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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der faseroptischen Übertragungssysteme.
Sie bezieht sich im besonderen auf den Empfangsfilter solcher Übertragungssysteme.
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Die
Erfindung bezieht sich auf Übertragungssysteme
mit oder ohne Repeater. Die Übertragungssysteme
oder Verbindungssysteme "ohne
Repeater" sind dadurch
gekennzeichnet, dass sie Elemente verwenden, die nur in den Endterminals
elektrisch aktiv sind. Die Systeme mit Repeatern dagegen besitzen
elektrisch aktive Elemente wie Repeater mit Verstärkern.
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Die
faseroptischen Verbindungen ohne Repeater weisen die Besonderheit
auf, dass sehr starke optische Leistungen in die Faseroptik eingespeist werden
müssen,
um große
Reichweiten zu erzielen. Es werden zwei Arten optischer Wellen in
die Faser eingespeist. Bei der ersten handelt es sich um eine Signalwelle
bei ungefähr
1550 nm, die moduliert wird, und die zu übertragenden Informationen
beinhaltet. Bei der zweiten An handelt es sich um die sogenannte
optische Pumpen-Welle im Wellenlängenbereich von
1400–1500
nm, bei der es sich um eine kontinuierliche Leistung handelt, die
in die Faseroptik eingespeist wird, um das Signal zu verstärken.
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Am
Empfang besitzen diese Systeme einen schmalen Empfangsfilter, der
das Signal filtern kann, ohne dass das Geräusch in der Verbindung verarbeitet
werden muss. Man ist allgemein der Auffassung, dass ein schmaler
Empfangsfilter für
ein gutes Funktionieren einer Verbindung ohne Repeater unerlässlich ist,
und dass die Empfindlichkeit der Verbindung umso größer ist,
je näher
die Bandbreite des Filters an der theoretischen Grenze der Spektrumsbreite des
ausgesendeten Signals liegt.
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Die
Verwendung solcher Filter unterliegt Zwängen. Einerseits besitzen die
Filter ein starkes Gefälle
und sie sind teuer. Andererseits ist eine Verschiebung der Wellenlänge des
Senders immer möglich,
so dass die meisten Empfänger
Empfangsfilter besitzen, deren Wellenlänge von der Wellenlänge des
Senders abhängig
ist. Eine einfache Lösung
zur Unterordnung der Wellenlänge
des Empfangsfilters besteht darin, die Leistung am Ausgang des Empfangsfilters
zu messen.
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In
EP-A-0 714 182 wird ein Übertragungssystem
mit Repeatern mit Wellenlängen-Multiplexing beschrieben,
bei dem mehrere, verschiedene Wellenlängen verwendet werden können. Demzufolge wird
in diesem Dokument vorgeschlagen, am Empfang eine Vielzahl von Filtern
und einen Detektor vorzusehen; das am Empfänger erhaltene Signal wird verstärkt und
anschließend
demultiplexiert und dann zu den Empfängern geschickt. Zum Demultiplexieren des
Signals wird in diesem Dokument die Verwendung von Filtern vorgeschlagen,
deren mittlere Wellenlänge
abstimmbar ist.
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In
US-A-5 469 288 wird ein Empfangsfilter für ein Übertragungssystem mit Wellenlängen-Multiplexing beschrieben,
der so abstimmbar ist, dass die Änderungen
der Wellenlängen
bei der Aussendung am Empfang verfolgt werden können. In diesem Dokument wird
vorgeschlagen, für
jede Wellenlänge
zwei Filter in Reihenschaltung zu verwenden, die unterschiedliche
Bandbreiten aufweisen, sowie eine mittlere, identische Wellenlänge. Mit
der Kombination aus zwei Filtern können die Leistungen der Signale, die
aus den folgenden Kanälen
kommen, um die Wellenlänge
eines Kanals herum stark gedämpft
werden.
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In
dem Artikel von C. G. Jorgensen et al., 'High sensitivity fibre preamplifier
receiver for multichannel application', Electronics Letters, vol. 27, no. 23,
7. November 1991, wird ein Empfangsfilter beschrieben, dessen Bandbreite
in Abhängigkeit
von dem empfangenen Photostrom kontrolliert werden kann.
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In
dem Artikel von E. Pawlowski et al., 'Variable bandwidth and tunable center
frequency filter using transversal-form programmable optical filter', Electronics Letters,
vol. 32, no. 2, 18. Januar 1996, wird ein Filter mit abstimmbarer
Bandbreite und abstimmbarer, mittlerer Wellenlänge beschrieben.
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Insbesondere
bei Systemen ohne Repeater werden gerne sehr starke Signalleistungen
und Pumpleistungen (in der Größenordnung
von Watt) verwendet, um die Erhöhung
der Reichweite der Verbindung zu ermöglichen. Doch die Signalleistung
und die Pumpleistung, die eingespeist werden können, sind durch mehrere, nichtlineare
Effekte, insbesondere den Brillouin-Effekt, den Kerr-Effekt und
den Smekal-Raman-Effekt begrenzt. Diese Effekte sind in dem Werk
von G. P. Agrawal, Nonlinear Fibre Optics, Academic Press 1980,
beschrieben. Diese nichtlinaren Effekte können das Spektrum des ausgesendeten
Signals verändern
und insbesondere vergrößern. Daraus
ergeben sich Empfangsprobleme. So stellt beispielsweise ein Wert
in der Größenordnung
von 18 dBm die maximale Leistung in einer klassischen Verbindung
von 2,5 Gbit/s dar.
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Mit
der Erfindung wird eine Lösung
vorgeschlagen, die es erlaubt, die Empfindlichkeit einer Verbindung
beim Empfang, und insbesondere einer Verbindung ohne Repeater, zu
erhöhen.
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Genauer
gesagt, mit der Erfindung wird ein faseroptisches Übertragungssystem
mit einem Empfangsfilter vorgeschlagen, der eine abstimmbare Bandbreite
hat, sowie eine Vorrichtung, um die Bandbreite dieses Filters in
Abhängigkeit
von einem Parameter des empfangenen Signals einzustellen.
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Vorteilhafterweise
besitzt der Empfangsfilter eine abstimmbare, mittlere Wellenlänge.
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In
einer Ausführungsart
besitzt der Empfangsfilter mindestens zwei, in Reihe geschaltete
Filter, wobei mindestens einer der beiden Filter eine abstimmbare,
mittlere Wellenlänge
hat.
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Vorzugsweise
besitzt der Empfangsfilter zwei identische Filter.
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Vorteilhafterweise
kann der Filter mindestens einen Bragg-Filter besitzen, der in der
Wellenlänge
abstimmbar ist.
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In
einer Ausführungsart
besitzt das System keine Repeater.
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In
einer anderen Ausführungsart
ist die Bandbreite des Empfangsfilters einer Anzahl von Fehlern
untergeordnet, die von einem Fehlerkorrektur-Code korrigiert werden.
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Die
Bandbreite des Empfangsfilters kann auch der Leistung des am Empfangsfilter
empfangenen und gefilterten Signals untergeordnet sein.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der Beschreibung
deutlich, die beispielhafte Ausführungsarten
der Erfindung veranschaulicht, die mit den beigefügten Zeichnungen
verdeutlicht werden. Es zeigen:
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1 die Überleitungsfunktion eines Filters gemäß der Erfindung;
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2 einen Graph der Bandbreite
eines Filters gemäß der Erfindung.
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Mit
der Erfindung wird vorgeschlagen, in einem faseroptischen Übertragungssystem
mit oder ohne Repeater einen Empfangsfilter mit abstimmbarer Bandbreite
sowie eine Vorrichtung vorzusehen, um die Bandbreite dieses Filters
in Abhängigkeit
eines Parameters des empfangenen Signals einzustellen. Somit kann
die Empfindlichkeit der Verbindung erhöht werden, indem man die Bandbreite
des Empfangsfilters in Abhängigkeit
von dem empfangenen Signal anpasst.
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Die
Erfindung ermöglicht
eine Anpassung des Empfangsfilters, indem man die Bandbreite des Empfangsfilters
verändert,
so dass eine Anpassung des Filters an die Art des empfangenen Signals
möglich
wird. Vorteilhafterweise wird mit der Erfindung darüberhinaus
vorgeschlagen, die Wellenlänge
des Filters einzustellen oder zu steuern.
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Um
einen Filter mit abstimmbarer Bandbreite zu erhalten, besteht eine
Lösung
darin, mehrere Filter mit abstimmbarer, mittlerer Wellenlänge zu verbinden.
Mit der Wahl der Wellenlängen
der Filter kann die Form des gesamten Filters verändert werden. 1 zeigt die Überleitungsfunktion
eines solchen Filters, der aus der Reihenschaltung von zwei Lorentz-Filtern gebildet
wird; in dem Beispiel der Abbildung handelt es sich um zwei Fabry-Perot-Filter, die in Reihe
geschaltet sind. Der gesamte Filter hat eine Form, die durch Einstellung
der Wellenlänge
eines jeden einzelnen Filters, aus denen er besteht, angepasst werden
kann.
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Die
Abbildung zeigt auf den Abszissen die Wellenlänge in Nanometern und auf den
Ordinaten die Übertragung.
Die Überleitungsfunktion
des ersten Filters ist als gestrichelte Linie, die Überleitungsfunktion
des zweiten Filters ist als gepunktete Linie und die Leberleitungsfunktion
des ganzen Filters, der aus der Reihenschaltung der beiden Filter
gebildet ist, ist als fettgedruckter Strich dargestellt. In dem
Beispiel der Abbildung hat der erste Filter eine mittlere Wellenlänge von
1555 nm und der zweite Filter eine mittlere Wellenlänge von
1555,25 nm. Jeder der Filter besitzt bei –3 dB eine Bandbreite von 0,5
nm. Der resultierende Filter hat in dem Beispiel der Abbildung bei –3 dB eine
Bandbreite in der Größenordnung
von 0,4 nm.
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2 zeigt für einen Filter der Art, wie
er in 1 gezeigt ist,
einen Graph der Bandbreite in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen
den Wellenlängen
der beiden Filter. Die Abszissen zeigen den Abstand in Nanometern
zwischen den mittleren Wellenlängen
der Filter und die Ordinaten zeigen die Bandbreite bei –3 dB für den resultierenden
Filter. Man stellt fest, dass die Bandbreite des in Reihe geschalteten
Filters eine steigende Funktion des Abstandes zwischen den mittleren
Wellenlängen
der in Reihe geschalteten Filter ist. Bei –3 dB kann man Bandbreiten
von über
1
nm erreichen, wenn die Filter einen Abstand von 1 nm haben. Der
resultierende Filter besitzt noch eine Überleitungsfunktion, so dass
er als Empfangsfilter in einem faseroptischen Übertragungssystem verwendet
werden kann.
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Für die Ausführung der
Erfindung können auch
andere Arten von Filtern verwendet werden als jene, die in den 1 und 2 beschrieben sind, beispielsweise durch
Kommutation oder Umschalten zwischen Filtern unterschiedlicher Bandbreiten.
Man kann auch einen oder mehrere Bragg-Filter mit elektrisch oder
thermisch abstimmbarer Wellenlänge
verwenden.
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Für die Einstellung
der Bandbreie des Empfangsfilters gemäß der Erfindung kann man mittels Messung
eines Fehlerkorrektur-Codes, der in dem Übertragungssystem verwendet
wird, eine Rückkopplungsschleife
vorsehen. Bei einer solchen Lösung
wird die Bandbreite des Empfangsfilters der Anzahl an Fehlern, die
korrigiert werden müssen,
untergeordnet. So kann man praktisch in Echtzeit die Form des Empfangsfilters
an das empfangene Signal anpassen.
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Eine
andere Methode besteht darin, das Verhältnis Signal zu Geräusch am
Eintritt des optischen Empfängers
zu messen und dieses Verhältnis
zu optimieren, indem man die Bandbreite des am Empfang verwendeten
Filters anpasst. Man kann beispielsweise die Leistung des Teils
des empfangenen, aber vom Empfangsfilter gefilterten, Signals durch einfache
Differenz zwischen der Leistung vor und hinter dem Filter und unter
Berücksichtigung
einer eventuellen Dämpfung
des Filters messen. Diese Leistung kann ebenfalls in einer Rückkopplungsschleife
verwendet werden, um die Bandbreite der Filter zu kontrollieren.
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Vorteilhafterweise
kann man die mittlere Wellenlänge
des "gesamten" Filters mit abstimmbarer
Bandbreite, den man so erhalten hat, ebenfalls einstellen oder kontrollieren.
Dies verbessert die Ergebnisse der Erfindung noch. Für eine solche
Regelung kann man die gleichen Techniken verwenden wie jene, die
weiter oben für
die Regelung der Bandbreite des Filters genannt wurden.
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Die
Erfindung bezieht sich vorteilhafterweise auf ein Übertragungssystem
ohne Repeater, in dem sich der Qualitätsfaktor erhöhen lässt.
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Sie
bezieht sich aber ebenso auch auf Übertragungssysteme mit Repeatern,
bei denen sie ebenfalls eine einfachere Einstellung der Empfangsfilter ermöglicht.