EP1264425A1 - Verfahren und anordnung zur amplitudenmodulation eines optischen signals - Google Patents

Verfahren und anordnung zur amplitudenmodulation eines optischen signals

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EP1264425A1
EP1264425A1 EP01915009A EP01915009A EP1264425A1 EP 1264425 A1 EP1264425 A1 EP 1264425A1 EP 01915009 A EP01915009 A EP 01915009A EP 01915009 A EP01915009 A EP 01915009A EP 1264425 A1 EP1264425 A1 EP 1264425A1
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EP
European Patent Office
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signal
optical
adjustable
output
amplitude modulation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01915009A
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English (en)
French (fr)
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Erich Gottwald
Christoph Glingener
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04B10/5053Laser transmitters using external modulation using a parallel, i.e. shunt, combination of modulators
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    • H04B10/516Details of coding or modulation
    • H04B10/54Intensity modulation
    • H04B10/541Digital intensity or amplitude modulation

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for amplitude modulation of an optical signal with a binary data signal that is fed to a modulator to generate an optical transmission signal.
  • a low extinction ratio in particular in optical long-haul systems with optical amplifiers, contributes significantly to the fact that the optical signal to noise ratio required on the receiving end for the reconstruction of the data OSNR) deteriorates.
  • the extinction ratio results from the power ratio between the logic “0” signal power ”and the logic“ 1 ”signal power, ie an amplitude-modulated signal with a high continuity portion or carrier portion which exceeds half the total power of the optical transmission signal and a low portion Extinction ratio and an almost completely "fully modulated” signal have a very high extinction ratio.
  • the extinction ratio of the amplitude-modulated optical signal is 3 dB in a transmission system with optical amplifiers, an OSNR that is higher by a factor of 10 than for an extinction ratio of 20 dB is required for the error-free reception of the amplitude-modulated optical signal. This results in a considerable shortening of the transmission path that can be bridged without regeneration by about an order of magnitude.
  • MZM modulators In addition to the modulation signal, MZM modulators generally require a high drive voltage or driver voltage of 6 volts to 2 x 6 volts in order to achieve the high extinction ratio required for successful transmission.
  • the driver circuits required to generate such high driver voltages are manufactured, for example, by manufacturers such as SHF-Design, Berlin - see product brochure "SHF 106P" or "SHF 103 CPA".
  • driver amplifiers of this type have a signal quality that is just sufficient and are very cost-intensive.
  • the procurement costs for such a driver amplifier many times exceed the procurement costs for an MZM modulator, which considerably worsens the competitiveness of the optical transmission system.
  • the object on which the invention is based is to improve the amplitude modulation of an optical signal such that the amplitude-modulated optical transmission signal has a reduced carrier component.
  • the object is achieved by the characterizing features thereof.
  • the optical signal is divided into a first and second adjustable optical signal and the first adjustable optical signal is fed to the modulator, which emits the optical transmission signal after amplitude modulation with the binary data signal. Furthermore, a second antiphase optical signal is formed from the second adjustable optical signal and that optical transmission signal and the second antiphase optical signal are combined to form a reduced-carrier optical transmission signal.
  • a lower modulation voltage is required to modulate the first optical signal in order to obtain an almost completely modulated optical transmission signal.
  • Electrical driver amplifiers with a low control voltage can thus be used to control the modulator, which are inexpensive and additionally contribute to an improvement in the signal quality of the transmission signal due to the distortions in the optical transmission signal which are reduced by the lower modulation voltage.
  • the division of the power of the optical signal into a first and second adjustable optical signal can be controlled in a particularly advantageous manner by means of an adjustable fade switch via a first control signal.
  • the power of the optical signal can be controlled into a first and second adjustable optical signal by means of a fixed one Cross-fade switch having a cross-fade switch, the power of the second adjustable optical signal being controllable via an adjustable optical attenuator via the first control signal - claim 3.
  • the carrier portion of the amplitude-modulated optical is Transmission signal adjustable so that the power of the carrier can be reduced to almost half the total power of the amplitude-modulated optical transmission signal, ie the Ge total output of the amplitude modulating
  • the optical transmission signal is " distributed almost uniformly by the method according to the invention on the carrier and on the two sidebands.
  • a relatively low modulation voltage for example the data signal emitted by a multiplexer, is sufficient for the complete modulation of the optical signal in order for the optical carrier-reduced according to the invention Generate transmission signal.
  • the phase position of the antiphase second optical signal can advantageously be controlled by an adjustable phase actuator via a second control signal. This makes it particularly advantageous to regulate the phase position of the antiphase second optical signal in order to generate an exact 180 ° phase shift with respect to the optical transmission signal.
  • the setting of the phase shift is changed by “wobble” and regulation is carried out according to the lock-in principle.
  • FIG. 1 shows the basic structure of the arrangement for amplitude modulation according to the invention
  • FIG. 2 shows a further variant of the arrangement for amplitude modulation according to the invention
  • FIG. 3 shows an amplitude-modulated optical transmission signal with a low extinction ratio, ie an excessively high proportion of carrier
  • FIG. 4 also shows the carrier-reduced optical transmission signal according to the invention a high extinction ratio
  • FIG. 5 shows the arrangement according to the invention for amplitude modulation integrated in a modulator module.
  • FIG. 1 shows, for example, an arrangement for amplitude modulation of an optical signal os with a binary data signal ds, which has an adjustable phase actuator PSG, an adjustable cross-fade switch OCU, a modulator MZM, a data source DQ, an optical coupler OC, and an optical transmitter unit CW and has a control unit Cü.
  • the adjustable cross-fade switch OCU can be implemented, for example, as an optical coupler with an adjustable cross-fade ratio.
  • the input i of the adjustable cross-fade switch OCU is connected to the optical transmission unit CW via an optical connecting fiber.
  • the adjustable crossfader OCU has a first and second output el, e2 and a control input ri, the first output el being connected to the input i of the modulator MZM and the second output e2 being connected to the input i of the adjustable phase actuator PSG is.
  • a Mach-Zehnder modulator can be provided as the modulator MZM, for example, which, in addition to an optical input i, has an electrical data input di and an optical output e, the data input di being connected to a data source DQ and the output e having the first input il of the optical coupler OC is connected.
  • the adjustable phase actuator PSG has an output e and a control input ri, the output e of the adjustable phase element PSG being connected to the second input i2 of the optical coupler OC via an optical connecting fiber.
  • the optical coupler OC has, for example, a first output el and a second output e2, wherein in FIG. 1 the first output el is connected via a TAP coupler TAP to a remote optical receiving unit EU and the second output e2 optionally via one in FIG 1 dashed line is connected to the control unit CU.
  • the optical TAP coupler TAP is connected to the control unit CU.
  • the control unit CU has an optical converter OW, a first and second filter unit FU1, FU2, a phase controller PR and a power controller LR.
  • the optical converter OW is connected to the TAP coupler TAP and to the first and second filter units FU1, FU2, and the first filter unit FU1 is connected to the phase controller PR, which is connected via a first control line RL1 to the control input ri of the adjustable phase actuator PSG ,
  • the second filter unit FU2 is connected to the power regulator LR, which is connected via a second control line R2 to the control input ri of the adjustable crossfader OCU.
  • An optical signal os is generated in the optical transmission unit CW and output via an optical connecting fiber to the input i of the adjustable cross-fade switch OCU.
  • the optical signal os is divided into a first and second optical signal osl, os2 with regard to the set crossfade ratio.
  • the first optical signal osl is fed to the first output el of the adjustable cross-fade switch OCU and fed to the input i of the modulator MZM via an optical connecting fiber or an optical waveguide.
  • the second optical signal os2 is emitted at the second output e2 of the adjustable cross-fade switch OCU and is fed to the input i of the adjustable phase control element PSG via a further optical connecting fiber.
  • the first optical signal os1 is amplitude-modulated in the modulator MZM with the aid of the data signal ds present at the data input di, and an optical transmission signal ts is thus generated.
  • the optical transmission signal ts is emitted at the output e of the modulator MZM via an optical connecting fiber to the first input il of the optical coupler OC.
  • the second optical signal os2 is shifted by the preset phase amount in accordance with the set phase shift amount.
  • inventions dung according to a phase shift of 'loan amount selected in the range of 180 ° anti-phase, particularly to produce at the output e of the adjustable phase control element PSG a one with respect to the carrier portion of the optical transmission signal ts anti-phase, second optical signal gps.
  • This antiphase second optical signal gps is transmitted from the output e of the adjustable phase actuator PSG via an optical connecting fiber to the second input i2 of the optical coupler OC.
  • the optical transmission signal ts and the antiphase second optical signal gps are superimposed or coupled, so that a carrier-reduced optical transmission signal rts arises due to destructive interference.
  • the carrier-reduced optical transmission signal rts is controlled at the first output el of the optical coupler OC and from there via the optical TAP coupler TAP to the distant optical receiver unit EU, which is indicated in FIG. 1 by a dotted transmission fiber OF.
  • an “inverted” optical transmission signal irt is generated, the carrier component of which has increased in comparison to the optical transmission signal.
  • the carrier-reduced optical transmission signal rts has a carrier portion of 50% and an information or data signal portion of the remaining 50% distributed over the sidebands, ie the power of the carrier corresponds to half the total signal power of the carrier-reduced optical transmission signal rts.
  • the carrier-reduced optical transmission signal rts is also referred to in the technical field as a completely modulated transmission signal rts.
  • part, for example 10 percent, of the carrier-reduced optical transmission signal rts' is coupled out and fed to the control unit CU, in particular the optical converter OW, via an optical connecting fiber.
  • the part of the carrier-reduced optical transmission signal rts' which is decoupled is converted into an electrical signal es which is controlled by the first and second filter units FU1, FU2.
  • the first filter unit FU1 is designed, for example, as a bandpass, the pass band of the bandpass having a bandwidth which is approximately half the data transmission rate.
  • the electrical signal is filtered and the result of the filtering is delivered to the phase controller PR.
  • the filtered electrical signal is evaluated with regard to its signal amplitude or signal amplitude position, and a second control signal rs2 for regulating the adjustable phase actuator PSG is determined from the evaluation result with regard to the amount of the phase shift.
  • the second control signal is controlled via the first control line RL1 to the control input ri of the adjustable phase actuator PSG.
  • phase deviation or the sign of the phase deviation of the antiphase second optical signal os2 from the optical transmission signal ts is determined by “wobble” (periodic change of the phase shift by a small amount by wobble voltages) and a phase control according to the
  • the phase position of the second optical signal os2, which is in phase opposition, is set by the adjustable phase actuator PSG in such a way that the measured amplitude of the electrical signal it assumes a maximum, ie the eye diagram of the carrier-reduced optical transmission signal rts has a maximum opening.
  • the second filter unit FU2 is implemented, for example, as a low-pass filter having a low cut-off frequency, with the aid of which the power of the electrical signal is determined.
  • the result of the filtering by the second filter unit FU2 is delivered to the power regulator LR.
  • the power of the filtered electrical signal es is evaluated in the power regulator LR and a first control signal rsl for regulating the adjustable cross-fade switch OCU is obtained on the basis of the evaluation result.
  • the first control signal rsl is transmitted via the second control line RL2 to the control input ri of the adjustable optical crossover switch OCU.
  • the measured signal power of the electrical signal es is regulated to a minimum, as a result of which the carrier power component in the carrier-reduced optical transmission signal rts is reduced to half the total signal power of the carrier-reduced optical transmission signal rts.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the arrangement for amplitude modulation according to the invention, in which the adjustable optical cross-switch OCU shown in FIG. 1 is replaced by an optical cross-switch C having a preset cross-fade ratio, for example 50:50.
  • the optical cross-fade switch C has an input e and a first and second output el, e2, the input e being connected to the optical transmitter unit CW and the first output el being connected to the input i of the modulator MZM.
  • an adjustable optical attenuator A is provided, which has an input i, a control input ri and an output e.
  • the input i of the adjustable optical attenuator A is connected to the second output e2 of the optical cross-fader switch C. connected and the output e of the adjustable optical attenuator A is connected to the input i of the adjustable phase actuator PSG. Furthermore, the control input ri of the adjustable optical attenuator A is connected to the power controller LR of the control unit CU via the second control line RL2.
  • the mode of operation of the arrangement for amplitude modulation shown in FIG. 2 differs in principle from the embodiment shown in FIG. 1 in that the optical fade switch C divides the power of the optical signal os into a first and a second optical signal by means of the fixed fade ratio osl, os2 takes place.
  • the regulation of the power distribution between the carrier and signal components of the carrier-reduced optical transmission signal rts is carried out with the aid of the adjustable optical attenuator A connected to the power controller LR.
  • the attenuation amount of the adjustable optical attenuator A is regulated, for example, on the basis of the first control signal rsl.
  • FIG. 3 the amplitude-modulated optical transmission signal ts, which has a low extinction ratio
  • FIG. 4 the optical transmission signal rts, reduced according to the invention, with a high extinction ratio
  • optical transmission signals ts, rts were shown in FIGS. 3 and 4 in FIGS - (No-Return-To-Zero) transmission signals selected.
  • the diagram shown in Figure 3 and Figure 4 each have a horizontal and a vertical axis T, OSA, with the horizontal axis, the time course T and the vertical axis OSA, the amplitude OSA of the amplitude-modulated optical transmission signal ts and the slow - 00 ⁇ IV) M t- 1 ⁇ o (_ ⁇ o C ⁇ o c ⁇

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Abstract

Zur Amplitudenmodulation eines optisches Signals (os) mit einem binären Datensignal (ds) wird das optische Signal (os) zunächst in ein erstes und zweites einstellbares optisches Signal (os1,os2) aufgeteilt. Das erste optische Signal (os1) wird einem Modulator (MZM) zugeführt, der nach der Amplitudenmodulation mit einem binären Datensignal (ds) ein optisches Übertragungssignal (ts) abgibt. Aus dem zweiten einstellbaren optischen Signal (os2) wird ein gegenphasiges zweites optisches Signal (gps) gebildet und das optische Übertragungssignal (ts) sowie das gegenphasige zweite optische Signal (gps) werden zu einem trägerreduzierten optischen Übertragungssignal (rts) zusammengefasst.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anordnung zur Amplitudenmodulation eines optischen Signals
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Amplitudenmodulation eines optischen Signals mit einem binären Datensignal, daß zur Erzeugung eines optischen Übertragungssignals einem Modulator zugeführt wird.
Bei optischen Übertragungssystemen mit Datenraten von 20 Gbit/s und mehr trägt bei digitalen amplitudenmodulierten optischen Signalen bzw. Übertragungssignalen ein geringes Extinktionsverhältnis insbesondere in optischen Weitverkehrssy- stemen mit optischen Verstärkern erheblich dazu bei, daß das empfangsseitig zur Rekonstruktion der Daten erforderliche optische Signal zu Rauschverhältnis (OSNR) verschlechtert wird. Das Extinktionsverhältnis ergibt sich aus dem Leistungsverhältnis zwischen logischer „0" -Signalleistung" und logischer „1" -Signalleistung, d.h. ein amplitudenmoduliertes Signal mit einem hohen, die Hälfte der Gesamtleistung des optischen Übertragungssignals übersteigenden Continous- ave-Anteil bzw. Trägeranteil weist ein niedriges Extinktionsverhältnis und ein nahezu vollständig „durchmoduliertes" Signal ein sehr ho- hes Extinktionsverhältnis auf. Beträgt beispielsweise in einem Übertragungssystem mit optischen Verstärkern das Extinktionsverhältnis des amplitudenmodulierten optischen Signals 3 dB, so ist für den fehlerfreien Empfang des amplitudenmodulierten optischen Signals ein um mehr als den Faktor 10 höhe- res OSNR als bei einem Extinktionsverhältnis von 20 dB erforderlich. Hierdurch ergibt sich eine erhebliche Verkürzung der regenerationsfrei überbrückbaren Übertragungsstrecke um etwa eine Größenordnung.
Bei extrem hohen Datenraten (40 Gbit/s und mehr) ist die Erzielung eines hohen Extinktionsverhältnisses beim momentanen Stand der Technik nur sehr eingeschränkt und mit hohem finan- ziellen Aufwand möglich. Da bei derartig hohen Datenraten beim derzeitigen Stand der Technik weder die direkte Modulation eines Lasers noch eine Modulation mit Elektroabsorpti- onsmodulatoren zweckmäßig ist, werden hierzu beispielsweise Mach-Zehnder-Modulatoren (MZM) bzw. Mach-Zehnder-
Interferometer (MZI) eingesetzt. MZM-Modulatoren benötigen im allgemeinen neben dem Modulationssignal eine hohe Ansteuerspannung bzw. Treiberspannung von 6 Volt bis 2 x 6 Volt, um das für eine erfolgreiche Übertragung erforderliche hohe Ex- tinktionsverhältnis zu realisieren. Die zur Erzeugung derartig hoher Treiberspannungen erforderlichen Treiberschaltungen werden beispielsweise von Herstellern wie SHF-Design, Berlin hergestellt - siehe hierzu Produktschrift Breitbandverstärker „SHF 106P" oder „SHF 103 CPA" . Derartige Treiberverstärker weisen jedoch eine knapp ausreichende Signalqualität auf und sind sehr kostenintensiv. Zusätzlich übersteigen die Beschaffungskosten für einen derartigen Treiberverstärker um ein Vielfaches die Beschaffungskosten für einen MZM-Modulator, welches die Konkurrenzfähigkeit des optischen Übertragungssy- stems wesentlich verschlechtert.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Amplitudenmodulation eines optischen Signals dahingehend zu verbessern, daß das amplitudenmodulierte optische Übertra- gungssignals einen reduzierten Trägeranteil aufweist. Die
Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß das optische Signal in ein erstes und zweites einstellbares optisches Signal aufgeteilt wird und das erste einstellbare optische Signal dem Modulator zugeführt wird, der nach der Amplitudenmodulation mit dem binären Datensignal das optische Ubertragungssignal abgibt. Desweiteren wird aus dem zweiten einstellbaren optischen Signal ein zweites gegenphasiges optisches Signal gebildet wird und das optische Ubertragungssignal und das zweite gegenphasige optische Signal werden zu einem trägerreduzierten optischen Ubertragungssignal zusammengefaßt. Durch die erfindungsgemäße Reduzierung des Trägeranteils des amplitudenmodulierten opti- sehen Übertragungssignals im Anschluß an die Modulation des ersten optischen Signals ist zur Modulation des ersten optischen Signals eine geringere Modulationsspannung erforderlich, um ein nahezu vollständig durchmoduliertes optisches Ubertragungssignal zu erhalten. Somit können zur Ansteuerung des Modulators elektrische Treiberverstärker mit einer geringen Ansteuerspannung eingesetzt werden, welche kostengünstig sind und zusätzlich zu einer Verbesserung der Signalqualität des Sendesignals aufgrund der durch die geringere Modulationsspannung reduzierten Verzerrungen im optischen Übertra- gungssignal beitragen. Durch die erfindungsgemäße Reduzierung des Trägeranteils mit Hilfe der Anpassung des Signalpegels als auch der Phasenlage des amplitudenmodulierten optischen Übertragungssignals kann besonders vorteilhaft die regenerationsfrei überbrückbare Übertragungsreichweite erhöht werden.
Besonders vorteilhaft ist die Aufteilung der Leistung des optischen Signals in ein erstes und zweites einstellbares optisches Signal durch einen einstellbaren Überblendschalter über ein erstes Regelsignal steuerbar - Anspruch 2. Alternativ kann die Leistung des optischen Signals in ein erstes und zweites einstellbares optisches Signal durch einen ein festes Überblendverhältnis aufweisenden Überblendschalter aufgeteilt werden, wobei die Leistung des zweiten einstellbaren optischen Signals über ein einstellbares optisches Dämpfungsglied über das erste Regelsignal steuerbar ist - Anspruch 3. Durch den erfindungsgemäß über ein erstes Regelsignal einstellbaren Überblendschalter bzw. das einstellbare optische Dämpfungsglied ist der Trägeranteil des amplitudenmodulierten optischen Ubertragungssignal soweit einstellbar, daß die Leistung des Trägers auf nahezu die Hälfte der Gesamtleistung des amplitudenmodulierten optischen Übertragungssignals reduziert werden kann, d.h. die Gesamtleistung des amplitudenmodulier- ten optischen Übertragungssignals wird" durch das erfindungsgemäße Verfahren nahezu gleichmäßig auf den Träger und auf die beiden Seitenbänder verteilt. Somit reicht eine relativ geringe Modulationsspannung, beispielsweise das von einem Multiplexer abgegebene Datensignal, für die vollständige Aussteuerung des optischen Signals aus, um das erfindungsgemäß trägerreduzierte optische Ubertragungssignal zu erzeugen.
Vorteilhaft ist die Phasenlage des gegenphasigen zweiten op- tischen Signals durch ein einstellbares Phasenstellglied über ein zweites Regelsignal steuerbar - Anspruch 4. Hierdurch ist besonders vorteilhaft die Phasenlage des gegenphasigen zweiten optischen Signals zur Erzeugung einer exakten 180°- Phasenverschiebung gegenüber dem optischen Ubertragungssignal regelbar. Hierzu wird beispielsweise die Einstellung der Phasenverschiebung durch „Wobbein" verändert und eine Regelung nach dem Lock-In-Prinzip durchgeführt.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausbildungen des erfindungs- gemäßen Verfahrens insbesondere eine Anordnung zur Amplitudenmodulation eines optischen Signals sind in den weiteren Patentansprüchen beschrieben.
Die Erfindung soll im folgenden anhand von drei Prin- zipschaltbildern und zwei Signalflußdiagrammen näher erläutert werden.
Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung zur Amplitudenmodulation, Figur 2 zeigt eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Anordnung zur Amplitudenmodulation, Figur 3 zeigt ein amplitudenmoduliertes optischen Ubertragungssignal mit einem geringen Extinktionsverhältnis, d.h. übermäßig hohen Trägeranteil, Figur 4 zeigt das erfindungsgemäß trägerreduzierte optische Ubertragungssignal mit einem hohen Extinktionsverhältnis und Figur 5 zeigt die in ein Modulatormodul integrierte erfindungsgemäße Anordnung zur Amplitudenmodulation.
In Figur 1 ist beispielsweise eine Anordnung zur Amplituden- modulation eines optischen Signals os mit einem binären Datensignal ds dargestellt, die ein einstellbares Phasenstellglied PSG, einen einstellbaren Überblendschalter OCU, einen Modulator MZM, eine Datenquelle DQ, einen optischen Koppler OC, eine optische Sendeeinheit CW sowie eine Regeleinheit Cü aufweist. Der einstellbare Überblendschalter OCU kann beispielsweise als optischer Koppler mit einstellbaren Überblendverhältnis realisiert sein. Der Eingang i des einstellbaren Überblendschalters OCU ist über eine optische Verbindungsfaser mit der optischen Sendeeinheit CW verbunden. Des- weiteren weist der einstellbare Überblendschalter OCU einen ersten und zweiten Ausgang el,e2 sowie einen Regeleingang ri auf, wobei der erste Ausgang el mit dem Eingang i des Modulators MZM verbunden ist und der zweite Ausgang e2 mit dem Eingang i des einstellbaren Phasenstellgliedes PSG verbunden ist. Als Modulator MZM kann beispielsweise ein Mach-Zehnder- Modulator vorgesehen sein, der zusätzlich zu einem optischen Eingang i einen elektrischen Dateneingang di und einen optischen Ausgang e aufweist, wobei der Dateneingang di an eine Datenquelle DQ angeschlossen ist und der Ausgang e mit dem ersten Eingang il des optischen Kopplers OC verbunden ist.
Das einstellbare Phasenstellglied PSG besitzt einen Ausgang e und einen Regeleingang ri, wobei der Ausgang e des einstellbaren Phasengliedes PSG über eine optische Verbindungsfaser an den zweiten Eingang i2 des optischen Kopplers OC ange- schlössen ist. Der optische Koppler OC weist beispielsweise einen ersten Ausgang el und einen zweiten Ausgang e2 auf, wobei in Figur 1 der erste Ausgang el über einen TAP-Koppler TAP mit einer entfernt angeordneten optischen Empfangseinheit EU verbunden ist und der zweite Ausgang e2 optional über eine in Figur 1 strichliert gezeichnete Linie an die Regeleinheit CU angeschlossen ist. Der optische TAP-Koppler TAP ist an die Regeleinheit CU angeschlossen. Die Regeleinheit CU weist eine optischen Wandler OW, eine erste und zweite Filtereinheit FU1,FU2, einen Phasenregler PR und einen Leistungsregler LR auf. Hierbei ist der optische Wandler OW mit dem TAP-Koppler TAP und mit der ersten und zweiten Filtereinheit FU1, FU2 verbunden sowie die erste Filtereinheit FU1 an den Phasenregler PR angeschlossen, der über eine erste Regelleitung RLl an den Regeleingang ri des einstellbaren Phasenstellgliedes PSG angeschlossen ist. Die zweite Filtereinheit FU2 ist mit dem Leistungsregler LR verbunden, welcher über eine zweite Regelleitung R2 mit dem Regeleingang ri des einstellbaren Überblendschalters OCU verbunden ist.
In der optischen Sendeeinheit CW wird ein optisches Signal os erzeugt und über eine optische Verbindungsfaser an den Eingang i des einstellbaren Überblendschalter OCU abgegeben. Mit Hilfe des einstellbaren Überblendschalters OCU wird das optische Signal os in ein erstes und zweites optisches Signal osl, os2 hinsichtlich des eingestellten Überblendverhältnisses aufgeteilt. Das erste optische Signal osl wird an den ersten Ausgang el des einstellbaren Überblendschalters OCU geführt und über eine optische Verbindungsfaser bzw. einem optischen Wellenleiter dem Eingang i des Modulators MZM zuge- führt. Desweiteren wird das zweite optische Signal os2 am zweiten Ausgang e2 des einstellbaren Überblendschalters OCU abgegeben und über eine weitere optische Verbindungsfaser an den Eingang i des einstellbaren Phasenstellgliedes PSG geführt. Im Modulator MZM wird mit Hilfe des am Dateneingang di anliegenden Datensignals ds das erste optische Signal osl amplitudenmoduliert und somit ein optisches Ubertragungssignal ts erzeugt. Das optische Ubertragungssignal ts wird am Ausgang e des Modulators MZM über eine optische Verbindungsfaser an den ersten Eingang il des optischen Kopplers OC abgegeben. Im einstellbaren Phasenstellglied PSG wird gemäß dem eingestellten Phasenverschiebungsbetrag das zweite optische Signal os2 um den voreingestellten Phasenbetrag verschoben. Erfin- dungsgemäß wird ein Phasenverschiebung'sbetrag im Bereich von 180° gewählt, um am Ausgang e des einstellbaren Phasenstellgliedes PSG ein gegenphasiges, insbesondere ein hinsichtlich des Trägeranteils des optischen Ubertragungssignal ts gegenphasiges, zweites optisches Signal gps zu erzeugen. Dieses gegenphasige zweite optische Signal gps wird vom Ausgang e des einstellbaren Phasenstellgliedes PSG über eine optische Verbindungsfaser zum zweiten Eingang i2 des optischen Kopplers OC übertragen.
Mit Hilfe des optischen Kopplers OC wird das optische Ubertragungssignal ts und das gegenphasige zweite optische Signal gps überlagert bzw. gekoppelt, so daß durch destruktive Interferenz ein trägerreduziertes optischen Ubertragungssignal rts ensteht. Das trägerreduzierte optische Ubertragungssignal rts wird an den ersten Ausgang el des optischen Kopplers OC gesteuert und von dort über den optischen TAP-Koppler TAP an die weit entfernt angeordnete - in Figur 1 durch eine punktiert dargestellte Übertragungsfaser OF angedeutet - optische Empfangseinheit EU übertragen. Zusätzlich wird bei der Kopplung bzw. Überlagerung des optischen Übertragungssignals ts und des gegenphasigen zweiten optischen Signals gps ein „invertiertes" optisches Ubertragungssignal irt erzeugt, dessen Trägeranteil sich vergrößert hat im Vergleich zum optischen Ubertragungssignal. Durch die optische Überlagerung bzw.
Kopplung des optischen Übertragungssignals ts mit dem gegenphasigen zweiten optischen Signal gps wird der Trägeranteil des optischen Übertragungssignales ts reduziert, wodurch das Extinktionsverhältnis, d.h. das Verhältnis der binären „1"- Signalleistung zur binären „0" -Signalleistung, des trägerreduzierten optischen Übertragungssignals rts wesentlich erhöht wird. Im Idealfall weist das trägerreduzierte optische Ubertragungssignal rts einen Trägeranteil von 50 % und einen auf die Seitenbänder verteilten Informations- bzw. Datensignalan- teil von restlichen 50 % auf, d.h. die Leistung des Trägers entspricht der Hälfte der kompletten Signalleistung des trägerreduzierten optischen Übertragungssignals rts. Ein derar- tiges trägerreduziertes optisches Ubertragungssignal rts wird in der Fachwelt auch als vollständig moduliertes Ubertragungssignal rts bezeichnet.
5. Desweiteren wird mit Hilfe des TAP-Kopplers TAP ein Teil, beispielsweise 10 Prozent, des trägerreduzierten optischen Übertragungssignals rts' ausgekoppelt und über eine optische Verbindungsfaser der Regeleinheit CU, insbesondere dem optischen Wandler OW zugeführt. Im optischen Wandler OW wird der 0 ausgekoppelte Teil des trägerreduzierten optischen Übertragungssignals rts' in ein elektrisches Signal es umgesetzt, welches an die erste und zweite Filtereinheit FU1, FU2 gesteuert wird.
5 Die erste Filtereinheit FU1 ist beispielsweise als Bandpaß ausgestaltet, wobei der Durchlaßbereich des Bandpasses eine ca. bei der halben Datenübertragungsrate liegende Bandbreite aufweist. Mit Hilfe der ersten Filtereinheit FU1 wird das elektrische Signal es gefiltert und das Ergebnis der Filte- 0 rung an den Phasenregler PR abgegeben. Im Phasenregler PR wird das gefilterte elektrische Signal es hinsichtlich seiner Signalamplitude bzw. der Signalamplitudenlage bewertet und aus dem Bewertungsergebnis ein zweites Regelsignal rs2 zur Regelung des einstellbaren Phasenstellgliedes PSG hinsicht- lieh des Betrages der Phasenverschiebung ermittelt. Das zweite Regelsignal wird über die erste Regelleitung RL1 an den Regeleingang ri des einstellbaren Phasenstellgliedes PSG gesteuert. Bei dieser Phasenregelung wird beispielsweise die Phasenabweichung bzw. das Vorzeichen der, Phasenabweichung des gegenphasigen zweiten optischen Signals os2 vom optischen Ubertragungssignal ts durch „Wobbein" (periodisches Ändern der Phasenverschiebung um einen kleinen Betrag durch Wob- belspannungen) ermittelt und anhand dessen eine Phasenregelung nach dem Lock-In-Prinzip durchgeführt. Hierdurch wird die Phasenlage des gegenphasigen zweiten optischen Signals os2 durch das einstellbare Phasenstellglied PSG so eingestellt, daß die gemessene Amplitude des elektrischen Signals es ein Maximum annimmt, d.h. das Augendiagramm des trägerreduzierten optischen Übertragungssignals rts eine maximale Öffnung aufweist.
Die zweite Filtereinheit FU2 ist beispielsweise als eine niedrige Grenzfrequenz aufweisender Tiefpaß realisiert, mit dessen Hilfe die Leistung des elektrischen Signals es bestimmt wird. Das Ergebnis der Filterung durch die zweite Filtereinheit FU2 wird an den Leistungsregler LR abgegeben. Im Leistungsregler LR wird die Leistung des gefilterten elektrischen Signals es bewertet und anhand des Bewertungsergebnisses ein erstes Regelsignal rsl zur Regelung des einstellbaren Überblendschalters OCU gewonnen. Das erste Regelsignal rsl wird über die zweite Regelleitung RL2 an den Regeleingang ri des einstellbaren optischen Überblendschalter OCU übertragen. Bei einer derartige Regelung wird beispielsweise die gemessene Signalleistung des elektrischen Signals es auf ein Minimum geregelt, wodurch der Trägerleistungsanteil im trägerreduzierten optischen Ubertragungssignal rts auf die halbe Ge- samtsignalleistung des trägerreduzierten optischen Übertragungssignals rts reduziert wird.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zur Amplitudenmodulation, bei der der in Fi- gur 1 dargestellte, einstellbare optische Überlendschalter OCU durch einen ein voreingestelltes Überblendverhältnis, beispielsweise 50:50, aufweisenden optischen Überblendschalter C ersetzt ist. Der optischen Überblendschalter C weist einen Eingang e und einen ersten und zweiten Ausgang el,e2 auf, wobei der Eingang e mit der optischen Sendeeinheit CW und der erste Ausgang el mit dem Eingang i des Modulators MZM verbunden ist. Zusätzlich ist in der weiteren Ausführungsform der Anordnung zur Amplitudenmodulation ein einstellbares optisches Dämpfungsglied A vorgesehen, welches einen Eingang i, einen Regeleingang ri und einen Ausgang e aufweist. Der Eingang i des einstellbaren optischen Dämpfungsgliedes A ist mit dem zweiten Ausgang e2 des optischen Überblendschalters C verbunden und der Ausgang e des einstellbaren optischen Dämpfungsgliedes A ist an den Eingang i des einstellbaren Phasenstellgliedes PSG angeschlossen. Desweiteren ist der Regeleingang ri des einstellbaren optischen Dämpfungsgliedes A über die zweite Regelleitung RL2 an den Leistungsregler LR der Regeleinheit CU angeschlossen.
Die Funktionsweise der in Figur 2 dargestellten Anordnung zur Amplitudenmodulation unterscheidet sich im Vergleich zu der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform prinzipiell darin, daß durch den optischen Überblendschalter C eine Aufteilung der Leistung des optischen Signals os durch das fest vorgegebene Überblendverhältnis in ein erstes und zweites optisches Signal osl,os2 erfolgt. Die Regelung hinsichtlich der Lei- stungsverteilung zwischen Träger- und Signalanteil des trägerreduzierten optischen Übertragungssignals rts wird mit Hilfe des an den Leistungsregler LR angeschlossenen einstellbaren optischen Dämpfungsgliedes A durchgeführt. Hierbei wird anhand des ersten Regelsignals rsl beispielsweise der Dämp- fungsbetrag des einstellbaren optischen Dämpfungsgliedes A geregelt .
Zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Reduzierung des Trägeranteils des optischen Übertragungssignals ts ist bei- spielsweise in Figur 3 in einem Diagramm. das amplitudenmodulierte, ein geringes Extinktionsverhältnis aufweisende optische Ubertragungssignal ts und in Figur 4 in einem weiteren Diagramm das erfindungsgemäß trägerreduzierte optische Ubertragungssignal rts mit einem hohen Extinktionsverhältnis dar- gestellt, hierbei wurden zur Darstellung der optischen Übertragungssignale ts,rts in den Figuren 3 und 4 optische NRZ- (No-Return-To-Zero) -Übertragungssignale gewählt. Desweiteren weist das in Figur 3 und Figur 4 dargestellte Diagramm jeweils eine horizontale und eine vertikale Achse T,OSA auf, wobei durch die horizontale Achse der zeitliche Verlauf T und durch die vertikale Achse OSA die Amplitude OSA des amplitudenmodulierten optischen Übertragungssignals ts bzw. des trä- 00 ω IV) M t-1 π o (_π o Cπ o cπ
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Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Amplitudenmodulation eines optischen Signals (os) mit einem binären Datensignal (ds) , das zur Erzeugung eines optischen Übertragungssignals (ts) einem Modulator (MZM) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Signal (os) in ein erstes und zweites einstellbares optisches Signal (osl,os2) aufgeteilt wird, daß das erste einstellbare optische Signal (osl) dem Modulator (MZM) zugeführt wird, der nach der Amplitudenmodulation mit dem binären Datensignal (ds) das optische Übertragungs- signal (ts) abgibt, daß aus dem zweiten einstellbaren optischen Signal (os2) ein zweites gegenphasiges optisches Signal (gps) gebildet wird und daß das optische Ubertragungssignal (ts) und das zweite gegenphasige optische Signal (gps) zu einem trägerreduzierten optischen Ubertragungssignal (rts) zusammengefaßt werden.
2. Verfahren zur Amplitudenmodulation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung der Leistung des optischen Signals (os) in ein erstes und zweites einstellbares optisches Signal (osl,os2) durch einen einstellbaren Überblendschalter (OCU) über ein erstes Regelsignal (rsl) steuerbar ist.
3. Verfahren zur Amplitudenmodulation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des optischen Signals (os) in ein erstes und zweites einstellbares optisches Signal (osl,os2) durch einen ein festes Überblendverhältnis aufweisenden Überblendschalter (C) aufgeteilt wird, wobei die Leistung des zweiten einstellbaren optischen Signals (os2) über ein einstellbares opti- sches Dämpfungsglied (A) über das erste Regelsignal (rsl) steuerbar ist.
4. Verfahren zur Amplitudenmodulation nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage des gegenphasigen zweiten optischen Signals (os2) durch ein einstellbares Phasenstellglied (A) über ein zweites Regelsignal (rs2) steuerbar ist.
5. Verfahren zur Amplitudenmodulation nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des ersten Regelsignals (rsl) ein Teil des trägerreduzierten optischen Übertragungssignals ausgekoppelt (rts') und einer Regeleinheit (CU) zugeführt wird, in der der ausgekoppelte Teil des trägerreduzierten optischen Übertragungssignals (rtsΛ) in ein elektrisches Signal (es) umgesetzt wird sowie die Signalleistung des elektrischen Signals (es) durch Filterung ermittelt wird und abhängig davon das erste Regelsignal (rsl) zur Regelung des einstellbaren Überblendschalters (OCU) oder des einstellbaren Dämpfungsgliedes (A) erzeugt wird.
6. Verfahren zur Amplitudenmodulation nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines zweiten Regelsignals (rs2) in der Regeleinheit (CU) ein Frequenzbereich des elektrischen Signals (es) herausgefiltert wird, die Amplitude des gefilterten elektrischen Signals (es) ermittelt wird und abhängig davon das zweite Regelsignal (rs2) zur Regelung des einstellbaren Phasenstellgliedes (PSG) nach dem Lock-In-Prinzip erzeugt wird.
7. Anordnung zur Amplitudenmodulation eines optischen Signals (os) mit einem binären Datensignal (ds) durch einen Modulator (MZM) , an dessen Dateneingang (di) das binäre Datensignal (ds) geführt wird und an dessen Ausgang (e) ein optisches Ubertragungssignal (ts) abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine einstellbare optische Überblendeeinheit (OCU) zur Aufteilung des optischen Signals (os) in ein erstes und zweites einstellbares optisches Signal (osl,os2) vorgesehen ist, daß ein erster Ausgang (el) der einstellbaren optischen Über- blendeeinheit (OCU) mit dem Eingang (i) des Modulators (MZM) und ein zweiter Ausgang (e2) mit dem Eingang (i) eines einstellbaren Phasenstellgliedes (PSG) verbunden ist, daß der Ausgang (e) des Modulators (MZM) und der Ausgang (e) des Phasenstellgliedes (PSG) jeweils an einen Eingang (el,e2) einer Kopplereinheit (OC) angeschlossen sind, an dessen mindestens einen Ausgang (el) ein trägerreduziertes optisches Ubertragungssignal (rts) abgegeben wird, daß zur Auskopplung eines Teiles des abgegebenen trägerreduzierten optischen Übertragungssignals (rts') eine TAP- Kopplereinheit (TAP) an den Ausgang (el) der Kopplereinheit (OC) angeschlossen ist, daß die TAP-Kopplereinheit (TAP) an eine Regeleinheit (CU) zur Gewinnung mindestens eines Regelsignals (rsl,rs2) aus dem ausgekoppelten Teil des trägerreduzierten optischen Übertra- gungssignals (rtsΛ) angeschlossen ist und daß die Regeleinheit (CU) an das einstellbare Phasenstellglied (PSG) und an die einstellbare optische Überblendeeinheit (OCU) zur Regelung dieser angeschlossen ist.
8. Anordnung zur Amplitudenmodulation eines optischen Signals (os) mit einem binären Datensignal (ds) durch einen Modulator (MZM), an dessen Dateneingang (di) das binäre Datensignal (ds) geführt wird und an dessen Ausgang (e) ein optisches Ubertragungssignal (ts) abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Überblendeeinheit (C) zur Aufteilung des optischen Signals (os) in ein erstes und zweites optisches Signal (osl,os2) vorgesehen ist, daß ein erster Ausgang (el) der optischen Überblendeeinheit mit dem Eingang (i) des Modulators (MZM) und ein zweiter Ausgang (e2) mit dem Eingang (i) eines einstellbaren Dämpfungsgliedes (A) verbunden ist, daß der Ausgang (e) des einstellbaren Dämpfungsgliedes (A) mit dem Eingang (i) eines einstellbaren Phasenstellgliedes (PSG) verbunden ist, daß der Ausgang (e) des Modulators und der Ausgang (e) des einstellbaren Phasenstellgliedes (PSG) jeweils an einen Eingang (il,i2) einer Kopplereinheit (OC) angeschlossen sind, an dessen mindestens einen Ausgang (el) ein trägerreduziertes optisches Ubertragungssignal (rts) abgegeben wird, daß zur Auskopplung eines Teiles des abgegebenen trägerredu- zierten optischen Übertragungssignals (rts') eine TAP-
Kopplereinheit (TAP) an den Ausgang (el) der Kopplereinheit (OC) angeschlossen ist, daß die TAP-Kopplereinheit (TAP) an eine Regeleinheit (CU) zur Gewinnung mindestens eines Regelsignals (rsl,rs2) aus dem ausgekoppelten Teil des trägerreduzierten optischen Übertragungssignals (rts') angeschlossen ist und daß die Regeleinheit (CU) an das einstellbare Phasenstellglied (PSG) und an das einstellbare Dämpfungsglied (A) zur Regelung dieser angeschlossen ist.
9. Anordnung zur Amplitudenmodulation nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit (CU) zur Erzeugung mindestens eines ersten Regelsignals (rsl) zum Einstellen der Aufteilung der Leistung des optischen Signals (os) in ein erstes und zweites einstellbares optisches Signal (osl,os2) mit Hilfe der einstellbaren optischen Überblendeeinheit (OCU) oder zum Einstellen der Dämpfung des zweiten einstellbaren optischen Signals (os2) mit Hilfe des einstellbaren Dämpfungsgliedes (A) vorgesehen ist.
10. Anordnung zur Amplitudenmodulation nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit (CU) zur Erzeugung mindestens eines zweiten Regelsignals (rs2) zur Regelung des Betrages der Phasenverschiebung des einstellbaren Phasenstellgliedes (PSG) vorgesehen ist.
11. Anordnung zur Amplitudenmodulation nach Anspruch 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Ausgang (e2) der Kopplereinheit (OC) an die Regeleinheit (CU) angeschlossen ist, über den ein invertiertes optisches Ubertragungssignal (irt) an die Regeleinheit (CU) abgegeben wird.
12. Anordnung zur Amplitudenmodulation nach Anspruch 7 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Regeleinheit (CU) ein optischer Wandler (OW) , eine erste und zweite Filtereinheit (FU1,FU2) und mindestens ein Phasenregler (PR) und ein Leistungsregler (LR) vorgesehen sind, wobei durch den optischen Wandler (OW) der ausgekoppelte Teil des trägerreduzierten optischen Übertragungssignals (rtsΛ) in ein elektrisches Signal (es) umgesetzt wird, daß das elektrische Signal (es) an die erste und zweite Fil- tereinheit (FU1,FU2) abgegeben wird, daß durch die erste Filtereinheit (FU1) das elektrische Signals (es) zur Messung dessen Amplitude gefiltert wird, daß durch die zweite Filtereinheit (FU2) das elektrische Signal (es) zur Messung dessen Signalleistung gefiltert wird, daß abhängig von der gemessenen Leistung des elektrischen Signals (es) durch den Leistungsregler (LR) das erste Regelsignal (rsl) zur Regelung des einstellbaren Überblendschalters (OCU) oder des einstellbaren Dämpfungsgliedes (A) gebildet wird und daß abhängig von der gemessenen Amplitude des elektrischen
Signals (es) durch den Phasenregler (PR) das zweite Regelsignal (rs2) zur Regelung des einstellbaren Phasenstellgliedes (PSG) nach dem Lock-In-Prinzip gebildet wird .
13. Anordnung zur Amplitudenmodulation nach Anspruch 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Modulator (MZM) ein in Gegentaktanordnung betriebener Mach-Zehnder-Modulator vorgesehen ist.
14. Anordnung zur Amplitudenmodulation nach Anspruch 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Amplitudenmodulation in ein Modulatormodul (MM) integriert ist, daß mindestens einen Signaleingang (smi), mindestens einen Dateneingang (dmi) , mindestens einen Regeleingang (rmil,rmi2) und mindestens einen Signalausgang (eml,em2) aufweist.
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