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Die
vorliegende Erfindung betrifft generell das Wellenlängenmultiplexen
(WDM von engl. "wavelength division
multiplexing") unter
Verwendung einer Vielzahl optischer Signale mit verschiedenen Wellenlängen und insbesondere
eine optische Übertragungsvorrichtung
und ein auf WDM angewandtes optisches Kommunikationssystem.
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In
den vergangenen Jahren wurden eine Herstelltechnik und ein Anwendungsverfahren
für eine
optische Faser mit niedrigem Verlustfaktor (z.B. 0,2 dB/km) geschaffen,
und ein optisches Kommunikationssystem, das die optische Faser als Übertragungsleitung
verwendet, wurde zur praktischen Anwendung gebracht. Ferner wurde,
um Verluste in der optischen Faser auszugleichen und dadurch Langstreckenübertragung
zu ermöglichen,
ein optischer Verstärker
zum Verstärken
von Signallicht zur praktischen Anwendung gebracht.
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Ein
in der Technik bekannter optischer Verstärker umfasst ein optisches
Verstärkungsmedium,
dem zu verstärkendes
Signallicht sowie ein Mittel zugeführt wird zum Pumpen (Anregen)
des optischen Verstärkungsmediums
derart, dass das optische Verstärkungsmedium
ein Verstärkungsband
bereitstellt, das die Wellenlänge
des Signallichts enthält.
Beispielsweise umfasst ein Erbium-dotierter Faserverstärker (EDFA
von engl. "erbium-doped
fiber amplifier")
eine Erbium-dotierte
Faser (EDF von engl. "erbium-doped
fiber") als optisches Verstärkungsmedium
und eine Pumpquelle zum Zuführen
von Pumplicht mit einer vorbestimmten Wellenlänge an die EDF. Durch vorheriges
Einstellen der Wellenlänge
des Pumplichts innerhalb eines 0,98 μm-Bandes (0,97 μm bis 0,99 μm) oder eines
1,48 μm-Bandes
(1,47 μm
bis 1,49 μm)
lässt sich
ein Verstärkungsband
einschließlich
einer Wellenlänge
von 1,55 μm
erhalten. Ferner ist auch eine andere Art eines optischen Verstärkers mit
einem Halbleiter-Chip als optischem Verstärkungsmedium bekannt. In diesem
Fall erfolgt das Pumpen durch Injizieren eines elektrischen Stroms
in den Halbleiter-Chip.
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Eine
bekannte Technik zum Erhöhen
einer Übertragungskapazität durch
eine einzige optische Faser ist das Wellenlängenmultiplexen (WDM). In einem
WDM verwendenden System werden eine Vielzahl optischer Träger mit
unterschiedlichen Wellenlängen
verwendet. Die verschiedenen optischen Träger werden einzeln moduliert,
um hierdurch eine Vielzahl optischer Signale zu erhalten, die durch
einen optischen Multiplexer wellenlängengemultiplext werden, um
WDM-Signallicht zu erhalten, das an eine optische-Faser-Übertragungsleitung ausgegeben
wird. Auf der Empfangsseite wird das empfangene WDM-Signallicht
durch einen optischen Demultiplexer in einzelne optische Signale
getrennt, und übertragene
Daten werden entsprechend jedem optischen Signal wiederhergestellt.
Demgemäß lässt sich
unter Einsatz von WDM die Übertragungskapazität in einer
einzelnen optischen Faser entsprechend der Anzahl von WDM-Kanälen erhöhen.
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Demgemäß lassen
sich durch Kombinieren eines optischen Verstärkers mit WDM die Reichweite
und Kapazität
eines optischen Kommunikationssystems erhöhen.
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Im
Falle des Kombinierens eines optischen Verstärkers mit WDM besteht die Möglichkeit,
dass die Übertragungsqualität durch
eine im optischen Verstärker
durchgeführte
automatische Ausgangspegelsteuerung (ALC von engl. "automatic level control") verschlechtert
wird. Im allgemeinen ist ALC eine Steuerung derart, dass ein Gesamtausgangspegel
eines optischen Verstärkers
konstant gehalten wird. Demgemäß erhöht sich
beispielsweise, wenn ein optisches Signal in einem bestimmten der
WDM-Kanäle
abgeschnitten bzw. unterbrochen wird, ein optischer Ausgangspegel
in jedem der übrigen
Kanäle,
wodurch die Beeinflussung der Übertragungsqualität durch
nichtlineare Effekte möglich
wird (SPM: Selbstphasenmodulation von engl. "self-phase modulation", XPM: Kreuzphasenmodulation
von engl. "cross-phase
modulation", FWM:
Vier-Wellen-Mischung von engl. "four-wave
mixing", etc.),
welche in einer optischen-Faser-Übertragungsleitung
auftreten. Bekanntlich ist der Einfluss nichtlinearer Effekte insbesondere
bei Hochgeschwindigkeitsübertragungen bei
10 GB/Sek. oder mehr beachtlich.
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US-Patentanmeldung
#5 506 724 ist auf einen optischen Verstärker anwendbar, bei dem die
Ausgabe einer Kompensationssignalquelle basierend auf der Ausgabe
eines Verstärkungsdetektors
verstärkt
wird, welcher die von einer Pumpquelle erzeugte ASE (von engl. "amplified spontaneous
emission" bzw. verstärkte Spontanemission)
misst, und Isolatoren ein Herauslecken des Kompensationssignals
aus dem optischen Verstärker
verhindern.
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Die
Europäische
Patentanmeldung #0 777 346 A2 ist anwendbar auf einen optischen
Verstärker,
bei dem die Leistung eines dem optischen Verstärkungsmedium zugeführten Prüflichts
entsprechend den Ausgaben von Leistungsdetektoren des Eingangssignallichts
und des Prüflichts
gesteuert wird.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine optische Übertragungsvorrichtung
bereitgestellt, die mit einer optischen Übertragungsleitung verbunden
ist und umfasst: einen optischen Multiplexer, der zum Wellenlängenmultiplexen
einer Vielzahl optischer Signale zum Erzeugen von WDM-Signallicht
und zum Ausgeben des WDM-Signallichts
an die optische Übertragungsleitung
eingerichtet ist; eine Erfassungseinrichtung, eingerichtet zum Erfassen
einer Unterbrechung jedes der Vielzahl von optischen Signalen gemäß der Leistung
jedes optischen Signals; und eine Kompensiereinrichtung, eingerichtet
zum Hinzufügen
von Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge zu dem WDM-Signallicht als Reaktion
auf das Erfassen der Erfassungseinrichtung einer Unterbrechung,
wobei das hinzugefügte
Licht mit dem WDM-Signallicht an die optische Übertragungsleitung übertragen
wird.
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Wenn
bei dieser Ausgestaltung zumindest einer der WDM-Kanäle unterbrochen
wird, wird das Licht mit der vorbestimmten Wellenlänge zum
WDM-Signallicht hinzugefügt.
Im Falle der Durchführung
einer ALC (automatischen Ausgangspegelsteuerung) zum Konstanthalten
eines Gesamtausgangspegels eines optischen Verstärkers zum Verstärken des
WDM-Signallichts lässt
sich demgemäß beispielsweise
eine Veränderung
des optischen Ausgangspegels pro Kanal verhindern, womit eine der
Aufgaben der vorliegenden Erfindung gelöst wird.
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In
der vorliegenden Beschreibung beinhaltet die Formulierung, dass
ein Element betriebsmäßig mit
einem anderen Element verbunden ist, sowohl den Fall, dass diese
Elemente direkt miteinander verbunden sind, als auch den Fall, dass
diese Elemente vorgesehen sind, derart miteinander in Beziehung
zu stehen, dass ein elektrisches Signal oder ein optisches Signal
zwischen diesen Elementen hin- und hertransferiert werden kann.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung und um zu zeigen, wie diese umgesetzt werden kann,
wird nun beispielhaft auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm eines optischen Kommunikationssystems, auf das
die vorliegende Erfindung anwendbar ist;
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2 zeigt
ein Blockdiagramm eines anderen optischen Kommunikationssystems,
auf das die vorliegende Erfindung anwendbar ist;
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3 zeigt
ein Leistungsdiagramm, das einen zulässigen Bereich der übertragenen
Lichtausgabe darstellt;
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4 zeigt
ein Blockdiagramm eines auf die vorliegende Erfindung anwendbaren
optischen Verstärkers;
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5 zeigt
eine Graphik, die eine Zunahme der optischen Ausgangsleistung pro
Kanal aufgrund einer Verringerung der Anzahl von Kanälen veranschaulicht;
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6 zeigt
eine Graphik, die eine Abnahme der optischen Ausgangsleistung pro
Kanal aufgrund einer Erhöhung
der Anzahl von Kanälen
veranschaulicht;
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7 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine erste bevorzugte Ausführungsform
der optischen Übertragungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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8 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine zweite bevorzugte Ausführungsform
der optischen Übertragungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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9 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine dritte bevorzugte Ausführungsform
der optischen Übertragungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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10 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine bevorzugte Ausführungsform eines auf die vorliegende
Erfindung anwendbaren Kanalanzahlüberwachungsgerätes darstellt;
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11 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine andere bevorzugte Ausführungsform
des auf die vorliegende Erfindung anwendbaren Kanalanzahlüberwachungsgerätes darstellt;
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12 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine vierte bevorzugte Ausführungsform
der optischen Übertragungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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13A und 13B zeigen
Blockdiagramme, die bevorzugte Ausführungsformen eines auf die
vorliegende Erfindung anwendbaren Wellenlängenkonverters bzw. -umsetzers
darstellen;
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14 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine optische Übertragungsvorrichtung darstellt;
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15 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine optische Übertragungsvorrichtung darstellt;
und
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16 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine optische Übertragungsvorrichtung darstellt.
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Ein
optisches Kommunikationssystem kann ein Endstellengerät zum Übertragen
und eine mit dem Endstellengerät
betriebsmäßig verbundene
optische-Faser-Übertragungsleitung
beinhalten, wobei das Endstellengerät die optische-Faser-Übertragungsleitung gemäß der vorliegenden
Erfindung beinhaltet.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm eines optischen Kommunikationssystems, auf das
die vorliegende Erfindung anwendbar ist. Dieses System beinhaltet
eine erste Endstelle 2 zum Übertragen, eine zweite Endstelle 4 zum
Empfangen und eine optische-Faser-Übertragungsleitung 6 zum
Verbinden der Endstellen 2 und 4. Die optische Übertragungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist insbesondere auf die erste Endstelle 2 anwendbar.
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Die
erste Endstelle 2 umfasst eine Vielzahl optischer Sender
(OS) 8 (#1 bis #n) zum Ausgeben optischer Signale (ursprünglicher
optischer Signale) mit willkürlichen
Wellenlängen
sowie einen Transponder 10, der mit den optischen Sendern 8 (#1
bis #n) und der optischen-Faser-Übertragungsleitung 6 betriebsmäßig verbunden
ist. Der Transponder 10 beinhaltet eine Vielzahl von Wellenlängenkonvertern
bzw. -umsetzern 12 (#1 bis #n) zum Wellenlängenumsetzen
der optischen Signale mit willkürlichen
Wellenlängen
von den optischen Sendern 8 (#1 bis #n) in optische Signale
mit vorbestimmten Wellenlängen λ1 bis λn sowie
einen optischen Multiplexer 14 zum Wellenlängenmultiplexen
der optischen Signale von den Wellenlängenkonvertern 12 (#1
bis #n) zum Erzeugen von WDM-Signallicht.
Das WDM-Signallicht von dem optischen Multiplexer 14 wird an
die optische-Faser-Übertragungsleitung 6 ausgegeben.
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Eine
Vielzahl von hintereinandergereihten optischen Verstärkern 16 ist
in der optischen-Faser-Übertragungsleitung 6 vorgesehen.
Jeder der optischen Verstärker 16 verstärkt das
WDM-Signallicht. Das heißt, jeder
optische Verstärker 16 stellt
ein Verstärkungsband
bereit, das die Wellenlängen
des WDM-Signallichts beinhaltet. Je nach Länge der optischen-Faser-Übertragungsleitung 6 kann
ein einziger optischer Verstärker verwendet
werden.
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Die
zweite Endstelle 4 weist einen Transponder 18 auf
zum Separieren des von der optischen-Faser-Übertragungsleitung 6 übertragenen
WDM-Signallichts in einzelne optische Signale (ursprüngliche
optische Signale) mit willkürlichen
Wellenlängen
sowie eine Vielzahl von optischen Empfängern (OR) 20 (#1
bis #n) zum jeweiligen Empfangen dieser optischen Signale. Der Transponder 18 beinhaltet
einen optischen Demultiplexer 22 zum Separieren des eingegebenen
WDM-Signallichts
in eine Vielzahl von optischen Signalen mit den Wellenlängen λ1 bis λn sowie
eine Vielzahl von Wellenlängenkonvertern 24 (#1
bis #n) zum Wellenlängenumsetzen
dieser optischen Signale in optische Signale mit willkürlichen
Wellenlängen.
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Gemäß der in 1 gezeigten
Ausgestaltung kann durch die Anwendung von Wellenlängenmultiplex eine Übertragungskapazität entsprechend
der Anzahl der Wellenlängen
erhöht
werden. Ferner lässt
sich mit einer einfachen Ausgestaltung aufgrund des Vorsehens der
hintereinandergereihten optischen Verstärker 16 in der optischen-Faser-Übertragungsleitung 6 die
Strecke der optischen-Faser-Übertragungsleitung 6 verlängern. Insbesondere
sind in der ersten Endstelle 2 die Wellenlängen der
optischen Signale auf der Eingangsseite des Transponders 10 willkürlich, und
in der zweiten Endstelle 4 sind die Wellenlängen der
optischen Signale auf der Ausgangsseite des Transponders 18 willkürlich. Dementsprechend
können
existierende Vorrichtungen sowohl als optische Sender 8 (#1
bis #n) als auch als optische Empfänger 20 (#1 bis #n)
verwendet werden.
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Es
kann ein erweitertes optisches Netzwerksystem unter Verwendung eines
Regenerators anstelle jedes der optischen Sender 8 (#1
bis #n) oder der optischen Empfänger 20 (#1
bis #n) vorgesehen sein.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm eines anderen optischen Kommunikationssystems,
auf das die vorliegende Erfindung anwendbar ist. In diesem System
weist eine erste Endstelle 2' zur Übertragung
eine Vielzahl optischer Sender 8' (#1 bis #n) auf, zum Ausgeben
optischer Signale mit vorbestimmten Wellenlängen λ1 bis λn zum
jeweiligen Wellenlängenmultiplexen.
Diese optischen Signale werden von einem optischen Multiplexer (MUX) 14 wellenlängengemultiplext,
und das resultierende WDM-Signallicht
wird an eine optische-Faser-Übertragungsleitung 6 ausgegeben.
In einer zweiten Endstelle 4' wird
das von der optischen-Faser-Übertragungsleitung 6 übertragene
WDM-Signallicht
durch einen optischen Demultiplexer (DMUX) 18 in einzelne optische
Signale mit den Wellenlängen λ1 bis λn separiert,
und diese optischen Signale werden jeweils einer Vielzahl von optischen
Empfängern 20' (#1 bis #n)
zugeführt.
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Genau
wie in der in 1 gezeigten Ausgestaltung, lässt sich
auch gemäß der in 2 gezeigten Systemausgestaltung
eine Erhöhung
der Übertragungskapazität und eine
Verlängerung
der Strecke der optischen-Faser-Übertragungsleitung 6 erzielen.
Insbesondere in der in 2 gezeigten Systemausgestaltung sind
die optischen Sender 8' (#1
bis #n) und die optischen Empfänger 20' (#1 bis #n)
auf Vorrichtungen beschränkt,
die zum Wellenlängenmultiplexen
bestimmt sind. Es ist jedoch möglich,
ein System mit einer einfacheren Ausgestaltung zu niedrigeren Kosten
bereitzustellen, da die in 1 gezeigten
Wellenlängenkonverter nicht
erforderlich sind.
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In
jedem der in 1 und 2 gezeigten
Systeme kann zwischen dem optischen Multiplexer 14 und der
optischen-Faser-Übertragungsleitung 6 ein
anderer optischer Verstärker
als ein Nachverstärker
vorgesehen sein. Ferner kann zwischen der optischen-Faser-Übertragungsleitung 6 und
dem optischen Demultiplexer 18 ein anderer optischer Verstärker als
ein Vorverstärker
vorgesehen sein.
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3 zeigt
ein Leistungsdiagramm, das einen zulässigen Bereich der übertragenen
Lichtausgabe veranschaulicht. In 3 stellt
die Vertikalachse den optischen Pegel (die optische Leistung) dar
und die Horizontalachse stellt die Entfernung (oder Position) dar.
Der zulässige
Bereich der übertragenen
Lichtausgabe am Eingang einer optischen Faserstrecke zwischen zwei
optischen Verstärkern
wird durch eine empfangene Mindestleistung (S/N-Grenze) am empfangenden
optischen Verstärker
und durch nichtlineare Effekte in der optischen Faserstrecke bestimmt.
Genauer gesagt wird die Untergrenze des zulässigen Bereichs der übertragenen
Lichtausgabe durch eine empfangene Mindestleistung und eine Verluststeigung
der Übertragungsleitung bestimmt
und die Obergrenze des zulässigen
Bereichs wird durch nichtlineare Effekte bestimmt. Ferner wird die
Untergrenze eines empfangbaren Bereichs am empfangenden optischen
Verstärker
durch die empfangene Mindestleistung vorgegeben und die Obergrenze
des empfangbaren Bereichs wird durch die Unanfälligkeit eines Photodetektors
wie einer Photodiode bestimmt.
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Dementsprechend
ist es wichtig, dafür
zu sorgen, dass im Fall der Anwendung des Wellenlängenmultiplexverfahrens
in dem in 1 oder 2 gezeigten
System in jedem optischen Verstärker
die optischen Pegel der optischen Signale in allen Kanälen in den
zulässigen
Bereich der übertragenen
Lichtausgabe fallen, damit eine gute Übertragungsqualität aufrechterhalten
wird.
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4 zeigt
ein Blockdiagramm eines auf die vorliegende Erfindung anwendbaren
optischen Verstärkers.
Der optische Verstärker
beinhaltet ein optisches Dämpfungsglied 30 mit
variabler Dämpfung,
einen optischen Koppler 32, einen WDM-Koppler 34, eine Erbium-dotierte
Faser (EDF von engl. "erbium
doped fiber") 36 und
einen optischen Koppler 38, welche in dieser Reihenfolge
in Bezug auf eine Verbreitungsrichtung von WDM-Signallicht zwischen
einem Eingangsanschluss 26 und einem Ausgangsanschluss 28 vorgesehen
sind. Das dem Eingangsanschluss 26 zugeführte WDM-Signallicht
erfährt
durch das optische Dämpfungsglied 30 eine
kontrollierte Dämpfung
und wird der EDF 36 durch den optischen Koppler 32 und
den WDM-Koppler 34 zugeführt. Pumplicht von einer Laser-Diode
(LD) 40 als Pumpquelle wird der EDF 36 durch den
WDM-Koppler 34 zugeführt.
Wenn das WDM-Signallicht der vom Pumplicht gepumpten EDF 36 zugeführt worden
ist, dann wird das WDM-Signallicht
in Übereinstimmung
mit dem Grundsatz der stimulierten Emission verstärkt und
das verstärkte
WDM- Signallicht
wird durch den optischen Koppler 38 hindurchgeführt und
vom Ausgangsanschluss 38 ausgegeben.
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Bei
diesem optischen Verstärker
wird eine automatische Verstärkungssteuerung
(AGC von engl. "automatic
gain control") eingesetzt,
um eine Verstärkungcharakteristik
(die Wellenlängenabhängigkeit
der Verstärkung)
in der EDF 36 konstant zu halten, und eine automatische
Ausgangspegelsteuerung (ALC) wird eingesetzt, um einen Gesamtausgangspegel
konstant zu halten.
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Das
der EDF 36 zuzuführende
und darin zu verstärkende
WDM-Signallicht
wird von dem optischen Koppler 32 abgezweigt und das resultierende
abgezweigte Licht wird von einem Photodetektor (PD) 42 wie einer
Photodiode in ein elektrisches Signal gemäß der optischen Leistung umgesetzt.
Ferner wird das verstärkte
WDM-Signallicht durch den optischen Koppler 38 abgezweigt
und das resultierende abgezweigte Licht wird von einem Photodetektor 44 in
ein elektrisches Signal gemäß der optischen
Leistung umgesetzt. Ausgangssignale von den Photodetektoren 42 und 44 werden
einem AGC-Schaltkreis 46 zugeführt. Der AGC-Schaltkreis 46 steuert
einen Antriebsstrom, der von einem Antriebsschaltkreis 48 an
die Laser-Diode 40 zu führen
ist, so dass die Verstärkung
der EDF 36 konstant wird. Das Ausgangssignal von dem Photodetektor 44 wird
auch einem ALC-Schaltkreis 50 zugeführt. Der
ALC-Schaltkreis 50 steuert die Dämpfung des optischen Dämpfungsglieds 30 derart,
dass der Gesamtausgangspegel des verstärkten WDM-Signallichts von
der EDF 36 konstant wird.
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Während die
in 4 gezeigte Ausgestaltung einen Vorwärtspumpvorgang
einsetzt, derart, dass sich das WDM-Signallicht und das Pumplicht in derselben
Richtung in der EDF 36 verbreiten, kann die Ausgestaltung
abgewandelt werden, so dass sie einen Rückwärtspumpvorgang ausführt, derart,
dass sich das WDM-Signallicht und das Pumplicht in der EDF 36 in entgegengesetzte
Richtungen ausbreiten. Alternativ kann unter Verwendung von zwei
Pumpquellen ein bidirektionales Pumpen erfolgen.
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In
dem Fall, dass die Wellenlängen
des zu verstärkenden
WDM-Signallichts
in einem 1,55 μm-Band (1,50 μm bis 1,60 μm) enthalten
sind, kann ein im wesentlichen flaches Verstärkungsband, das die Wellenlängen des
WDM-Signallichts beinhaltet, bereitgestellt werden, indem die Wellenlänge des
Pumplichts innerhalb eines 0,98 μm-Bandes
oder eines 1,48 μm-Bandes eingestellt
wird und ein Zielwert für
AGC adäquat
eingestellt wird. Ferner lässt
sich durch ausreichendes Verengen der Wellenlängenabstände ein Wellenlängenmultiplex
mit hoher Dichte erzielen.
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Während die
EDF 36 in diesem optischen Verstärker als optisches Verstärkungsmedium
verwendet wird, eine mit einem anderen Seltenerdeelement wie Yb
oder Nd dotierte Faser.
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In
dem Fall, dass eine ALC durchgeführt
wird, um, wie in 4 gezeigt, den Gesamtausgangspegel konstant
zu halten, besteht die Möglichkeit,
dass eine Veränderung
der Anzahl von WDM-Signallicht-Kanälen zu einer Veränderung
der optischen Ausgangsleistung pro Kanal führen kann, und zwar in einem
derartigen Maße,
dass die optische Ausgangsleistung von einem zulässigen Bereich der übertragenen
Lichtausgabe abweicht. Dies wird nun genauer beschrieben.
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5 zeigt
eine Graphik, die einen Anstieg der optischen Ausgangsleistung pro
Kanal aufgrund einer Verringerung der Anzahl von WDM-Kanälen veranschaulicht.
Es wird angenommen, dass WDM-Signallicht von vier Kanälen mit
festem Eingangspegel in einen optischen Verstärker, wie in einem linken unteren
Teil der 5 gezeigt, eingegeben wird.
Für den
Fall, dass ein optisches Signal in einem der vier Kanäle unterbrochen wird,
wie in einem rechten unteren Teil der 5 gezeigt,
so ändert
sich ein Ausgangsspektrum, das dem in einem linken unteren Teil
der 5 gezeigten Eingangsspektrum entspricht, in ein
in einem rechten unteren Teil der 5 gezeigtes
Spektrum. Das heißt,
der Ausgangspegel des optischen Verstärkers wird durch eine ALC derart
gesteuert, dass der Gesamtausgangspegel konstant gehalten wird.
Dementsprechend kann der Ausgangspegel in jedem der verbleibenden
Kanäle
die Obergrenze des zulässigen
Bereichs der übertragenen Lichtausgabe überschreiten,
wenn ein optisches Signal in einem Kanal unterbrochen wird. In diesem
Fall kann aufgrund von nichtlinearen Effekten eine Wellenformverzerrung
auftreten, die eine Verschlechterung der Übertragungsqualität bewirkt.
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6 zeigt
eine Graphik, die eine Abnahme der optischen Ausgangsleistung pro
Kanal aufgrund einer Erhöhung
der Anzahl von WDM-Kanälen
veranschaulicht. Es wird angenommen, dass WDM-Signallicht von drei
Kanälen
mit einem festen Pegel in einen optischen Verstärker, wie in einem linken unteren
Teil der 6 gezeigt, eingegeben wird.
In dem Fall, dass ein optisches Signal in einem Kanal hinzugefügt wird,
wie in einem rechten oberen Teil der 6 gezeigt, ändert sich
ein Ausgangsspektrum, das dem in einem linken unteren Teil der 6 gezeigten
Eingangsspektrum entspricht, in ein in einem rechten unteren Teil
der 6 gezeigtes Spektrum. Das heißt, eine ALC wird durchgeführt, um
den Ausgangspegel derart zu steuern, dass der Gesamtausgangspegel
konstant gehalten wird.
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Dementsprechend
kann der Ausgangspegel in jedem Kanal unter die Untergrenze des
zulässigen
Bereichs der übertragenen
Lichtausgabe fallen, wenn ein optisches Signal in einem Kanal hinzugefügt wird.
In diesem Fall kann die optische Leistung des optischen Signals
in jedem Kanal auf der Empfangsseite niedriger werden als eine empfangene
Mindestleistung, was eine Verschlechterung der Übertragungsqualität bewirkt.
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Nun
folgt eine Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der optischen Übertragungsvorrichtung
zum Beseitigen des Anstiegs der optischen Ausgangsleistung pro Kanal,
wie unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, oder zum Beseitigen
der Veränderung
der optischen Ausgangsleistung pro Kanal, wie unter Bezugnahme auf
die 5 und 6 beschrieben.
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7 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine erste bevorzugte Ausführungsform
der optischen Übertragungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt. In dieser bevorzugten Ausführungsform wird die optische Übertragungsvorrichtung
auf die in 2 gezeigte erste Endstelle 2' angewendet.
In dieser bevorzugten Ausführungsform
weist der optische Multiplexer 14 eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen auf,
die jeweils mit den mehreren optischen Sendern 8' (#1 bis #n)
zum Ausgeben optischer Signale mit verschiedenen Wellenlängen verbunden
sind, sowie einen zusätzlichen
Eingangsanschluss, der mit einer zusätzlichen Lichtquelle 52 verbunden
ist. Die Lichtquelle 52 wird von einem Steuerschaltkreis 54 an-
oder ausgeschaltet, so dass sie Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge gemäß einer
vorbestimmten Regel ausgibt. Beispielsweise wird die Lichtquelle 52 ausgeschaltet,
wenn sich alle betriebsfähigen
Kanäle
im Normalbetrieb befinden, wohingegen die Lichtquelle 52 angeschaltet
wird, wenn erfasst wird, dass ein optisches Signal in einem der
betriebsfähigen
Kanäle
unterbrochen wurde. Dementsprechend wird im Falle der Durchführung einer
ALC derart, dass die Gesamtausgangsleistung in jedem in 2 gezeigten
optischen Verstärker 16 konstant
wird, verhindert, dass die optische Ausgangsleistung pro Kanal in
jedem optischen Verstärker 16 sich
verändert,
um dadurch eine gute Übertragungsqualität aufrechtzuerhalten.
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Um
die Veränderung
der optischen Ausgangsleistung pro Kanal zu minimieren, ist die
Leistung des aus der Lichtquelle 52 ausgegebenen Lichts
bevorzugt im wesentlichen gleich der Leistung des unterbrochenen
optischen Signals und die Wellenlänge des aus der Lichtquelle 52 ausgegebenen
Lichts ist bevorzugt im Verstärkungsband
jedes optischen Verstärkers 16 enthalten.
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Der
An-/Aus-Betrieb der Lichtquelle 52 in Übereinstimmung mit der vorbestimmten
Regel durch den Steuerschaltkreis 54 wird gemäß einem
Steuersignal von einem Kanalanzahlüberwachungsgerät durchgeführt. Nachfolgend
werden bestimmte Ausführungsformen
des Kanalanzahlüberwachungsgerätes beschrieben.
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Es
ist ferner bevorzugt, dass sich die Wellenlänge des von der Lichtquelle 52 ausgegebenen
Lichts von der Wellenlänge
des optischen Signals in jedem betriebsfähigen Kanal unterscheidet,
um einen Normalbetrieb jedes betriebsfähigen Kanals sicherzustellen.
Beispielsweise ist die Wellenlänge
des von der Lichtquelle 52 ausgegebenen Lichts gleich der
Wellenlänge
des unterbrochenen optischen Signals oder gleich der Wellenlänge für einen
nicht betriebsfähigen
Kanal.
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Bei
dem von der Lichtquelle 52 ausgegebenen Licht kann es sich
um moduliertes Licht oder um unmoduliertes Dauerstrichlicht handeln
(engl. "CW light" bzw. "continuous wave light"). Für den Fall,
dass das von der Lichtquelle 52 ausgegebene Licht durch
ein modulierendes Signal moduliert wird, kann Information über die
Kanalunterbrechung durch das modulierende Signal an jeden optischen
Verstärker 16 oder
an die zweite Endstelle 4' übertragen
werden.
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In
der in 7 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle 52 derart
zum Kompensieren bestimmt, dass die Gesamtleistung des zu erhaltenden
WDM-Signallichts im wesentlichen konstant wird. Alternativ kann
anstelle der Lichtquelle 52 irgendeiner der optischen Sender 8' (#1 bis #n)
in einem nicht betriebsfähigen
Kanal verwendet werden.
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Zwar
wird in der in 7 gezeigten bevorzugten Ausführungsform
die einzelne Lichtquelle 52 verwendet, jedoch können eine
Vielzahl von Lichtquellen verwendet werden, um die Unterbrechung
von mehreren Kanälen
zu bewältigen.
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8 zeigt
ein Blockdiagramm, in dem eine zweite bevorzugte Ausführungsform
der optischen Übertragungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt ist. Im Gegensatz zu der in 7 gezeigten ersten
bevorzugten Ausführungsform
umfasst die zweite bevorzugte Ausführungsform ferner eine Pegeleinstelleinheit 56 zwischen
der Lichtquelle 52 und einem Eingangsanschluss des optischen
Multiplexers 14. Die Pegeleinstelleinheit 56 wird
durch ein optisches Dämpfungsglied
mit variabler Dämpfung
oder einen optischen Verstärker
mit variabler Verstärkung
bereitgestellt. Die Anzahl der unterbrochenen WDM-Kanäle lässt sich
gemäß einem
dem Steuerschaltkreis 54 zuzuführenden Steuersignal erfassen.
Demgemäß lässt sich
durch Einstellen der Pegeleinstelleinheit 56 entsprechend
dem Ergebnis der vorstehenden Erfassung die Gesamtleistung des WDM-Signallichts
ungeachtet der Anzahl der unterbrochenen Kanäle konstant halten und es wird
verhindert, dass die optische Ausgangsleistung pro Kanal einen zulässigen Bereich
der übertragenen
Lichtausgabe überschreitet.
Zwar ist die Pegeleinstelleinheit 56 in dieser bevorzugten
Ausführungsform
unabhängig von
der Lichtquelle 52 vorgesehen, jedoch kann eine Laserdiode,
die imstande ist, Licht mit einer kontrollierten Leistung gemäß einem
Antriebsstrom auszugeben, als Lichtquelle 52 verwendet
werden und der Antriebsstrom kann eingestellt werden, um die Leistung
des zum WDM-Signallicht hinzuzufügenden
Lichts zu steuern.
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9 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine dritte bevorzugte Ausführungsform
der optischen Übertragungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt. In dieser bevorzugten Ausführungsform wird keine Lichtquelle
verwendet, die derart zur Kompensation bestimmt ist, dass die Gesamtleistung
des zu erhaltenden WDM-Signallichts konstant wird, sondern eine Steuereinheit 58 wird
zum An- oder Ausschalten von Licht, das von einer externen Lichtquelle
zugeführt
wird, und zum Hinzufügen
des externen Lichts zu dem WDM-Signallicht in dem optischen Multiplexer 14 verwendet.
Im einzelnen wird das externe Licht von der Steuereinheit 58 ausgeschaltet,
wenn sich die betriebsfähigen
Kanäle
im Normalbetrieb befinden, wohingegen das externe Licht von der
Steuereinheit 58 angeschaltet und zu dem WDM-Signallicht
hinzugefügt
wird, wenn irgendeiner der betriebsfähigen Kanäle unterbrochen wird. Demgemäß kann die
Gesamtausgangsleistung des zu erhaltenden WDM-Signallichts immer
konstant gehalten werden und die optische Ausgangsleistung pro Kanal
lässt sich
in einen zulässigen
Bereich der übertragenen
Lichtausgabe bringen. Demzufolge besteht keine Möglichkeit, dass sich im Falle
einer Änderung
der Anzahl von WDM-Kanälen
die Übertragungsqualität verschlechtert.
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Zwar
schaltet in dieser bevorzugten Ausführungsform die Steuereinheit 58 das
externe Licht ein oder aus, jedoch kann die Steuereinheit 58 derart
abgeändert
werden, dass sie basierend auf der Pegeleinstelleinheit 56 in
der zweiten, in 8 gezeigten bevorzugten Ausführungsform
die Leistung des externen Lichts einstellt und das externe Licht
zu dem WDM-Signallicht
hinzufügt.
Durch Anwenden einer derartigen Pegeleinstellung auf mindestens
einen Kanal lässt
sich die Gesamtausgangsleistung des WDM-Signallichts selbst dann
konstant halten, wenn optische Signale in mehreren Kanälen unterbrochen
werden. Ferner ist es durch Anwenden der Kompensiereinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung auf mehrere Kanäle,
bevorzugt auf alle Kanäle,
möglich,
die Unterbrechung mehrerer Kanäle
selbst dann zu bewältigen,
wenn die Pegeleinstellung nicht erfolgt.
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Zwar
wird die optische Übertragungsvorrichtung
in jeder der ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsform auf die erste Endstelle 2' des in 2 gezeigten
Systems angewendet, jedoch kann die Vorrichtung auf die erste Endstelle 2 des
in
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1 gezeigten
Systems angewendet werden. In diesem Fall werden die Wellenlängenkonverter 12 (#1
bis #n) und ein weiterer notwendiger Wellenlängenkonverter auf der Eingangsseite
des optischen Multiplexers 14 vorgesehen.
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10 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine bevorzugte Ausführungsform des Kanalanzahlüberwachungsgerätes zum Überwachen
der Anzahl der unterbrochenen WDM-Kanäle darstellt. Ein Nachverstärker 60 zum
Verstärken
von WDM-Signallicht
ist an der Ausgangsöffnung
des optischen Multiplexers 14 vorgesehen. Das durch den
Nachverstärker 60 verstärkte WDM-Signallicht
wird durch einen optischen Koppler 62 abgezweigt und das
resultierende abgezweigte Licht wird einem Kanalanzahlüberwachungsgerät 64 zugeführt. Das
Kanalanzahlüberwachungsgerät 64 führt gemäß dem eingegebenen
abgezweigten Licht eine Überwachung
der Anzahl unterbrochener WDM-Kanäle oder dergleichen durch.
Das Ergebnis der Überwachung
wird als das vorstehend erwähnte
Steuersignal ausgegeben.
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Gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
wird die Überwachung
auf der Ausgangsseite des optischen Multiplexers 14 durchgeführt. Dementsprechend
ist es möglich,
eine Signalunterbrechung aufgrund eines Geräteausfalls, einer Steckertrennung,
einer Pakettrennung, etc. sowohl auf der Eingangsseite als auch auf
der Ausgangsseite des optischen Multiplexers 14 zu erfassen.
Ferner kann durch Verwenden eines Spektrumanalysators im Überwachungsgerät 64 eine
Signalunterbrechung pro Kanal erfasst werden, da das nach dem Wellenlängenmultiplexen
erhaltene WDM-Signallicht dem Kanalanzahlüberwachungsgerät 64 zugeführt wird.
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11 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine andere bevorzugte Ausführungsform
des auf die vorliegende Erfindung anwendbaren Kanalanzahlüberwachungsgerätes darstellt.
In dieser bevorzugten Ausführungsform
ist ein optischer Koppler 66 an jedem Eingangsanschluss
des optischen Multiplexers 14 zum Abzweigen eines optischen
Signals in jedem Kanal vorgesehen. Ein resultierendes abgezweigtes
optisches Signal wird direkt einem Kanalanzahlüberwachungsgerät 64 zugeführt.
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Gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
werden die optischen Signale vor dem Wellenlängenmultiplexen direkt dem Überwachungsgerät 64 zugeführt. Dementsprechend
kann eine Signalunterbrechung in einem bestimmten Kanal ohne Verwendung
eines Spektrumanalysators schnell erfasst werden. Ferner lässt sich
eine Schaltkreisausgestaltung von der Unterbrechungserfassung bis
zur Steuerung vereinfachen, wodurch eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit
erzielt wird.
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12 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine vierte bevorzugte Ausführungsform
der optischen Übertragungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt. In dieser bevorzugten Ausführungsform wird die optische Übertragungsvorrichtung
auf die erste Endstelle 2 des in 1 gezeigten
Systems angewendet. In dieser bevorzugten Ausführungsform wird ein in einem
Wellenlängenkonverter 12 (#i)
in einem nicht betriebsfähigen
Kanal enthaltener E/O-Wandler (elektro-/optischer Wandler) 68 von
den mehreren in dem Transponder 10 enthaltenen Wellenlängenkonvertern 12 (#1
bis #n) durch einen Steuerschaltkreis 54 an- oder ausgeschaltet.
Alternativ kann anstelle des E/O-Wandlers 68 in dem nicht
betriebsfähigen
Kanal ein E/O-Wandler in einem Wellenlängenkonverter in irgendeinem
Kanal, in dem ein eingegebenes optisches Signal unterbrochen wird, durch
den Steuerschaltkreis 54 an- oder ausgeschaltet werden.
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Gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
lässt sich
durch Verwenden des E/O-Wandlers in dem existierenden Wellenlängenkonverter
eine Kompensation derart durchführen,
dass die Gesamtleistung des zu erhaltenden WDM-Signallichts konstant
wird und dadurch die Aufgabe der vorliegenden Erfindung mit einer einfachen
Ausgestaltung gelöst
wird.
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Zwar
kann die Erfassung der Unterbrechung eines optischen Signals in
einem bestimmten der WDM-Kanäle
durch Verwenden des in 10 oder 11 gezeigten
Kanalanzahlüberwachungsgerätes 64 erfolgen,
jedoch kann die Unterbrechung eines optischen Signals auch durch
die folgenden Ausgestaltungen erfasst werden.
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Die 13A und 13B zeigen
bevorzugte Ausführungsformen
des Wellenlängenkonverters
zur Erfassung einer Signalunterbrechung. In der in 13A gezeigten bevorzugten Ausführungsform enthält der Wellenlängenkonverter 12 einen
O/E-Wandler (opto-/elektrischen Wandler) 70 zum Umsetzen
eines ursprünglichen
zugeführten
optischen Signals in ein elektrisches Signal und einen E/O-Wandler 68 zum
Umsetzen des von dem O/E-Wandler 70 ausgegebenen elektrischen
Signals in ein optisches Signal. Wird eine Signalunterbrechung in
dem E/O-Wandler 68 erfasst, so sendet der E/O-Wandler 68 unverzüglich gleichmäßiges Licht aus.
Das heißt,
sowohl die Erfassung einer Signalunterbrechung als auch die Ausgabe
von Kompensierlicht werden in dem E/O-Wandler 68 beendet.
In der in 13B gezeigten bevorzugten Ausführungsform
wird in dem O/E-Wandler 70 eine Unterbrechung der Eingabe
eines optischen Signals erfasst. Wird in dem O/E-Wandler 70 entsprechend
dem Ergebnis der Erfassung eine Signalunterbrechung erfasst, so
sendet der E/O-Wandler 68 gleichmäßiges Licht aus. Gemäß der in 13A oder 13B gezeigten
bevorzugten Ausführungsform
kann die Ausgestaltung des existierenden Wellenlängenkonverters ohne jegliche
Veränderung verwendet
werden, so dass sich die Kompensation mit einer einfachen Konfiguration
bei einer hohen Reaktionsgeschwindigkeit durchführen lässt.
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In
dem Fall, dass in einem optischen Verstärker eine ALC zum Konstanthalten
eines Gesamtausgangspegels durchgeführt wird, hängt die Variationsbreite des
optischen Ausgangspegels pro Kanal von der Anzahl der Kanäle ab. Beispielsweise
erhöht
sich ein optischer Ausgangspegel um 3 dB, wenn die Anzahl der Kanäle von 2
auf 1 abnimmt. Im Gegensatz dazu beträgt eine Veränderung des optischen Ausgangspegels lediglich
0,58 dB, wenn sich die Anzahl der Kanäle von 8 auf 7 verringert.
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Dementsprechend
kann durch Hinzufügen
des Lichts der vorherbestimmten Wellenlänge zum WDM-Signallicht gemäß der vorliegenden
Erfindung die Variationsbreite des optischen Ausgangspegels in jedem
der verbleibenden Kanäle
unterdrückt
werden für
den Fall, dass ein optisches Signal in einem bestimmten der WDM-Kanäle unterbrochen
wird.
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Für den Fall,
dass in jedem der in den 1 und 2 gezeigten
Systeme eine ALC zum Konstanthalten des Gesamtausgangspegels in
jedem optischen Verstärker 16 durchgeführt wird,
hängt die
durch eine Signalunterbrechung bedingte Variationsbreite des optischen
Ausgangspegels pro Kanal von der Anzahl der betriebsfähigen Kanäle ab. Beispielsweise
nimmt, wie in nachfolgender Tabelle 1 gezeigt, ein optischer Ausgangspegel
um 3,01 dB zu, wenn sich die Anzahl der betriebsfähigen Kanäle von 2
auf 1 verändert.
Im Gegensatz dazu beträgt
die Veränderung
eines optischen Ausgangspegels lediglich 0,58 dB, wenn sich die
Anzahl der betriebsfähigen
Kanäle
von 8 auf 7 verändert.
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Für den Fall,
dass ein Teil der mehreren optischen Sender 8 (#1 bis #n)
in dem in 1 gezeigten System zur Signalübertragung
verwendet werden, oder für
den Fall, dass ein Teil der mehreren optischen Sender 8' (#1 bis #n)
in dem in 2 gezeigten System zur Signalübertragung
verwendet werden, werden demgemäß bevorzugt
ein Teil oder alle der verbleibenden optischen Sender zum Aussenden
eines gleichmäßigen Lichts
betrieben, wodurch die Variationsbreite des optischen Ausgangspegels
pro Kanal im Falle einer Signalunterbrechung in irgendeinem betriebsfähigen Kanal
verringert wird.
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Um
die Variationsbreite des optischen Ausgangspegels pro Kanal zu verringern,
kann anstelle des optischen Senders in einem nicht betriebsfähigen Kanal
eine zugewiesene Lichtquelle verwendet werden. Dies wird unter Bezugnahme
auf 14 beschrieben.
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14 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine optische Übertragungsvorrichtung darstellt.
Eine Lichtquelle 52 ist mit einem der Eingangsanschlüsse des
optischen Multiplexers 14 verbunden. Die Lichtquelle 52 gibt Licht
einer vorbestimmten Wellenlänge
aus. Das von der Lichtquelle 52 ausgegebene Licht wird
zu dem WDM-Signallicht in dem optischen Multiplexer 14 hinzugefügt. Die
Wellenlänge
des von der Lichtquelle 52 ausgegebenen Lichts ist in dem
Verstärkungsband
jedes optischen Verstärkers 16 enthalten
und anders eingestellt als die Wellenlänge eines optischen Signals
in jedem betriebsfähigen
Kanal. Zwar ist in 14 die einzelne Lichtquelle 52 gezeigt,
es können
jedoch eine Vielzahl von Lichtquellen verwendet werden. Um die Variationsbreite
des optischen Ausgangspegels pro Kanal zu minimieren, wird bevorzugt
die Anzahl von Lichtquellen 52 erhöht.
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15 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine optische Übertragungsvorrichtung darstellt,
in der Licht, das von einer externen Lichtquelle zugeführt wird,
zu WDM-Signallicht im optischen Multiplexer 14 hinzugefügt wird,
um die Variationsbreite des optischen Ausgangspegels pro Kanal zu
verringern.
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Die
in jeder der 14 und 15 gezeigte
optische Übertragungsvorrichtung
ist auf die erste Endstelle 2' in dem in 2 gezeigten
System anwendbar und ist auch auf die Eingangsseite des Wellenlängenkonverters 12 (#1
bis #n) in dem in 1 gezeigten System anwendbar.
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In
der in 14 gezeigten Anordnung kann
die Leistung des von der Lichtquelle 52 ausgegebenen Lichts
konstant sein oder kann durch Verwendung der in 8 gezeigten
Pegeleinstelleinheit 56 einstellbar sein.
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Ferner
kann die in 9 gezeigte Steuereinheit 58 in
der in 15 gezeigten Anordnung eingesetzt werden,
um dadurch die Leistung des externen Lichts einstellbar zu machen.
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16 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine optische Übertragungsvorrichtung darstellt,
in der ein Wellenlängenkonverter
(#i) in einem nicht betriebsfähigen
Kanal verwendet wird, um seinen E/O-Wandler 68 zum Aussenden
von gleichmäßigem Licht
zu betreiben, wie die in 12 gezeigte
Ausführungsform.
Auch gemäß dieser
Ausführungsform
lässt sich
in Übereinstimmung
mit den oben unter Bezugnahme auf Tabelle 1 beschriebenen Prinzipien
die Variationsbreite des optischen Ausgangspegels pro Kanal verringern
im Falle einer Signalunterbrechung in irgendeinem betriebsfähigen Kanal.
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Beim
Ausführen
der vorliegenden Erfindung wird die Leistung des Kompensationslichtes
bevorzugt derart gesteuert, dass der Ausgangspegel jedes optischen
Verstärkers
pro Kanal konstant wird.
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Wie
oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
eine optische Übertragungsvorrichtung
und ein optisches Kommunikationssystem vorzusehen, welche die Möglichkeit
einer Verschlechterung der Übertragungsqualität im Falle
einer Veränderung
der Anzahl der wellenlängengemultiplexten (WDM-)Kanäle beseitigen
können.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine optische Übertragungsvorrichtung
und ein optisches Kommunikationssystem bereitgestellt werden, welche
die Möglichkeit
einer Verschlechterung der Übertragungsqualität im Falle
einer Veränderung
der Anzahl der WDM-Kanäle
beseitigen können.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen
bevorzugten Ausführungsformen
beschränkt.
Der Umfang der Erfindung wird durch die angehängten Ansprüche definiert, und daher sind
alle in den Äquivalenzbereich
des Umfangs der Ansprüche
fallenden Veränderungen
und Modifikationen von der Erfindung umfasst.