzt wird. Dieser Bereich ist aktuell ungefähr 10 nm.
Andererseits benötigt das Netzwerksystem mit großem Ausmaß, das ein CATV-Übertragungssystem oder ähnliches enthält, ein Zuführen von optischen Paketen durch Umschalten von Wellenlängen über eine weite Bandbreite. Die tatsächlich benötigte Wellenlängenbandbreite hängt von dem individuellen System ab, aber über 100 nm ist im Allgemeinen erwünscht. Daher ist die Bandbreite des aktuell erhältlichen AOTF für diesen Zweck ungenügend gewesen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Referenzwellenlängen-Lichterzeugungsvorrichtung in einer kompakten Größe zur Verfügung zu stellen, die keinen langen optischen Strahlpfad und keinen Rahmen hoher Festigkeit bzw. Steifheit erfordert und die ein geringes Rauschen hat und keine Rotation des Beugungsgitters enthält.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Referenzwellenlängen-Lichterzeugungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die folgendes aufweist: eine bezüglich der Wellenlänge abstimmbare Monomode-Halbleiterlaser-Lichtquelle; ein scheibenförmiges optisches Filter mit einer derartigen Filterkennlinie, dass sich eine zentrale Sendewellenlänge in Bezug auf einen Drehwinkel linear ändert, durch welche optische Strahlen von der Lichtquelle laufen; und einen Servomotor zum Drehen des scheibenförmigen optischen Filters synchron zu einem Takt; und eine Steuerschaltung zum Erfassen eines Fehlers zwischen einer Oszillationswellenlänge der Lichtquelle und einer spezifizierten Wellenlänge und zum Erzeugen eines negativen Rückkoppelsignals, um die Lichtquelle so zu steuern, dass der Fehler ausgelöscht wird, wobei der Fehler erfasst wird durch Erfassen einer Zeit t = t₀ innerhalb einer Drehperiode, die die zentrale Sendewellenlänge gleich der spezifizierten Wellenlänge ergibt, durch Abtasten von Intensitäten von gesendeten optischen Strahlen zu in Bezug auf die Zeit t = t₀ bestimmten Zeiten t = t₀ + τ, t₀ – τ, durch Erhalten einer Differenz zwischen abgetasteten Intensitäten, und wobei das negative Rückkoppelsignal durch Erzeugen einer zu der Differenz proportionalen Spannung als das negative Rückkoppelsignal erzeugt wird.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich, in welchen:
1 ein schematisches Diagramm ist, das eine Konfiguration eines herkömmlichen Monochromators zeigt;
2 ein Diagramm ist, das eine Grundkonfiguration einer Hochgeschwindigkeits-Wellenlängenunterscheidungsvorrichtung zeigt, die nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, aber nützlich beim Verstehen von dieser ist;
3 ein Blockdiagramm ist, das eine spezifische Konfiguration einer ersten Hochgeschwindigkeits-Wellenlängenunterscheidungsvorrichtung zeigt;
4A ein Diagramm ist, das eine Zeiteinteilungs-Detektionsmarkierung zeigt, die auf einem scheibenförmigen optischen Filter in der ersten Hochgeschwindigkeits-Wellenlängenunterscheidungsvorrichtung nach 3 bereitgestellt ist;
4B ein Zeiteinteilungsschaubild ist, das ein Verfahren der Startzeiteinteilungsdetektion gemäß der in 4A gezeigten Zeiteinteilungs-Detektionsmarkierung zeigt;
5 ein Blockdiagramm ist, das eine spezifische Konfiguration einer zweiten Hochgeschwindigkeits-Wellenlängenunterscheidungsvorrichtung zeigt, die nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, aber nützlich beim Verstehen von dieser ist;
6 ein Zeiteinteilungsschaubild ist, das ein Verfahren der Kalibrierung basierend auf Referenzwellenlängengitter zeigt, das in der zweiten Hochgeschwindigkeits- Wellenlängenunterscheidungsvorrichtung nach 5 benutzt wird;
7 ein Blockdiagramm ist, das eine spezifische Konfiguration einer dritten Hochgeschwindigkeits-Wellenlängenunterscheidungsvorrichtung zeigt, die nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, aber nützlich beim Verstehen von dieser ist;
8 ein Zeiteinteilungsschaubild ist, das Start-Zeiteinteilungssignale und Schwankungs- bzw. Wackelsignale zeigt, die in der dritten Hochgeschwindigkeits-Wellenlängenunterscheidungsvorrichtung nach 7 benutzt werden;
9 eine Kurve ist, die eine zeitliche Änderung der zentralen Transmissionswellenlänge eines scheibenförmigen optischen Filters zeigt, das bei einer Referenzwellenlängen-Lichterzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
10 eine Kurve ist, die eine beispielhafte temporale Wellenform bei der Referenzwellenlängen-Lichterzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ein Zeitdiagramm ist, das Abtastzeitgaben bei der Referenzwellenlängen-Lichterzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung anzeigt;
12 eine Fehlerkurve ist, die bei der Referenzwellenlängen-Lichterzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wird;
13 ein Zeitdiagramm für verschiedenen Signale ist, die bei der Referenzwellenlängen-Lichterzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden; und
14 ein Blockdiagramm ist, das eine beispielhafte Konfiguration der Referenzwellenlängen-Lichterzeugungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Nimmt man zuerst Bezug auf 2 bis 8 wird eine Anordnung detailliert beschrieben werden, die nützlich beim Verstehen der vorliegenden Erfindung ist. Diese Anordnung betrifft eine Hochgeschwindigkeits-Wellenlängenunterscheidungsvorrichtung.
2 zeigt eine Grundkonfiguration der Hochgeschwindigkeits-Wellenlängenunterscheidungsvorrichtung, die ein scheibenförmiges optisches Filter 12 mit einer derartigen Filtereigenschaft umfasst, dass die zentrale Tansmissionswellenlänge entlang einer Umfangsrichtung variiert, die auf einem optischen Strahlpfad 11 von kolliminierten Lichtern positioniert ist, sowie einen variablen Rotationsmechanismus 13 zum Rotieren des optischen Filters 12 mit hoher Geschwindigkeit synchron zu externen Signalen. Bei dieser Anordnung ist ein Scheibenrotationsmechanismus für den variablen Rotationsmechanismus 13 angenommen, um die mechanische Begrenzung der maximalen Anzahl von Rotationen zu eliminieren.
Es sei angemerkt, dass in 2 das scheibenförmige optische Filter 12 so angeordnet ist, dass es sich von einer Richtung rechtwinklig zu einer optischen Achse des optischen Strahlpfads 11 (einer vertikalen Richtung der optischen Achse) leicht neigt, aber nicht notwendigerweise begrenzt auf diese Anordnung beschränkt ist, und es ist möglich, das scheibenförmige optische Filter 12 entlang der Richtung rechtwinklig zu der optischen Achse (der vertikalen Richtung der optischen Achse) anzuordnen. Wenn das scheibenförmige optische Filter 12 so angeordnet ist, dass es von der vertikalen Richtung der optischen Achse leicht geneigt ist, wie in 2 gezeigt ist, gibt es einen derartigen Vorteil, dass ein einfallendes Licht nicht direkt zurück zu der Einfallsseite reflektiert werden wird. In einem solchen Fall ist es hinsichtlich einer Beziehung zu der Filterkennlinie bevorzugt, diese Neigung so einzustellen, dass es etwa mehrere Radianten sind.
Es sei angemerkt, dass die Hochgeschwindigkeitsrotationen einer Scheibe schon von dem optischen Scheiben- bzw. Plattengerät und dem Festplattengerät gezeigt werden und ungefähr 7000 Umdrehungen pro Minute (117 Hz) werden aktuell in der Praxis erreicht. Des weiteren weist, anders als bei den existierenden Plattengeräten, die einer Begrenzung aufgrund einer Speicherkapazität ausgesetzt sind, das optische Filter 12 der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen keine Begrenzung eines Scheibendurchmessers auf, so dass es auch möglich ist, weiterhin die Bedingungen zum Realisieren von Hochgeschwindigkeitsrotationen zu verfolgen.
Das scheibenförmige optische Filter 12 umfasst ein Substrat 14 in einer Form einer Quarzscheibe und eine Filterschicht 15 mit entlang einer Umfangsrichtung variierenden zentralen Transmissionswellenlängen, die auf dem Substrat 14 vorgesehen ist, um die Wellenlängenunterscheidung zu realisieren. Die Filterschicht 15 wird durch die gewöhnliche dielektrische Mehrlagenschicht gebildet. Der Wellenlängenunterscheidungsbereich und die Bandbreite werden durch die Konfiguration dieser Filterschicht 15 bestimmt.
Hier wird für das Substrat 14, auf dem die Filterschicht 15 zu bilden ist, aufgrund seiner hohen Transparenz, seiner hohen Verlässlichkeit bezüglich Hochgeschwindigkeitsrotationen basierend auf seiner hohen mechanischen Stärke und seiner exzellenten Stabilität gegenüber Temperatur Quarz verwendet. Auf eine Scheibenoberfläche des Substrats 14, die der Seite des variablen Rotationsmechanismus 13 gegenüberliegt, das heißt auf der entgegensetzten Seite der Filterschicht 15, wird eine Antireflexions-Beschichtung weiter Bandbreite aufgetragen.
In 2 sind Faserkollimatoren 18, die jeweils eine optische Faser 16 und eine kollimierende Linse 17 umfassen, einander gegenüberstehend angeordnet, und das scheibenförmige optische Filter 12 wird in den optischen Strahlpfad 11 eingebracht, der zwischen den Faserkollimatoren 18 gebildet ist, so dass Lichter durch das scheibenförmige optische Filter 12 hindurchgehen.
Es gibt eine Notwendigkeit dafür, den Strahldurchmesser genügend klein zu machen, so dass die Filtereigenschaft nicht abnimmt, aber der gewöhnliche kollimierte Strahl weist einen Strahldurchmesser von 300 μm auf, der genügend klein in Bezug auf eine Scheibe mit einem Durchmesser von 2,5 Inch bzw. Zoll ist, so dass diese Bedingung erfüllt werden kann. Auch mit diesem Strahldurchmesser ist es möglich, den optischen Strahl unter der Bedingung, dass der Koppelverlust 0.5 dB oder weniger ist, durch einen Raum von ungefähr 60 mm auszubreiten, so dass es ausreicht, die in 2 gezeigte Konfiguration zu realisieren.
Unter Verwendung des in 2 gezeigten scheibenförmigen optischen Filters 12 ist es möglich, eine Wellenlängenunterscheidungsvorrichtung zu realisieren, in der die zentrale Transmissionswellenlänge kontinuierlich über eine weite Bandbreite variiert. Insbesondere durch Bilden der Filterschicht 15, so dass die zentrale Transmissionswellenlänge bzw. Mitteltransmissionswellenlänge entlang der Umfangsrichtung linear variiert, ist es möglich, die Wellenlängenunterscheidung unter Verwendung der Steuerung einer Anzahl von Rotationen und der herkömmlichen elektrischen Synchronisierungstechnik synchron zu einer Zeiteinteilung bzw. Taktung bzw. Zeitgabe zu realisieren, die von einem System mit willkürlicher Mittelwellenlängenvariationsrate verlangt wird.
Zum Beispiel können dann, wenn mehrere optische Strahlen mit kontinuierlichen Wellenlängen, die in gleichen Wellenlängenintervallen angeordnet sind, auf diese Wellenlängenunterscheidungsvorrichtung einfallen, die einfallenden Lichter in Ausgabelichter in Form einer Folge von Pulslichtern, die in gleichen Intervallen auf einer Zeitachse angeordnet sind, umgesetzt bzw. umgewandelt werden. Dies läuft auf die Umsetzung bzw. Umwandlung zwischen der Wellenlängenachse und der Zeitachse hinaus, so dass es möglich wird, die Messung von absoluten Wellenlängen auf der Zeitachse zu realisieren, vorausgesetzt, dass absolute Wellenlängen entsprechend den mehreren Wellenlängen der einfallenden Lichter kalibriert werden.
Es werden nun drei spezifische Konfigurationen einer Hochgeschwindigkeits-Wellenlängenunterscheidungsvorrichtung gemäß dieser Anordnung beschrieben werden.
3 zeigt eine Konfiguration einer ersten Hochgeschwindigkeits-Wellenlängenunterscheidungsvorrichtung, die ein scheibenförmiges optisches Filter 12 umfasst, das aus einer Quarzscheibe 14 und aus einer Filterschicht gebildet ist, die in einen optischen Strahlpfad 11 platziert ist, sowie einen mit dem scheibenförmigen optischen Filter 12 verbundenen variablen Rotationsmechanismus 13, eine Rotationssteuereinheit 19 zum Steuern des variablen Rotationsmechanismus 13 gemäß einer Synchronisierungssignaleingabe 27, Faserkollimatoren 18, wobei jeder durch eine optische Faser 16 und eine kollimierende Linse 17 gebildet ist, zwischen denen der optische Strahlpfad 11 gebildet ist, WDM (Wellenlängenmultiplex)-Koppler 20 zum Koppeln eines Eingabetaktsignallichts 26 und eines Eingabesignallichts 25 in eine Eingangsseite des Faserkollimators 18 und zum Auskoppeln eines Ausgabesignallichts 25 und eines Ausgabetaktsignallichts 26 aus einer Ausgangsseite des Faserkollimators 18, einen Splitter bzw. Verteiler 21 zum Verteilen des Ausgabesignallichts 25, Fotodetektoren (PD) 22 zum Umsetzen des Ausgabetaktsignallichts 26 von dem WDM-Koppler 20 und dem Ausgabesignallicht 25 von dem Splitter 21 in elektrische Signale, und ein Synchronoskop 23, das elektrische Signale von den Fotodioden 22 mit einem von dem Ausgabetaktsignallicht 26 erhaltenen Triggersignal 28 empfängt, und einen Spiegel 31 zum Bilden des optischen Strahlpfads 11, der durch das scheibenförmige optische Filter 12 von seiner Oberseite zu seiner Unterseite hindurchgeht.
Bei der Konfiguration nach 3 weist das scheibenförmige optische Filter 12 die Mitteltransmissionswellenlängen auf, die entlang der Umfangsrichtung linear variieren, so dass die Wellenlängenachse direkt in die Zeitachse umgesetzt werden kann, unter der Bedingung konstanter Rotationen, die durch den Phasenvergleich unter Verwendung einer Ausgabe eines Rotationscodierers oder von ähnlichem realisiert werden können, der die Anzahl von Rotationen und eine Mastertakt oder ähnliches überwacht. Folglich wird die Hochgeschwindigkeits-Wellenlängenunterscheidung ermöglicht durch Bereitstellen des Mastertakts und durch Synchronisieren des Rotationssystems und des Messsystems (Fotodioden 22 und des Synchroskop 23) mit dem Mastertakt. Die Zeitachse wird gemäß einer Mittelwellenlängenverschiebung pro Rotationswinkeleinheit, die vorher in einem stationären System gemessen wurde, sofort in die Wellenlängenachse umgesetzt.
Hier ist die Detektion eines Taktens bzw. Zeiteinteilens bzw. einer Zeitgabe eines Filterschichtstartabschnitts das Schlüsselproblem, weil die Umsetzung der Wellenlängenachse in die Zeitachse unmöglich wird, sofern nicht diese Zeiteinteilung detektiert wird. Um diese Zeiteinteilungsdetektion möglich zu machen, wird eine Zeiteinteilungsdetektionsmarkierung (Header – Anfangsblock) 30 an die Startposition der Filterschicht 15 angebracht, wie es in 4A gezeigt ist, so dass die Startzeiteinteilung durch Detektieren einer Zeiteinteilung detektiert werden kann, bei welcher der kollimierte Strahl durch diesen Header 30 hindurchgeht, wie es in 4B angezeigt ist.
In der Konfiguration nach 3 wird das Taktsignallicht 26 mit einer Wellenlänge, die unterschiedlich von der des Signallichtes 25 ist, auf der Eingangsseite des WDM-Kopplers 20 eingegeben, und wird auf der Ausgangsseite des WDM-Kopplers 20 extrahiert nachdem es durch das Filter hindurchgegangen ist, so dass die Zeiteinteilungsextrahierung ohne ein Beeinflussen des Signallichts 25 realisiert werden kann.
Es sei angemerkt, dass in der Konfiguration nach 3 eine kompakte Konfiguration durch Anpassen eines kollimierenden Systems realisiert wird, in welchem die optische Achse durch die Spiegel 31 verändert wird.
5 zeigt eine Konfiguration einer zweiten Hochgeschwindigkeits-Wellenlängenunterscheidungsvorrichtung, in welcher die Konfiguration ähnlich derjenigen der oben beschriebenen 3 als Kanal-1 (CH1) vorgesehen ist. Zusätzlich enthält die Konfiguration nach 5 weiterhin einen Kanal-2 (CH2), der durch eine Mehrfachwellenlängen-Referenzlichtquelle 32 gebildet wird, sowie eine Zeiteinteilungs-Detektionslichtquelle 24, einen Kombinierer 33 zum Kombinieren der Mehrfachwellenlängen-Referenzlichter von der Mehrfachwellenlängen-Referenzlichtquelle 32 und ein Zeiteinteilungsdetektionslicht von der Zeiteinteilungs-Detektionslichtquelle 24, Faserkollimatoren 38, wobei jeder durch eine optische Faser 36 und eine kollimierende Linse 37 gebildet ist, zwischen welchen ein optischer Strahlpfad 41 gebildet ist, Spiegel 39 zum Bilden des optischen Strahlpfads 41, der durch das scheibenförmige optische Filter von seiner Oberseite zu seiner Unterseite hindurchgeht, und ein weiterer Fotodetektor (PD) 22 zum Umsetzen des CH2-Ausgabelichts in elektrische Signale und zum Zuführen der erhaltenen elektrischen Signale an das Synchroskop 23. Hier ist das kollimierende System des Kanals-2 parallel zu dem kollimierenden System des Kanals-1 vorgesehen.
In der Konfiguration nach 5 weist das scheibenförmige optische Filter 12 die Mitteltransmissionswellenlängen auf, die entlang der Umfangsrichtung nichtlinear variieren. Hier wird jedoch vermutet, dass die Mitteltransmissionswellenlängen nicht zufällig, aber gemäß einer glatten monotonen Funktion variieren.
Wenn eine solche Filterkennlinie verwendet wird, ist es unmöglich, die Wellenlängenachse in die Zeitachse durch einfaches Detektieren der Startzeiteinteilung umzusetzen, so dass es unmöglich ist, eine gute Wellenlängenunterscheidungseigenschaft zu realisieren. Aus diesem Grund ist in der Konfiguration nach 5 der Kanal-2 vorgesehen, um Referenzgitter 34 auf der in 6 gezeigten Zeitachse zu bilden, und die Wellenlängen werden gemäß den Referenzgittern 34 kalibriert.
Spezifischer werden die Mehrfachwellenlängenreferenzlichter in den Kanal-2 eingegeben und wird das übertragene Lichtintensitätssignal durch den Fotodetektor 22 detektiert. Dann werden Intensitätsspitzen entsprechend zu den Referenzlichtern mit Wellenlängen λ1, λ2, λ3, ... zu Zeiten t1, t2, t3, ... detektiert. Dann wird unter Verwendung dieser detektierten Spitzen als die Referenzgitter 34 das Verhältnis zwischen der Wellenlänge und den Zeiten durch Interpolation erhalten. Mit dieser Kalibrierung kann die Mitteltransmissionswellenlänge in Abhängigkeit von der Zeit durch die folgende Gleichung (1) erhalten werden: λc = λ(t) (1)wobei t eine relative Zeit innerhalb einer Periode der Scheibenrotation ist, die durch Einstellen einer Zeit entsprechend zu der Markierung auf der Scheibe als Ursprung erhalten wird.
Wenn die für die Markierung auf der zu rotierenden Scheibe erforderliche Zeit von dem Strahl, der eine Position des Kanals-2 passiert, zu dem Strahl, der eine Position des Kanals-1 passiert, Δτ ist (in welchem Fall der Blickwinkel zwischen dem Kanal-1 und dem Kanal-2 ωΔτ wird, wobei ω eine Winkelgeschwindigkeit ist), wird die Mitteltransmissionswellenlänge des Signallichts, das durch den Kanal-1 hindurchgeht, durch die folgende Gleichung (2) gegeben sein. λc = λ(t-Δτ) (2)
7 zeigt eine Konfiguration einer dritten Hochgeschwindigkeits-Wellenunterscheidungsvorrichtung, die dem Fall eines Realisierens der Wellenlängenunterscheidung durch Verändern der Filtereigenschaft bzw. Filterkennlinie entspricht, wie zum Beispiel einer Bandbreite und dem Wellenlängenbereich. Es ist möglich, das Gleiche durch Auswechseln von Scheiben zu realisieren, aber die Konfiguration nach 7 ist in der Praxis ziemlich nützlich, weil es möglich ist, die Funktion des optischen Spektrumsanalysators zum Realisieren von Messungen, während die Auflösung verändert wird, zu realisieren.
In der Konfiguration nach 7 weist das scheibenförmige optische Filter 12 eine erste Filterschicht 15A und eine zweite Filterschicht 15B auf, die wechselseitig verschieden sind und die konzentrisch auf dem Substrat angeordnet sind.
Als Mechanismus zum Auswählen einer dieser zwei Filterschichten kann der in der herkömmlichen optischen Scheibe benutzte Spur- bzw. Verfolgungs- und Servomechanismus verwendet werden. Der Such- und Spurbetrieb wird nämlich durch ein Spursteuerantriebssystem 41 ausgeführt, das in einer radialen Richtung steuerbar ist, an welchem die Faserkollimatoren 18, die ähnlich denjenigen der Konfiguration nach 3 sind, angebracht sind. Um die Spur zu halten, kann die herkömmlich bekannte Abtast- und Servotechnik verwendet werden. Dadurch ist es möglich, die Spurführung ohne ein Anbringen einer Spurführungskerbe auf der Filterschicht zu realisieren, so dass es möglich ist, die Verschlechterung der Wellenlängenunterscheidungseigenschaft zu verhindern.
Auch ist in der Konfiguration nach 7 das scheibenförmige optische Filter 12 mit vier Spursteuer-Schwankungsmarkierungen 42 vorgesehen. Hier ist die Spurbreite von mehreren zehn Mikrometern ausreichend und ist die Hochgeschwindigkeitssteuerung des Antriebssystems unnötig. Wenn ein Spur- und Taktsteuerlicht 43 auf der Eingangsseite des WDM-Kopplers 20 eingegeben wird, weist das Spur- und Taktsignal 44 von der Ausgangsseite des WDM-Kopplers 20 eine in 8 gezeigte beispielhafte Wellenform auf, die Startzeiteinteilungssignale 45 bzw. Starttaktsignale aufgrund der Zeiteinteilungs-Detektionsmarkierung 30 und Schwankungssignale 46 aufgrund der Spursteuerungsschwankungsmarkierungen 42 enthält.
Wie es beschrieben ist, ist es gemäß den obigen Anordnungen möglich, die Hochgeschwindigkeits-Wellenlängenunterscheidung durch eine sehr einfache Konfiguration zu realisieren. Dieser Wellenlängenunterscheidungsmechanismus kann beim beträchtlichen Verringern der Größe und der Kosten des herkömmlichen optischen Spektrumsanalysators oder beim Realisieren von einer Unterscheidung von Wellenlängenmultiplexlichtern synchronisiert mit einem System verwendet werden.
Nimmt man nun Bezug auf 9 bis 14, wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben werden. Dieses Ausführungsbeispiel betrifft eine Referenzwellenlängen-Lichterzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird beim Steuern der Oszillationswellenlänge einer Laserdiode mit verteilter Rückkopplung (DFB-LD = Distributed Feed-Back Laser Diode) die Übertragungs- bzw. Transmissionswellenlänge des schreibenförmigen optischen Filters gleich demjenigen der oben beschriebenen Anordnung verwendet werden. Dieses scheibenförmige optische Filter hat eine derartige Eigenschaft, dass eine zentrale Transmissionswellenlänge eines optischen Strahls, der durch es hindurchläuft, von der Winkelposition linear abhängt, so dass die zentrale Transmissionswellenlänge in Bezug auf die Zeit variiert, wie es in 9 gezeigt ist, wenn das scheibenförmige optische Filter mit einer konstanten Drehzahl gedreht wird.
Wenn dieses scheibenförmige optische Filter synchron zu elektrischen Signalen gedreht wird, wird die Zeitachse, in Bezug auf welche die zentralen Transmissionswellenlängen gegeben sind, in die Wellenlängenachse umgewandelt werden, so dass die Oszilloskop-Wellenform (temporale Wellenform) der Transmissionslichtintensität das optische Spektrum anzeigen wird.
In dem Fall eines Handhabens von zwei oder mehreren geeigneten Referenzlichtquellen, deren Differenzen, beispielsweise auf der Wellenlängenachse, zu erhalten sind, können diese Referenzlichtquellen auf dieser äquivalenten Wellenlängenachse kalibriert werden, und eine relative Zeit t₀ innerhalb einer Rotationsperiode, die die zentrale Transmissionswellenlänge angibt, die mit der spezifizierten Wellenlänge λ₀ übereinstimmt, kann auf der kalibrierten Wellenlängenachse abgeleitet werden.
Unter Verwendung der Übertragungs- bzw. Transmissionskennlinie ρ(λ, θ) des scheibenförmigen optischen Filters, von beispielsweise dem Lorenztyp-Profil u(λ) des einfallenden Lichts und des Rotationswinkel θ = ωt, kann die temporale Wellenform durch die folgende Gleichung (3) gegeben sein. P(t) = ∫ ρ(λ, ωt)u(t) dλ (3)wobei λ die Wellenlänge ist und t in ωt eine relative Zeit innerhalb einer Rotationsperiode ist.
Andererseits hat das Spektrum einer DFB-LD eine halbe Breite, die sehr viel schmäler als diejenige des scheibenförmigen optischen Filters ist, so dass sie unter Verwendung der Delta-Funktion als δ(λ-λ_x) ausgedrückt werden kann, und wenn die Integration der obigen Gleichung (3) ausgeführt wird, wird die temporale Wellenform der Intensität des Lichts, das durch das Filter hindurchläuft, die Transmissionskennlinie des Filters berücksichtigen.
10 zeigt eine beispielhafte temporale Wellenform, die die Wellenform in Bezug auf zwei Laserstrahlen mit den Oszillationswellenlängen λ_x = λ₀, λ₀ + 0,1 (nm) ist, im Fall einer Verwendung des Lorentztyp-Filters mit der halben Breite von 0,5 nm. Die Abtastgeschwindigkeit beträgt 2 nm/ms, was die Geschwindigkeit ist, die durch die Rotationen der Scheibe mit einem Durchmesser von 25 Inch mit etwa 150 U/min erhalten werden kann.
Folglich kann, wie es in 11 gezeigt ist, durch Abtasten optischer Ausgaben P₁ und P₂ gemäß der obigen Gleichung (3) durch Anlegen von Gattersignalen zu den Zeiten t = τ, – τ, die von der Referenzzeit τ₀ gleich beabstandet sind, die Lichtintensität im Fall des Lorentztyp-Filters durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt werden.
wobei Δλ die halbe Breite des Filters ist, λ_x die Oszillationswellenlänge der Laserdiode ist, ω die Winkelgeschwindigkeit der Scheibe ist und a eine Verschiebung der zentralen Transmissionswellenlänge im scheibenförmigen optischen Filter pro Einheitswinkel ist.
Folglich wird die abgetastete optische Ausgabedifferenz durch die folgende Gleichung (5) gegeben sein.
Wenn die Wellenlängendifferenz klein ist, ist die optische Ausgabedifferenz annähernd proportional zu der Wellenlängendifferenz, und das Vorzeichen zeigt eine Richtung einer Abweichung der Wellenlänge an.
12 zeigt eine Fehlerkurve, die erhalten wird durch Ausdrucken der optischen Ausgabedifferenz als Funktion einer Abweichung der Wellenlänge in dem Fall einer in 10 gezeigten Kennlinie, wobei gesehen werden kann, dass die linearen Fehlersignale in einer Nähe der Referenzzeit (hier t = 0) durch geeignetes Einstellen von Gatterzeitgaben erhalten werden können, so dass die Wellenlängensteuerung möglich ist. Dieser Steuerungsbereich (Dynamikbereich) ist dann ± 0,2 nm, wenn τ = 0,1 ms gilt, und der Wellenlängenbereich kann innerhalb dieses Bereichs sehr genau gesteuert werden, der viel kleiner als die halbe Breite des Filters ist.
13 zeigt ein Zeitdiagramm für verschiedene Signale zur Zeit einer Steuerung, wobei die Abtastung für jede Scheibenrotation ausgeführt wird und eine Periode in einem Bereich von 10 Hz bis 200 Hz als die Abtastzeit verfügbar ist. Dies entspricht der Tatsache, dass die Scheibe mit der Drehzahl in einem Bereich von 600 U/min bis 3000 U/min verwendet wird.
Die abgetasteten Ausgaben P₁, P₂ werden durch die obige Gleichung (4) berechnet und der Abweichungsbetrag wird als Zeitbreite ausgedrückt und die Richtung wird als Vorzeichen durch die obige Gleichung (3) ausgedrückt. Das Oszillationswellenlängen-Steuersignal V der Laserdiode wird aus diesem Ausgangssignal erzeugt, und dieses Steuersignal wird innerhalb einer Abtastperiode gehalten. Um die Rauschanregung der Laserdiode aufgrund einer plötzlichen Änderung des Steuersignals zu verhindern, wird das Steuersignal durch eine geeignete Schaltung geglättet. Durch Veranlassen, dass die Drehzahl der Scheibe ausreichend hoch ist und das die Abtastperiode kurz ist, ist es möglich, die Abtastservo-Wellenlängensteuerung zu realisieren, bei der die Drift der Laser-Oszillationswellenlänge unterdrückt ist.
Im Fall eines Verwendens der Eigenschaften bzw. Kennlinien des scheibenförmigen optischen Filters, der temporalen Wellenform, der Gattersignale, der Steuersignale, etc., wie es oben beschrieben ist, kann eine Referenzwellenlängen-Lichterzeugungsvorrichtung dieses zweiten Ausführungsbeispiels eine beispielhafte Konfiguration haben, wie es in 14 gezeigt ist. Bei der Konfiguration der 14 wird die Ausgabe der DFB-LD in einen Isolator 111 eingegeben und dann durch den Splitter bzw. Teiler 112 teilweise geteilt und in eine Spur- bzw. Verfolgungs-Generatoreinheit 113 eingegeben. In diesem Fall kann die Laserdiode mit verteilter Rückkopplung vom Mehrfachelektrodentyp als die DFB-LD 110 verwendet werden, die die Auswahlwellenlänge durch Steuern der Trägerkonzentration bei einem Beugungsgitterabschnitt steuert, während sie auch eine Phasenkompensation ausführt, und die in der monolithischen Struktur einen abstimmbaren Bereich von etwa 30 nm hat.
Der vom Teiler 112 zur Spur- bzw. Verfolgungs-Generatoreinheit 113 eingegebene geteilte optische Strahl wird in ein ausgerichteten bzw. parallelen optischen Strahl umgewandelt, und ein scheibenförmiges optisches Filter 114 mit der daran gelieferten variierenden zentralen Transmissionswellenlänge ist in dem Pfad für den parallelen optischen Strahl platziert. Dieses scheibenförmige optische Filter 114 wird durch einen Gleichstrom-Servomotor 115 angetrieben, wobei das Antreiben des Motors ausgeführt wird, während Takte von einem Taktgenerator 116 zum Zwecke eines Stabilisierens einer Rotationsphase durch einen PLL- (Phase Locked Loop = Phasenregelkreis)-Kreis 117 phasensynchronisiert werden.
Das übertragene Licht des scheibenförmigen optischen Filters 114 wird in einer Fotodiode (PD) 118 eingegeben und in elektrische Signale umgewandelt, und diese elektrischen Signale werden durch Anwenden von Gattern bei einer Gatterschaltung 119 abgetastet.
Zur Zeit eines Abtastens wird die Zeit t₀ entsprechend der Referenzwellenlänge durch Nehmen einer an dem scheibenförmigen optischen Filter 114 angebrachten Markierung als Referenzpunkt berechnet, und zwei Gatter werden vor und nach dieser Referenzzeit eingerichtet. Es ist auch ein Logikkreis 120 vorgesehen, um eine Differenz zwischen elektrischen Signalen entsprechend zwei übertragen Lichtern abzuleiten, die durch Öffnen der Gatter abgeleitet werden. In diesem Logikkreis 120 wird die optische Ausgabedifferenz P₁-P₂ berechnet. Hier ist die Ausgabe in Form eines Pulses mit einer Pulsbreite gleich dem Absolutwert der optischen Ausgabedifferenz und eines Vorzeichens gleich der Richtung gegeben, wie es in 14 gezeigt ist.
Vor dem Logikkreis 120 ist auch ein A/D-Wandler 121 vorgesehen, um die digitale Verarbeitung auszuführen, bei welcher die Verzögerungskompensation für die Zeitverzögerung zwischen zwei Abtastungen einfacher als bei einer analogen Verarbeitung realisiert werden kann.
Hinter dem Logikkreis 120 ist auch ein D/A-Wandler 122 vorgesehen, der unter Verwendung der analogen Umwandlung ein Steuersignal in Bezug auf die wellenlängenabstimmbare DFB-LD 110 erzeugt. Dieses Steuersignal wird gehalten, bis das nächste Zeitgabesignal durch den Takt 116 eingegeben wird.
Zum Zwecke eines Glättens des Steuersignals, das sich wie eine Stufenfunktion ändert, ist auch eine Integrationsschaltung 123 vorgesehen. Hier ist die Schaltungskonstante gemäß dem Abtastzeitintervall und der Laserdioden-Kennlinie optimiert. Durch Steuern der DFB-LD 110 mit diesem Steuersignal wird es möglich, das kontinuierliche monochromatische Licht der Referenzwellenlänge gemäß den Referenzwellenlängengittern zu erhalten.
Wie es beschrieben ist, ist es gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel möglich, beliebig gutes kontinuierliches monochromatisches Licht gemäß den Referenzwellenlängengittern durch eine Vorrichtung in einer kompakten Größe zu erhalten, ohne dass ein langer optische Strahlpfad und ein Rahmen hoher Steifheit erforderlich sind.
Es ist auch zu anzumerken, dass neben denjenigen, die oben bereits angegeben sind, viele Modifikationen und Variationen der obigen Ausführungsbeispiele ausgeführt werden können, ohne von den neuen und vorteilhaften Merkmalen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Demgemäß sollen alle derartigen Modifikationen und Variationen innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche enthalten sein.

Claims

Referenzwellenlängen-Lichterzeugungsvorrichtung, die folgendes aufweist: eine bezüglich der Wellenlänge abstimmbare Monomode-Halbleiterlaser-Lichtquelle (110), ein scheibenförmiges optisches Filter (114) mit einer derartigen Filterkennlinie, dass sich eine zentrale Sendewellenlänge in Bezug auf einen Drehwinkel linear ändert, durch welche optische Strahlen von der Lichtquelle (110) laufen; und einen Servomotor (115) zum Drehen des scheibenförmigen optischen Filters (114) synchron zu einem Takt (116); und eine Steuerschaltung (118, 119, 120, 121, 122, 123) zum Erfassen eines Fehlers zwischen einer Oszillationswellenlänge der Lichtquelle (110) und einer spezifizierten Wellenlänge und zum Erzeugen eines negativen Rückkoppelsignals, um die Lichtquelle (110) so zu steuern, dass der Fehler ausgelöscht wird, wobei der Fehler erfasst wird durch Erfassen einer Zeit t = t₀ innerhalb einer Drehperiode, die die zentrale Sendewellenlänge gleich der spezifizierten Wellenlänge ergibt, durch Abtasten von Intensitäten von gesendeten optischen Strahlen zu in Bezug auf die Zeit t = t₀ bestimmten Zeiten t = t₀ + τ, t₀ – τ, durch Erhalten einer Differenz zwischen abgetasteten Intensitäten, und wobei das negative Rückkoppelsignal durch Erzeugen einer zu der Differenz proportionalen Spannung als das negative Rückkoppelsignal erzeugt wird.