EP0929951A1 - Circuit arrangement for the operation of wavelength division multiplexing - Google Patents

Circuit arrangement for the operation of wavelength division multiplexing

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Publication number
EP0929951A1
EP0929951A1 EP97936569A EP97936569A EP0929951A1 EP 0929951 A1 EP0929951 A1 EP 0929951A1 EP 97936569 A EP97936569 A EP 97936569A EP 97936569 A EP97936569 A EP 97936569A EP 0929951 A1 EP0929951 A1 EP 0929951A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
light power
circuit arrangement
optical
signals
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP97936569A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Armin Splett
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0929951A1 publication Critical patent/EP0929951A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/61—Coherent receivers
    • H04B10/64—Heterodyne, i.e. coherent receivers where, after the opto-electronic conversion, an electrical signal at an intermediate frequency [IF] is obtained

Definitions

  • Future-proof optical telecommunications networks have to meet high requirements in terms of capacity and flexibility. Such requirements are optimally met for transmission and switching in optical frequency division multiplexing (wavelength division multiplexing WDM): With a wavelength division multiplexing, the capacity of optical transmission networks can be significantly increased; WDM coupling arrangements (Optical Cross Connects OCC) can increase the flexibility of such networks. In order to achieve the high performance of such networks at the least possible effort, the optical signals should be able to be transmitted as far as possible without (electro-optical) regeneration. By using fiber amplifiers, the attenuation of optical signals on optical waveguides and in WDM coupling fields can be compensated, so that the length of a regenerator-free section is in principle not limited by the attenuation.
  • wavelength division multiplex systems are attenuated or amplified to different extents. Small differences are already caused by tolerances in the individual system components (such as fiber amplifiers, optical fibers, connectors, WDM coupling fields); They can accumulate on long, regenerator-free sections in such a way that level differences result in the result, which prevent a clean separation of the wavelength division multiplex channels. It is therefore desirable to be able to insert components into the network that reduce these level differences.
  • level regulation For level regulation, it is known in principle (from IEEE Photonics Technology Letters, 8 (1994) 11, p.1321-1323) to spatially separate the individual WDM channels from one another with the aid of a WDM demultiplexer and the optical signals of each channel to be amplified by means of a channel-specific fiber amplifier operated in the saturation range, after which the signals are again combined in the wavelength division multiplex by means of a WDM multiplexer.
  • a channel-specific fiber amplifier operated in the saturation range
  • the invention relates to a circuit arrangement for operating a wavelength division multiplex system, * this circuit arrangement is characterized according to the invention in that a plurality of surface acoustic waves of specific, different frequencies are excited and in each case part of an acousto-optical add / drop multiplexer on the input side with the wavelength division multiplex signal the light output of wavelength channels is separated with an optical frequency determined by the frequency of such a surface wave and that an input side with the separated light output components and with a directional coupler connected downstream of the acousto-optical add / drop multiplexer from the non-separated ones
  • Fractions of the wavelength division multiplex signal coupled out light power fractions of applied heterodyne superposition Receiver is provided, which emits an output signal corresponding to the light powers transmitted individually in the individual wavelength channels.
  • Such a circuit arrangement opens up the possibility of a targeted determination, which can be flexibly adapted to a wavelength scheme, of the optical levels given in each case in a plurality of wavelength channels using only one acousto-optical add / drop multiplexer.
  • an electrical mixture of the electrical signals that excite the surface acoustic waves of different frequencies with the electrical output signal of the heterodyne superimposition receiver can be provided in order to use the output signal of the heterodyne superimposition receiver to add channel-specific individual signals to the light powers transmitted individually in the individual wavelength channels receive.
  • channel-specific control of the intensity of the surface acoustic waves which determines the proportion of the separated light output of the individual wavelength channels
  • channel-specific attenuation of the channel is advantageously also used, again using only an acousto-optical add / drop multiplexer individual wavelength channels, the relevant WDM channels being determined based on the respective optical wavelength in accordance with the frequency of the acoustic waves.
  • the heterodyne superimposition receiver can be followed by a control device for the separate tracking of the light power transmitted in the individual wavelength channels to a value predetermined for the respective wavelength channel.
  • the control device can then be trical mixture of the electrical signals exciting the surface acoustic waves of different frequencies with the electrical output signal of the heterodyne superimposed receiver separate the signals contained therein, corresponding to the light power transmitted in the individual wavelength channels, and thus control the intensity of the electrical signals exciting the surface acoustic waves individually for each channel.
  • At least the purely optical components of the superimposition receiver can, according to a further invention, be integrated on a substrate together with the acousto-optical add / drop multiplexer, with which the optical functions of level measurement and level adjustment can advantageously be implemented with a single acousto-optical component.
  • the invention advantageously does not require optical components for individualizing the individual wavelength channels.
  • Circuit arrangement according to the invention shows circuit details of a control circuit to be used therein.
  • an input fiber F e carrying the wavelength division multiplex signal leads to an acousto-optical add / drop multiplexer ADM, which has a polarization splitter PS, two opposite to interacting acousto-optical polarization converters AOPC and a polarization combiner PC is formed.
  • acousto-optical add / drop multiplexers are known per se (for example from Proc. VI th European Conference on Integrated Optics (April 1993), 10-1 ... 10-3), so that no further explanation is required here .
  • a plurality of acoustic surface waves of specific, different frequencies f are excited by a control device RE on the acousto-optical add / drop multiplexer ADM, with the result that each part of the light output of wavelength channels is determined by the frequency f of such a surface wave
  • Optical frequency is separated, ie from the acousto-optical add / drop multiplexer ADM, not via which the wavelength multiplex signal in the direction of the output fiber F a of the circuit arrangement is passed out output fiber F ', but via the output fiber F ".
  • the in the wavelength channel concerned In this way, the light output passed on via the output fiber F 'is correspondingly reduced compared to the light output supplied via the input fiber F e .
  • An optical directional coupler RK is inserted between the acousto-optical add / drop multiplexer ADM and the output fiber F a of the circuit arrangement, in which a part is coupled out to a fiber F "'from the continued light power, ie from the non-separated parts of the wavelength division multiplex signal
  • This fiber F ' 1 ' which is expediently just like the fiber F "a polarization-maintaining fiber, leads together with the fiber F" to the two inputs of a heterodyne heterodyne receiver HE bear that the light power component continued via the output fiber F 'has a different (90 ° different) polarization than the light power component coupled out via the output fiber F ", but that the two inputs of the hetero shown in the exemplary embodiment according to FIG.
  • the superimposition receiver HE supplied light signals from the same Polarisa tion.
  • a superimposition receiver can be formed with an optical (for example 3 dB) coupler K and two photodiodes PD, * as can also be seen in FIG. 1, it can be followed by an electrical amplifier V.
  • the purely optical components of the superimposition receiver HE can be integrated on a substrate together with the acousto-optical add / drop multiplexer ADM and also the directional coupler RK, without this having to be shown in more detail in FIG. 1.
  • the superimposition receiver HE outputs an output signal corresponding to the light lines transmitted individually in the individual wavelength channels. This signal is fed to the control device RE, which in turn, as has already been said, excites a plurality of acoustic surface waves of certain, different frequencies fj_ on the acousto-optical add / drop multiplexer ADM.
  • an acousto-optical interaction between the optical wave of a WDM channel i takes place essentially with exactly one acoustic wave of a certain frequency f.
  • the optical frequency of the light separated in this WDM channel i via the output fiber F "of the acousto-optical add / drop multiplexer ADM is increased by exactly this frequency fi compared to the light carried on the output fiber F a of the circuit arrangement.
  • the output signal (he) of the heterodyne receiver HE therefore contains a spectral component of the frequency f- ⁇ , the amplitude of which is a function of the power of the WDM channel I.
  • Their respective light signal levels are controlled separately by exciting the corresponding acoustic waves with the required intensity.
  • the output signal of the heterodyne heterodyne receiver HE can be provided with the signal of the relevant frequency f-j_ supplied by a corresponding signal generator and with the signal (quadrature signal) of the relevant frequency f j _ delayed by 90 °.
  • the control device RE see also FIG. 1 according to FIG. 2 there are two multiplication circuits MI ⁇ , MQ ⁇ for each excitation frequency (fj_) for multiplying the output signal of the superimposed receiver HE (in FIG. 1) by the signals from the individual excitation signal generators ..., Gf. , ... provided signals of the individual excitation frequencies (fj and with the excitation signals delayed by 90 ° (quadrature signals).
  • the outputs 1 ⁇ , Q of the two multiplication circuits MI ⁇ , MQ-j ⁇ each lead to the two inputs of a squaring and Addition circuit Ij ⁇ + Q ⁇ 2 , which is followed by a low-pass filter TP ⁇ .
  • the filter output signal (m ⁇ ) of the low-pass filter TPi which is proportional to the square
  • Control signal for amplitude control of the excitation signal of the corresponding frequency (i) forms.
  • a corresponding control of the intensity - which determines the proportion of the separated light output of the wavelength channel corresponding to the frequency fj_ - is achieved causes the acoustic surface wave and thus enables channel-specific attenuation of the light signal power of a WDM channel with too high a level.
  • the light power transmitted in the individual WDM channels can thus be tracked separately to a value specified for the respective WDM channel, so that the output power of the WDM channels can also be set separately to a common constant level.
  • the input power of the wavelength channels may fluctuate in a range that is essentially limited by the properties of the acousto-optical add / drop multiplexer ADM.

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Abstract

On an acousto-optic add/drop multiplexer receiving the WDM signal on its input side, a plurality of acoustic surface waves of a determined frequency are stimulated and each time a portion of the light power of the WDM channels of an optical frequency determined by such a surface wave is separated; a superheterodyne receiver, receiving on its input side the separated portions of the light power of a polarization and the portions of light power of another polarization picked up from non separated portions of the WDM, provides an output signal corresponding to the light power transferred in the individual WDM channels and by means of which a control device tracks separately, at a predetermined value, the light power transferred in the individual WDM channels.

Description

Be s ehre ibungBe honored
Schaltungsanordnung für den Betrieb von Wellenlangenmultiplex- systemenCircuit arrangement for the operation of wavelength division multiplex systems
Zukunftssichere optische Telekommunikationsnetze haben hohe Anforderungen bezüglich Kapazität und Flexibilität zu erfüllen. Solche Anforderungen werden bei einer Übertragung und Vermittlung im optischen Freguenzmultiplex (Wellenlängenmul- tiplex WDM) optimal erfüllt: Mit einem Wellenlangenmultiplex kann die Kapazität von optischen Übertragungsnetzen wesentlich vergrößert werden; durch WDM-Koppelanordnungen (Optical Cross Connects OCC) kann die Flexibilität solcher Netze erhöht werden. Um die hohe Leistungsfähigkeit solcher Netze zu- gleich bei möglichst geringem Aufwand zu erzielen, sollen die optischen Signale möglichst weit ohne (elektrooptische) Regeneration übertragen werden können. Durch den Einsatz von Fa- serverstärkern kann die Dämpfung optischer Signale auf Licht- Wellenleitern und in WDM-Koppelfeidern kompensiert werden, so daß die Länge einer regeneratorfreien Strecke jedenfalls im Prinzip durch die Dämpfung nicht begrenzt wird.Future-proof optical telecommunications networks have to meet high requirements in terms of capacity and flexibility. Such requirements are optimally met for transmission and switching in optical frequency division multiplexing (wavelength division multiplexing WDM): With a wavelength division multiplexing, the capacity of optical transmission networks can be significantly increased; WDM coupling arrangements (Optical Cross Connects OCC) can increase the flexibility of such networks. In order to achieve the high performance of such networks at the least possible effort, the optical signals should be able to be transmitted as far as possible without (electro-optical) regeneration. By using fiber amplifiers, the attenuation of optical signals on optical waveguides and in WDM coupling fields can be compensated, so that the length of a regenerator-free section is in principle not limited by the attenuation.
Problematisch ist in Wellenlängenmultiplexsystemen allerdings, daß die einzelnen WDM-Kanäle unterschiedlich stark gedämpft bzw. verstärkt werden. Geringe Unterschiede werden bereits durch Toleranzen in den einzelnen Systemkomponenten (wie z.B. Faserverstärker, optische Fasern, Stecker, WDM-Koppelfelder) hervorgerufen; sie können sich bei langen regeneratorfreien Strecken so akkumulieren, daß im Ergebnis Pegelunterschiede entstehen, die eine saubere Trennung der Wellenlängenmulti- plex-Kanäle verhindern. Es ist daher wünschenswert, in das Netz Komponenten einfügen zu können, die diese Pegelunterschiede reduzieren.The problem in wavelength division multiplex systems, however, is that the individual WDM channels are attenuated or amplified to different extents. Small differences are already caused by tolerances in the individual system components (such as fiber amplifiers, optical fibers, connectors, WDM coupling fields); They can accumulate on long, regenerator-free sections in such a way that level differences result in the result, which prevent a clean separation of the wavelength division multiplex channels. It is therefore desirable to be able to insert components into the network that reduce these level differences.
Mittels eines Faserverstärkers können solche Pegelunterschiede bei normaler Umgebungstemperatur (aufgrund homogener Linienverbreiterung bei normaler Umgebungstemperatur) nicht re- duziert werden. Es ist zwar bekannt, daß Faserverstärker bei tiefen Temperaturen (77 °K) eine inhomogene Linienverbreiterung aufweisen (IEEE Photonics Technology Letterε, 2(1990), p.246-248; OFC/IOOC'93 Technical Digest, p.174-175); der da- bei erforderliche Kühlaufwand behindert jedoch einen praktischen Einsatz.Using a fiber amplifier, such level differences at normal ambient temperature (due to homogeneous line broadening at normal ambient temperature) cannot be be reduced. It is known that fiber amplifiers have an inhomogeneous line broadening at low temperatures (77 ° K) (IEEE Photonics Technology Letterε, 2 (1990), p.246-248; OFC / IOOC'93 Technical Digest, p.174-175) ; however, the cooling effort required thereby hinders practical use.
Zur Pegelregulation ist es (aus IEEE Photonics Technology Letters, 8(1994)11, p.1321-1323) im Prinzip bekannt, die ein- zelnen WDM-Kanäle mit Hilfe eines WDM-Demultiplexers räumlich voneinander zu separieren und die optischen Signale jedes Kanals für sich mittels eines im Sättigungsbereich betriebenen kanalindividuellen Faserverstärkers zu verstärken, wonach die Signale mittels eines WDM-Multiplexers wieder im Wellenlängen- multiplex zusammengefaßt werden. Unter Einsatz kanalindividueller und damit in entsprechender Vielzahl vorzusehender optischer Komponenten kann so eine Pegelregulation für ein festes Wellenlängenschema erreicht werden.For level regulation, it is known in principle (from IEEE Photonics Technology Letters, 8 (1994) 11, p.1321-1323) to spatially separate the individual WDM channels from one another with the aid of a WDM demultiplexer and the optical signals of each channel to be amplified by means of a channel-specific fiber amplifier operated in the saturation range, after which the signals are again combined in the wavelength division multiplex by means of a WDM multiplexer. Using channel-specific and thus a corresponding number of optical components to be provided, level regulation for a fixed wavelength scheme can be achieved.
Die Erfindung zeigt demgegenüber einen anderen Weg zu einerIn contrast, the invention shows another way to one
Pegelregulation .Level regulation.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Wellenlängenmultiplexsystems,* diese Schaltungsanordnung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß auf einem eingangsseitig mit dem Wellenlangenmultiplex- signal beaufschlagten akusto-optischen Add/Drop-Multiplexer eine Mehrzahl akustischer Oberflächenwellen bestimmter, unterschiedlicher Frequenzen angeregt wird und jeweils ein Teil der Lichtleistung von Wellenlängenkanälen mit durch die Frequenz einer solchen Oberflächenwelle bestimmter optischer Frequenz separiert wird und daß ein eingangsseitig mit den separierten Lichtleistungsanteilen und mit in einem dem akusto-optischen Add/Drop-Multi- plexer nachgeschalteten Richtkoppler aus den nichtsepariertenThe invention relates to a circuit arrangement for operating a wavelength division multiplex system, * this circuit arrangement is characterized according to the invention in that a plurality of surface acoustic waves of specific, different frequencies are excited and in each case part of an acousto-optical add / drop multiplexer on the input side with the wavelength division multiplex signal the light output of wavelength channels is separated with an optical frequency determined by the frequency of such a surface wave and that an input side with the separated light output components and with a directional coupler connected downstream of the acousto-optical add / drop multiplexer from the non-separated ones
Anteilen des Wellenlängenmultiplexsignals ausgekoppelten Lichtleistungsanteilen beaufschlagter Heterodynüberlagerungs- empfänger vorgesehen ist, der ein den in den einzelnen Wellenlängenkanälen kanalindividuell übertragenen Lichtleistungen entsprechendes AusgangsSignal abgibt.Fractions of the wavelength division multiplex signal coupled out light power fractions of applied heterodyne superposition Receiver is provided, which emits an output signal corresponding to the light powers transmitted individually in the individual wavelength channels.
Eine solche Schaltungsanordnung eröffnet die Möglichkeit einer gezielten, flexibel an ein Wellenlängenschema anpaßbaren Bestimmung der in einer Mehrzahl von Wellenlängenkanälen jeweils gegebenen optischen Pegel unter Verwendung nur eines akustooptischen Add/Drop-Multiplexers . Dazu kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine elektrische Mischung der die akustischen Oberflächenwellen unterschiedlicher Frequenz anregenden elektrischen Signale mit dem elektrischen Ausgangs- εignal des Heterodynüberlagerungsempfängers vorgesehen sein, um aus dem Ausgangεsignal des Heterodynüberlagerungsempfän- gerε den in den einzelnen Wellenlängenkanälen kanalindividuell übertragenen Lichtleistungen entsprechende kanalindividuelle Einzelsignale zu erhalten.Such a circuit arrangement opens up the possibility of a targeted determination, which can be flexibly adapted to a wavelength scheme, of the optical levels given in each case in a plurality of wavelength channels using only one acousto-optical add / drop multiplexer. For this purpose, in a further embodiment of the invention, an electrical mixture of the electrical signals that excite the surface acoustic waves of different frequencies with the electrical output signal of the heterodyne superimposition receiver can be provided in order to use the output signal of the heterodyne superimposition receiver to add channel-specific individual signals to the light powers transmitted individually in the individual wavelength channels receive.
Wird gemäß weiterer Erfindung eine kanalindividuelle Steue- rung der - den Anteil der separierten Lichtleistung der einzelnen Wellenlängenkanäle bestimmenden - Intensität der akustischen Oberflächenwellen vorgesehen, so wird vorteilhafter- weise -wiederum unter Verwendung nur eines akustooptischen Add/Drop-Multiplexers - auch eine kanalindividuelle Dämpfung der einzelnen Wellenlängenkanäle ermöglicht, wobei die betreffenden WDM-Kanäle an Hand der jeweiligen optischen Wellenlänge nach Maßgabe der Frequenz der akustischen Wellen be- sti mt werde .If, according to a further invention, channel-specific control of the intensity of the surface acoustic waves, which determines the proportion of the separated light output of the individual wavelength channels, then channel-specific attenuation of the channel is advantageously also used, again using only an acousto-optical add / drop multiplexer individual wavelength channels, the relevant WDM channels being determined based on the respective optical wavelength in accordance with the frequency of the acoustic waves.
Um über das ganze WDM-System hinweg unerwünschte Pegelunterschiede vermeiden zu können, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dem Heterodynüberlagerungse pfänger eine Regelungseinrichtung zur jeweils gesonderten Nachführung der in den einzelnen Wellenlängenkanälen übertragenen Lichtleistung auf einen für den jeweiligen Wellenlängenkanal vorgegebenen Wert nachgeschaltet sein. Dabei kann dann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Regelungseinrichtung durch elek- trische Mischung der die akustischen Oberflächenwellen unterschiedlicher Frequenz anregenden elektrischen Signale mit dem elektrischen Ausgangsεignal des Heterodynüberlagerungsempfän- gers die darin enthaltenen, der in den einzelnen Wellenlän- genkanälen übertragenen Lichtleistung entsprechenden Signale voneinander trennen und damit kanalindividuell die Intensität der die akustischen Oberflächenwellen anregenden elektrischen Signale steuern.In order to be able to avoid undesirable level differences across the entire WDM system, in a further embodiment of the invention the heterodyne superimposition receiver can be followed by a control device for the separate tracking of the light power transmitted in the individual wavelength channels to a value predetermined for the respective wavelength channel. In a further embodiment of the invention, the control device can then be trical mixture of the electrical signals exciting the surface acoustic waves of different frequencies with the electrical output signal of the heterodyne superimposed receiver separate the signals contained therein, corresponding to the light power transmitted in the individual wavelength channels, and thus control the intensity of the electrical signals exciting the surface acoustic waves individually for each channel.
In Zusammenwirken mit einem (oder auch mehreren) geregelten Faserverstärker (n) werden im Wellenlängenmultiplexsystem hohe Abstände zwischen (elektrooptischen) Regeneratoren ermöglicht .In cooperation with one (or more) controlled fiber amplifier (s), long distances between (electro-optical) regenerators are made possible in the wavelength division multiplex system.
Zumindest die rein optischen Komponenten des Überlagerungsempfängers können gemäß weiterer Erfindung gemeinsam mit dem akusto-optischen Add/Drop-Multiplexer auf einem Substrat integriert sein, womit vorteilhafterweise die optischen Funktionen der Pegelmessung und der Pegeleinstellung mit einem ein- zigen akustooptischen Bauteil realisiert werden können. Optische Komponenten zur Individualisierung der einzelnen Wellenlängenkanäle benötigt die Erfindung vorteilhafterweise nicht.At least the purely optical components of the superimposition receiver can, according to a further invention, be integrated on a substrate together with the acousto-optical add / drop multiplexer, with which the optical functions of level measurement and level adjustment can advantageously be implemented with a single acousto-optical component. The invention advantageously does not require optical components for individualizing the individual wavelength channels.
Weitere Besonderheiten der Erfindung werden aus der nachfol- genden näheren Erläuterung der Erfindung an Hand der Zeichnungen ersichtlich. Dabei zeigt FIG 1 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einerFurther special features of the invention will become apparent from the following detailed explanation of the invention with reference to the drawings. 1 shows the block diagram of an embodiment of a
Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung; FIG 2 zeigt schaltungstechnische Einzelheiten einer darin einzusetzenden Regelungsschaltung.Circuit arrangement according to the invention; 2 shows circuit details of a control circuit to be used therein.
In der in FIG 1 schematisch in einem zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Umfang dargestellten Schaltungsanordnung für den Betrieb von Wellenlängenmultiplexsystemen führt eine das Wellenlängenmultiplexsignal führende Eingangsfaser Fe zu einem akusto-optischen Add/Drop-Multiplexer ADM, der mit einem Polarisation-Splitter PS, zwei entgegengesetzt zu- einander wirkenden akusto-optischen Polarisation-Konvertern AOPC und einem Polarisation-Kombiner PC gebildet ist. Solche akusto-optischen Add/Drop-Multiplexer sind an sich (z.B. aus Proc. VIth European Conference on Integrated Optics (April 1993) , 10-1 ... 10-3) bekannt, so daß es hier insoweit keiner näheren Erläuterungen bedarf . Von einer Regelύngseinrichtung RE her wird auf dem akusto-optischen Add/Drop-Multiplexer ADM eine Mehrzahl akustischer Oberflächenwellen bestimmter, unterschiedlicher Frequenzen f angeregt mit der Folge, daß je- weilε ein Teil der Lichtleistung von Wellenlängenkanälen mit durch die Frequenz f einer solchen Oberflächenwelle bestimmter optischer Frequenz separiert wird, d.h. aus dem akustooptischen Add/Drop-Multiplexer ADM nicht über dessen das Wel- lenlängenmultiplexεignal in Richtung zur Ausgangsfaser Fa der Schaltungsanordnung hin weiterführende Ausgangsfaser F' ausgekoppelt wird, sondern über die Ausgangsfaser F" . Die in dem betreffenden Wellenlängenkanal über die Ausgangsfaser F' weitergeführte Lichtleistung erfährt damit gegenüber der über die Eingangsfaser Fe zugeführten Lichtleistung eine entspre- chende Reduzierung.In the circuit arrangement for the operation of wavelength division multiplex systems shown schematically in FIG. 1 to the extent necessary for understanding the invention, an input fiber F e carrying the wavelength division multiplex signal leads to an acousto-optical add / drop multiplexer ADM, which has a polarization splitter PS, two opposite to interacting acousto-optical polarization converters AOPC and a polarization combiner PC is formed. Such acousto-optical add / drop multiplexers are known per se (for example from Proc. VI th European Conference on Integrated Optics (April 1993), 10-1 ... 10-3), so that no further explanation is required here . A plurality of acoustic surface waves of specific, different frequencies f are excited by a control device RE on the acousto-optical add / drop multiplexer ADM, with the result that each part of the light output of wavelength channels is determined by the frequency f of such a surface wave Optical frequency is separated, ie from the acousto-optical add / drop multiplexer ADM, not via which the wavelength multiplex signal in the direction of the output fiber F a of the circuit arrangement is passed out output fiber F ', but via the output fiber F ". The in the wavelength channel concerned In this way, the light output passed on via the output fiber F 'is correspondingly reduced compared to the light output supplied via the input fiber F e .
Zwischen den akusto-optischen Add/Drop-Multiplexer ADM und die Ausgangsfaser Fa der Schaltungsanordnung ist ein optischer Richtkoppler RK eingefügt, in dem aus der weitergeführten Lichtleistung, d.h. aus den nichtseparierten Anteilen des Wellenlängenmultiplexsignals, ein Teil zu einer Faser F"' hin ausgekoppelt wird. Diese Faser F'1', die zweckmässiger- weise ebenso wie die Faser F" eine polarisationserhaltende Faser ist, führt zusammen mit der Faser F" zu den beiden Eingängen eines Heterodyn-Überlagerungsempfängers HE. Dabei ist durch entsprechende Faserdrehung dem Umstand Rechnung zu tragen, daß der über die Ausgangsfaser F' weitergeführte Licht- leistungsanteil eine andere (um 90° unterschiedliche) Polari- sierung aufweist als der über die Ausgangsfaser F" ausgekoppelte Lichtleistungsanteil, daß aber die den beiden Eingängen des im Ausführungsbeispiel gemäß FIG 1 dargestellten Hetero- dyn-Überlagerungsempfängers HE zugeführten Lichtsignale von gleicher Polarisation sein müssen. Wie dies auch aus FIG 1 ersichtlich ist, kann ein solcher Überlagerungsempfänger mit einem optischen (beispielsweise 3 -dB-) Koppler K und zwei Photodioden PD gebildet sein,* ein elektrischer Verstärker V kann ihm, wie dies ebenfalls aus FIG 1 ersichtlich ist, nach- geschaltet sein. Dabei können, ohne daß dies in FIG 1 näher dargestellt werden muß, die rein optischen Komponenten des Überlagerungsempfängers HE gemeinsam mit dem akusto-optischen Add/Drop-Multiplexer ADM und auch dem Richtungskoppler RK auf einem Substrat integriert sein. Am Ausgang he gibt der Überlagerungsempfänger HE ein den in den einzelnen Wellenlängenkanälen kanalindividuell übertragenen Lichtleiεtungen entsprechendes Ausgangsεignal ab. Dieses Signal wird der Regelungseinrichtung RE zugeführt, die ihrerseits, wie schon gesagt wurde, auf dem akusto-optischen Add/ Drop-Multiplexer ADM eine Mehrzahl akustischer Oberflächenwel- len bestimmter, unterschiedlicher Frequenzen fj_ anregt.An optical directional coupler RK is inserted between the acousto-optical add / drop multiplexer ADM and the output fiber F a of the circuit arrangement, in which a part is coupled out to a fiber F "'from the continued light power, ie from the non-separated parts of the wavelength division multiplex signal This fiber F ' 1 ', which is expediently just like the fiber F "a polarization-maintaining fiber, leads together with the fiber F" to the two inputs of a heterodyne heterodyne receiver HE bear that the light power component continued via the output fiber F 'has a different (90 ° different) polarization than the light power component coupled out via the output fiber F ", but that the two inputs of the hetero shown in the exemplary embodiment according to FIG. dyn superimposed receiver HE supplied light signals from the same Polarisa tion. As also shown in FIG. 1 it can be seen that such a superimposition receiver can be formed with an optical (for example 3 dB) coupler K and two photodiodes PD, * as can also be seen in FIG. 1, it can be followed by an electrical amplifier V. The purely optical components of the superimposition receiver HE can be integrated on a substrate together with the acousto-optical add / drop multiplexer ADM and also the directional coupler RK, without this having to be shown in more detail in FIG. 1. At the output he, the superimposition receiver HE outputs an output signal corresponding to the light lines transmitted individually in the individual wavelength channels. This signal is fed to the control device RE, which in turn, as has already been said, excites a plurality of acoustic surface waves of certain, different frequencies fj_ on the acousto-optical add / drop multiplexer ADM.
Auf dem akusto-optischen Add/Drop-Multiplexer ADM findet eine akuεto-optiεche Wechselwirkung zwischen der optischen Welle eineε WDM-Kanals i im wesentlichen mit genau einer akustischen Welle einer bestimmten Frequenz f- statt. Die optische Frequenz des bei diesem WDM-Kanal i über die Ausgangsfaser F" des akusto-optischen Add/Drop-Multiplexers ADM separierten Lichts ist gegenüber dem auf der Ausgangsfaser Fa der Schaltungsan- Ordnung weitergeführten Licht um genau diese Frequenz fi erhöht. Das AusgangsSignal (he) des Überlagerungsempfängers HE enthält daher eine Spektralkomponente der Frequenz f-^, deren Amplitude eine Funktion der Leistung des WDM-Kanals i ist. Nach Maßgabe mehrerer angeregter akustischer Wellen mit un- terschiedlichen Frequenzen f^ kann dann in mehreren optischen WDM-Kanälen i deren jeweiliger Lichtεignalpegel separat geregelt werden, indem die entsprechenden akustischen Wellen mit der jeweils erforderlichen Intensität angeregt werden.On the acousto-optical add / drop multiplexer ADM, an acousto-optical interaction between the optical wave of a WDM channel i takes place essentially with exactly one acoustic wave of a certain frequency f. The optical frequency of the light separated in this WDM channel i via the output fiber F "of the acousto-optical add / drop multiplexer ADM is increased by exactly this frequency fi compared to the light carried on the output fiber F a of the circuit arrangement. The output signal (he) of the heterodyne receiver HE therefore contains a spectral component of the frequency f- ^, the amplitude of which is a function of the power of the WDM channel I. Depending on the number of excited acoustic waves with different frequencies f ^, it is then possible to use several optical WDM channels Their respective light signal levels are controlled separately by exciting the corresponding acoustic waves with the required intensity.
Um aus dem AusgangsSignal des Heterodyn-Überlagerungsempfän- gers HE den in den einzelnen Wellenlängenkanälen kanalindividuell übertragenen Lichtleistungen entsprechende kanalindivi- duelle Einzelsignale zu erhalten, kann eine elektrische Mischung der die akustischen Oberflächenwellen unterschiedlicher Frequenz anregenden elektrischen Signale mit dem elektrischen Ausgangssignal des Heterodyn-Überlagerungsempfängers HE vorgesehen sein. Hierzu können, wie dies auch in FIG 2 skizziert ist, das Ausgangssignal des Überlagerungsempfängers HE mit dem von einem entsprechenden Signalgenerator gelieferten Signal der betreffenden Frequenz f-j_ sowie mit dem um 90° verzögerten Signal (Quadratursignal) der betreffenden Fre- quenz fj_ multipliziert werden und die Produkte I-j_ und Qj_ jeweils quadriert und dann addiert und tiefpaßgefiltert werden, womit man ein Misch-Signal m-j_ erhält, das proportional dem Quadrat | a-j_ | 2 der kanalindividuellen Lichtsignalamplitude a^ ist; aus dem durch den Auεkopplungsgrad η^χ des Richtkopplers m RK dividierten Verhältnis !— dieses Misch-Signals ± zu einem auf der Ausgangsfaser Fa der Sehaltungsanordnung gewünschten Lichtsignalpegel k-j_ erhält man mit c, = arctan( '-—) ein Steuersignal CJ_ zur Amplitudenregelung des elektrischen Signals, das auf dem akusto-optischen Add/Drop-Multiplexer ADM die akustische Oberflächenwelle der entsprechenden Frequenz fj_ anregt.In order to use the output signal of the heterodyne heterodyne receiver HE to match the light powers transmitted individually in the individual wavelength channels, To obtain duel individual signals, an electrical mixture of the electrical signals that excite the surface acoustic waves of different frequencies with the electrical output signal of the heterodyne heterodyne receiver HE can be provided. For this purpose, as is also sketched in FIG. 2, the output signal of the superposition receiver HE can be supplied with the signal of the relevant frequency f-j_ supplied by a corresponding signal generator and with the signal (quadrature signal) of the relevant frequency f j _ delayed by 90 °. are multiplied and the products I-j_ and Qj_ are each squared and then added and low-pass filtered, giving a mixed signal m-j_ which is proportional to the square | a-j_ | 2 is the channel-specific light signal amplitude a ^; from the ratio divided by the degree of coupling η ^ χ of the directional coupler m RK ! - This mixed signal ± to a desired light signal level k-j_ on the output fiber F a of the viewing arrangement is obtained with c, = arctan ('-—) a control signal CJ_ for amplitude control of the electrical signal based on the acousto-optical add / drop -Multiplexer ADM excites the surface acoustic wave of the corresponding frequency fj_.
In der Regelungseinrichtung RE (siehe auch FIG 1) gemäß FIG 2 sind je Anregungεfrequenz (fj_) zwei Multiplikationsεchaltun- gen MI^, MQ^ zur Multiplikation deε Ausgangsεignals des Überlagerungsempfängers HE (in FIG 1) mit den von den einzelnen Anregungssignalgeneratoren ... , Gf . , ... gelieferten Signalen der einzelnen Anregungsfrequenzen (f-j sowie mit den um 90° verzögerten AnregungsSignalen (Quadratursignalen) vorgesehen. Die Ausgänge 1± , Q der zwei Multiplikationsschaltungen MI^, MQ-j^ führen jeweils zu den beiden Eingängen einer Quadrier- und AdditionsSchaltung I-j^+Q^2, der ein Tiefpassfilter TP^ nachgeschaltet ist. Das dem Quadrat | a^ | 2 der kanalindividuellen Lichtsignalamplitude (a-) proportionale Filterausgangs- signal (m± ) des Tiefpassfilterε TPi wird einem diesem nachge- schalteten nichtlinearen Signalbildner c^ zugeführt, der nach Maßgabe des durch den Auskopplungsgrad η^jζ des RichtkopplersIn the control device RE (see also FIG. 1) according to FIG. 2 there are two multiplication circuits MI ^, MQ ^ for each excitation frequency (fj_) for multiplying the output signal of the superimposed receiver HE (in FIG. 1) by the signals from the individual excitation signal generators ..., Gf. , ... provided signals of the individual excitation frequencies (fj and with the excitation signals delayed by 90 ° (quadrature signals). The outputs 1 ±, Q of the two multiplication circuits MI ^, MQ-j ^ each lead to the two inputs of a squaring and Addition circuit Ij ^ + Q ^ 2 , which is followed by a low-pass filter TP ^. The filter output signal (m ±) of the low-pass filter TPi, which is proportional to the square | a ^ | 2 of the channel-specific light signal amplitude (a ±), is followed by a switched non-linear signal generator c ^ supplied according to the decoupling degree η ^ jζ of the directional coupler
TWTW
RK (in FIG 1) dividierten Verhältnisses dieses Filter- ausgangssignals (m-j_) zu dem auf der Ausgangsfaser Fa (in FIG l) gewünschten Lichtsignalpegel k- mit ) ein RK (in FIG. 1) divided ratio of this filter output signal (m-j_) to the desired light signal level k-mit on the output fiber F a (in FIG. 1)
Steuersignal zur Amplitudenregelung des AnregungsSignals der entsprechenden Frequenz ( i) bildet.Control signal for amplitude control of the excitation signal of the corresponding frequency (i) forms.
Durch Steuerung der Amplitude des elektrischen Signals, das auf dem akuεto-optischen Add/Drop-Multiplexer ADM eine akustische Oberflächenwelle einer Frequenz £ -, anregt, wird eine entsprechende Steuerung der - den Anteil der separierten Lichtleistung des der Frequenz fj_ entsprechenden Wellenlängenkanals bestimmenden - Intensität der akustischen Oberflä- chenwelle bewirkt und damit eine kanalindividuelle Dämpfung der der Lichtsignalleistung eines WDM-Kanals mit zu hohem Pegel ermöglicht. Die in den einzelnen WDM-Kanälen übertragene Lichtleistung kann so jeweils gesondert auf einen für den jeweiligen WDM-Kanal vorgegebenen Wert nachgeführt werden, so dasε die Ausgangsleistung der WDM-Kanäle jeweils gesondert auch auf einen gemeinsamen konstanten Pegel eingestellt werden kann. Die Eingangsleistung der Wellenlängenkanäle darf dabei in einem Bereich schwanken, der im wesentlichen durch die Eigenschaften des akuεto-optiεchen Add/Drop-Multiplexers ADM begrenzt ist. By controlling the amplitude of the electrical signal, which excites an acoustic surface wave of a frequency £ on the acoustically-optical add / drop multiplexer ADM, a corresponding control of the intensity - which determines the proportion of the separated light output of the wavelength channel corresponding to the frequency fj_ - is achieved causes the acoustic surface wave and thus enables channel-specific attenuation of the light signal power of a WDM channel with too high a level. The light power transmitted in the individual WDM channels can thus be tracked separately to a value specified for the respective WDM channel, so that the output power of the WDM channels can also be set separately to a common constant level. The input power of the wavelength channels may fluctuate in a range that is essentially limited by the properties of the acousto-optical add / drop multiplexer ADM.

Claims

Patentansprüche claims
1. Schaltungsanordnung für den Betrieb von Wellenlängen- multiplexεyεtemen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem eingangsseitig mit dem Wellenlangenmultiplex- signal beaufschlagten akusto-optischen Add/Drop-Multiplexer (ADM) eine Mehrzahl akustischer Oberflächenwellen bestimmter, unterschiedlicher Frequenzen angeregt wird und jeweils ein Teil der Lichtleistung von Wellenlängenkanälen mit durch die Frequenz einer solchen Oberflächenwelle bestimmter optischer Frequenz separiert wird, und daß ein eingangsseitig mit den separierten Lichtleistungεan- teilen und mit in einem dem akusto-optischen Add/Drop-Multi- plexer (ADM) nachgeschalteten Richtkoppler (RK) aus den nichtseparierten Anteilen des Wellenlängenmultiplexsignals ausgekoppelten Lichtleistungsanteilen beaufschlagter Heterodynüberlagerungsempfänger (HE) vorgesehen ist, der ein den in den einzelnen Wellenlängenkanälen kanalindividuell übertrage- nen Lichtleistungen entsprechendes Ausgangs ignal abgibt.1. Circuit arrangement for the operation of wavelength multiplexing systems, characterized in that a plurality of surface acoustic waves of certain different frequencies are excited and in each case a part of the acoustic-optical add / drop multiplexer (ADM) which is acted upon on the input side by the wavelength multiplexing signal Light power is separated from wavelength channels with an optical frequency determined by the frequency of such a surface wave, and that on the input side with the separated light power components and in a directional coupler (RK) connected downstream of the acousto-optical add / drop multiplexer (ADM) the unseparated portions of the wavelength division multiplex signal coupled out light power portions of applied heterodyne superimposed receivers (HE), which emits an output signal corresponding to the light powers transmitted individually in the individual wavelength channels.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elektrische Mischung der die akustischen Oberflächen- wellen unterschiedlicher Frequenz anregenden elektrischen Signale mit dem elektrischen AusgangsSignal des Heterodynüberlagerungsempfängers (HE) .2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized by an electrical mixture of the electrical signals which excite the acoustic surface waves of different frequencies with the electrical output signal of the heterodyne superimposition receiver (HE).
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine kanalindividuell gesteuerte Intensität der akustischen Oberflächenwellen .3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized by a channel-individually controlled intensity of the surface acoustic waves.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Heterodynüberlagerungsempfänger (HE) eine Regelungs- einrichtung (RE) zur jeweilε gesonderten Nachführung der in den einzelnen Wellenlängenkanälen übertragenen Lichtleistung auf einen für den jeweiligen Wellenlängenkanal vorgegebenen Wert nachgeschaltet ist.4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the heterodyne overlay receiver (HE) has a control device (RE) for the respective separate tracking of the in the light power transmitted to the individual wavelength channels is connected downstream to a value predetermined for the respective wavelength channel.
5. Schal ungsanordnung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungseinrichtung (RE) durch elektrische Mischung der die akustischen Oberflächenwellen unterschiedlicher Frequenz anregenden elektrischen Signale mit dem elektrischen Ausgangεεignal deε Heterodynüberlagerungsempfängers (HE) die darin enthaltenen, der in den einzelnen Wellenlängenkanälen übertragenen Lichtleistung entsprechenden Signale voneinander trennt und kanalindividuell die Intensität der die akustischen Oberflächenwellen anregenden elektrischen Signale steu- ert .5. scarf arrangement according to claims 2 to 4, characterized in that the control device (RE) by electrical mixing of the surface acoustic waves of different frequencies exciting electrical signals with the electrical output signal ε de heterodyne receiver (HE) contained therein, in the individual wavelength channels signals corresponding to the transmitted light power and channel-individually controls the intensity of the electrical signals that excite the surface acoustic waves.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß je Anregungsfrequenz (f-j_) zwei Multiplikationsschaltungen zur Multiplikation des Ausgangssignals des Überlagerungsempfängers (HE) mit den von den einzelnen Anregungssignal- generatoren gelieferten Signalen der einzelnen Anregungε- frequenzen (fj εowie mit den um 90° verzögerten Anregungε- signalen (Quadratursignalen) vorgesehen sind, daß jeweils die Ausgänge ( I _ , Qj_) der zwei Multiplikationsschaltungen zu den beiden Eingängen einer Quadrier- und Additionsschaltung (Ii2+Qi2) führen, der ein Tiefpassfilter nachgeschaltet ist, und daß das dem Quadrat (|a-j 2) der kanalindividuellen Lichtsig- nalamplitude (a^) proportionale Filterausgangssignal (m^) des jeweiligen Tiefpassfilters einem diesem nachgeschalteten nichtlinearen Signalbildner (c-^) zugeführt wird, der nach Maßgabe des durch den Auskopplungεgrad ηpζ des Richtkopplers6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that for each excitation frequency (f-j_) two multiplication circuits for multiplying the output signal of the superimposed receiver (HE) by the signals of the individual excitation signal generators supplied by the individual excitation signal generators (fj ε as well as by the order of 90 ° delayed excitation signals (quadrature signals) are provided such that the outputs (I _, Qj_) of the two multiplication circuits lead to the two inputs of a squaring and addition circuit (Ii 2 + Qi 2 ), which is followed by a low-pass filter, and that the filter output signal (m ^) of the respective low-pass filter, which is proportional to the square (| aj 2 ) of the channel-specific light signal amplitude (a ^), is fed to a non-linear signal generator (c- ^) connected downstream thereof, which is determined in accordance with the decoupling degree ηp ζ des Directional coupler
(RK) dividierten Verhältnisses — dieses Filterausgangs- Signals (m-j_) zu dem auf der Ausgangsfaser (Fa) gewünschten Lichtsignalpegel kj mit ) ein Steuersignal zur (RK) divided ratio - this filter output signal (m-j_) to that desired on the output fiber (F a ) Light signal level kj with) a control signal
Amplitudenregelung des Anregungssignals der entsprechenden Frequenz (f-j_) bildet.Amplitude control of the excitation signal of the corresponding frequency (f-j_) forms.
7. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rein optischen Komponenten des Überlagerungsempfängers (HE) gemeinsam mit dem akusto-optischen Add/Drop-Multi- plexer (ADM) auf einem Substrat integriert sind. 7. Circuit arrangement according to claims 2 to 6, characterized in that the purely optical components of the superimposition receiver (HE) are integrated on a substrate together with the acousto-optical add / drop multiplexer (ADM).
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