MXPA96006718A - Aparato y metodo para mejorar la proporcion de señal-a-interferencia en sistemas para transmision de soliton multiplejado con division de longitud deonda - Google Patents

Abstract

Para utilizar en un sistema de transmisión de pulsoóptico de solitón, un aparato para, y método de, incrementar una proporción de señal-a-interferencia del sistema. El aparato incluye:(1) un componente para recibir un solitón y una interferencia de fondo acompañante del sistema e incrementar una densidad de energía del solitón y la interferencia de fondo acompañante y (2) un absorbente saturable, que tiene una velocidad de recombinación predeterminada, para recibir y absorber una porción de solitón y la interferencia de fondo acompañante, la velocidad de recombinación predeterminada provoca que el absorbente saturable, absorba una porción menor del solitón que la interferencia del fondo acompañante, el componente ha incrementado la densidad de energía del solitón y la interferencia de fondo acompañante, para incrementar una sensibilidad del absorbente saturable, el aparato de esta manera incrementa la proporción de señal-a-interferencia del sistema.

Description

APARATO Y MÉTODO PARA MEJORAR LA PROPORCIÓN DE SEN? -A- INTER ERENCIA EN SISTEMAS PARA TRANSMISIÓN DE SOLITON MÜTTIPLEJADO COM DIVISIÓN DE LONGITUD DE ONDA AMPQ TECMICQ DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige en general a sistemas de comunicaciones ópticas y más específicamente a un aparato y método para mejorar proporción de señal-a-interferencia en sistemas de transmisión de solitón m ltiplejado con división de longitud de onda ("WDM"). ANTECEDENTES DE LA IMVEHCIQH Dada la rápida generación, diseminación y absorción de información en la sociedad actual, la comunicación de alta velocidad de señales de ondas de luz sobre enlaces de fibras ópticas , proporcionan más que nunca un punto focal de interés intenso para científicos e ingenieros por igual. A menudo, los enlaces de transmisión de fibras ópticas incluyen tanto componentes electrónicos como ópticos. Ya que las señales ópticas a menudo requieren procesamiento puramente óptico, frecuentemente es apropiado generar señales a partir de y eventualmente transformar señales pticas de regreso a señales electrónicas. Convencionalmente, un transmisor óptico, que comprende un circuito de impulso, y una fuente de luz (tal como un láser de estado sólido) convierten una señal electrónica a una señal óptica (más a menudo que constituir una serie de REF: 23576 pulsos individuales). Se provoca que la señal óptica se propague a través de una fibra óptica que tiene un revestimiento que circunda un núcleo. El material de elección tanto para el revestimiento como el núcleo es sílice pura, adulterada con impurezas para dar índices de refracción respectivos diferentes, con el objetivo de contener la señal óptica dentro del núcleo por un fenómeno denominado "reflexión interna total". La fibra óptica puede contener empalmes en su longitud; los empalmes se diseñan para ser tan transparentes como sea posible para la señal óptica. La fibra óptica también puede alimentarse en separadores de haz o acopladores que dividen respectivamente o combinan otras señales ópticas en la señal óptica. Debido a que la fibra óptica distorsiona o atenúa la señal óptica conforme recorre a través de la fibra óptica, repetidoras regenerativas ópticas o electrónicas intercaladas o amplificadores pueden requerirse para restaurar e incrementar la intensidad de señal óptica periódicamente. Finalmente, un receptor óptico, que comprende un fotodetector (tal como un fotodiodo de estado sólido), un amplificador y un acondicionador de señal, transforma la señal óptica de regreso a la forma electrónica para utilizar con circuitos electrónicos.

Como se mencionó anteriormente, repetidores o amplificadores pueden ser requeridos para restaurar una señal óptica que se ha degradado en virtud de haber recorrido a través de una fibra óptica. A menudo, las señales ópticas deben restaurarse después de recorrer una distancia en 100 Km más o menos. El culpable principal que responde degradar las señales ópticas es la dispersión cromática, que se obtiene por interacción física de la señal óptica con el material que constituye la fibra óptica. La dispersión provoca que los componentes de frecuencia de un pulso óptico determinado se disperse, redistribuir la energía en el pulso más allá del punto en el cual la información transportada en el pulso se vuelve irrecuperable. Aunque las fibras ópticas pueden ser aproximadas como guías de ondas lineales, se ha encontrado que exhiben ciertas no linearidades en su respuesta a señales ópticas. Entre otros efectos, las no linearidades pueden modular la frecuencia de la onda portadora subyacente a un pulso óptico (así denominado) "automodulación de fase"). Esta modulación de la onda portadora se refiere como "chirrido". Dependiendo de la frecuencia de onda portadora y de la forma y potencia del pulso, el chirrido más a menudo provoca que el pulso se disperse más rápidamente. Sin embargo, si las condiciones son correctas, el chirrido puede concentrarse de hecho en pulso a un ancho mínimo antes de asistir en su dispersión.

Si el pulso es de la forma y potencia correctas y la onda portadora subyacente es de la frecuencia correcta, la concentración del pulso que se logra por chirrido puede hacerse que exactamente contraataque la dispersión del pulso que se logra por dispersión, resultando en una respuesta balanceada neta por la fibra óptica al pulso. La fibra óptica mantiene el pulso en su forma original y de esta manera transmite el pulso en forma no dispersiva sobre distancias bastante mayores a 100 Km. De hecho, distancias transoceánicas se alcanzan técnicamente sin regeneración. Un pulso que cumple con estos requerimientos se denomina un "solitón". Aunque los solitones no responden al problema de dispersión en fibras ópticas, ofrecen incrementos dramáticos frente a pulso ópticos ordinarios en velocidades de datos y la distancia máxima que puede recorrer antes de requerir regeneración. Un objetivo en diseñar sistemas de comunicación óptica es lleva al máximo la velocidad de datos en ellos. Además de incrementar simplemente la velocidad de un canal simple, pueden crearse múltiples canales sobre una fibra óptica simple. El así denominado "múltiplejado con división de longitud de onda" ("WDM") permite que al menos dos canales separados de señales ópticas de diferente longitud de onda (frecuencia) sean transportados en una fibra óptica sencilla.

Es natural el combinar los conceptos de solitones y WDM para producir un sistema de transmisión de solitón con múltiples canales y por lo tanto transportar una gran cantidad de información sobre larga distancia. Sin embargo, se ha encontrado que sistemas de transmisión de solitón ultra largos que operan a velocidades de datos de 2.5 gigabits por segundo (Gbps) y superiores desarrollan un "pedestal" o fondo de interferencia que es una banda amplia en espectro y aproximadamente continuo en tiempo en virtud de acoplamiento cruzado entre los canales. El fondo de interferencia degrada proporción de señal-a-interferencia del sistema, y por lo tanto limita finalmente la capacidad de información del sistema como un todo. Lo que se refiere en la técnica es un aparato y método para mejorar la proporción de señal-a-interferencia en sistemas de transmisión solitón WDM. Sin embargo, el aparato y método deben ser capaces de operar con solitones, que solo contienen aproximadamente 1 picojoule (p ) de energía. COMPENDIO DE LA IMVEMCIOM Para atender las deficiencias anteriormente discutidas de la técnica previa, la presente invención proporciona para utilizar en un sistema de transmisión de pulso de solitón, un aparato para, y método de, incrementar una proporción de señal-a-interferencia del sistema.

El aparato incluye: (1) un componente para recibir un solitón y una interferencia de fondo acompañante del sistema, e incrementar la densidad de potencia del solitón y la interferencia de fondo acompañanta y (2) un absorbente saturable que tiene una velocidad recombinante predeterminada, para recibir y absorber una porción del solitón y la interferencia de fondo acompañante, la velocidad de recombinación predeterminada provoca que el absorbente saturable absorba una porción menor del solitón que la de la interferencia de fondo acompañante, el componente tiene incrementada la densidad de potencia del solitón y la interferencia de fondo acompañante para aumentar una sensibilidad del absorbente saturable. De esta manera, el aparato así incrementa la proporción de señal-a-interferencia del sistema. La presente invención por lo tanto permite un componente-que-incrementa-la-densidad-de-potencia (tal como un amplificador o un punto de enfoque óptico) de un absorbente saturable para cooperar en reducir la interferencia de fondo inherente con los sistemas de transmisión solitón. El absorbente saturable se "sintoniza" a la longitud de onda del solitón, para minimizar su atenuación. En una forma que se describirá, el aumentar la densidad de potencia del solitón resulta en saturabilidad incrementada dentro del absorbente saturable.

En una modalidad de la presente invención, el componente es un primer componente óptico para concentrar espacialmente el solitón y la interferencia de fondo acompañante, el aparato además comprende un segundo componente óptico para recibir y restaurar espacialmente una porción restante del solitón y la interferencia de fondo acompañante, el segundo componente óptico regresa el solitón restaurado espacialmente y la interferencia de fondo acompañante al sistema. En esta modalidad, la densidad de potencia se incrementa al enfocar el solitón en un área pequeña, en vez de incrementar su potencia total. En una modalidad más específica, el primer y segundo componentes ópticos son elementos refractivos compuestos de un material que tiene un índice de refracción superior a aquel de un núcleo de fibra óptica del sistema. En forma alterna, pueden emplearse componentes difractivos para enfocar el solitón y su interferencia acompañante. En una modalidad de la presente invención, el aparato en generaL es esférico, el primer y segundos componentes ópticos en general son hemisféricos y dispuestos en lados opuestos del absorbente saturable. La forma esférica es idealmente compacta, permitiendo que el aparato se coloque dentro de un orificio o ranura en un substrato de silicio.

En una modalidad de la presente invención, el componente es un amplificador para incrementar la energía del solitón, y la interferencia de fondo acompañante. De nuevo, la presente invención incrementa la densidad de energía del solitón y la interferencia de fondo acompañante para aumentar la sensibilidad del absorbente saturable. El amplificador, mientras que no es necesario para la presente invención, incrementa la densidad de energía al incrementar la energía total. En una modalidad de la presente invención, el absorbente saturable está compuesto por un material seleccionado del grupo que consiste de: (1) arseniuro de galio (GaAs), (2) arseniuro de indio galio (InGaAs), (3) arseniuro de aluminio galio (GaAlAs), (4) arseniuro de indio galio aluminio (InGaAlAs), y (5) fosfuro de indio (InP). Aquellos con destreza ordinaria en la especialidad reconocerán que estos materiales semiconductores pueden emplearse para aprovechar en el absorbente saturable, siempre que la velocidad de recombinación de los cuatro portadores sea apropiada o un efecto electroabsorbente pueda crearse ventajosamente. En una modalidad de la presente invención, el sistema es un sistema WDM, el aparato además comprende un filtro WDM para separar la pluralidad de canales que se transportan en trayectorias ópticas separadas, cada una de las trayectorias ópticas separadas tiene uno del aparato para incrementar la proporción de señal-a-interferencia asociada con él, el filtro WDM recombina la pluralidad de trayectorias ópticas separadas. La presente invención encuentra uso ventajoso en un sistema de WDM, en donde el acoplamiento cruzado produce interferencia continua de banda amplia. Sin embargo, sistemas de transmisión solitón, en general se beneficiarán de la presente invención. En una modalidad de la presente invención, el aparato además comprende capas conductoras dispuestas respecto al absorbente saturable, para generar un campo eléctrico próximo al absorbente saturable, el campo eléctrico estimula un efecto electroabsorbente en el absorbente saturable para incrementar la absorción de la porción del solitón concentrado espacialmente y una interferencia de fondo acompañante. En una forma que se describirá, el efecto electroabsorbente proporciona absorción adicional de la interferencia de fondo. Sin embargo, el aparato puede ser completamente pasivo y por lo tanto no dirigido por campo. De lo anterior establecido, más bien ampliamente, características preferidas y alternas de la presente invención de manera tal que aquellos con destreza en la técnica pueden comprender mejor la descripción detallada de la invención que sigue. Características adicionales de la invención se describirán a continuación que forman la materia de las reivindicaciones de la invención. Aquellos con destreza en la técnica apreciarán que pueden utilizar fácilmente el concepto descrito y modalidad específica como una base para diseñar o modificar otras estructuras para llevar a cabo los mismos propósitos de la presente invención. Aquellos con destreza en la especialidad también deberán considerar que estas construcciones equivalentes no se apartan del espíritu y alcance de la invención en su forma más amplia. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para una comprensión más completa de la presente invención, ahora se hace referencia a las siguientes descripciones que se toman en conjunto con los dibujos acompañantes, en donde: LA FIGURA 1 ilustra un diagrama de un solitón e interferencia de fondo de banda amplia contigua acompañante antes de absorción por el aparato de la presente invención; LA FIGURA 2 ilustra un diagrama del solitón e interferencia de fondo de banda amplia, continua acompañante después de absorción por el aparato de la presente invención; LA FIGURA 3 ilustra un sistema de transmisión de pulso óptico solitón WDM que emplea un aparato, construido de acuerdo con la presente invención, para incrementar una proporción de señal-a-interferencia del sistema; LA FIGURA 4 ilustra una vista en sección transversal de una modalidad del aparato de la FIGURA 3 empleando un primer componente óptico de concentración espacial y un segundo componente óptico de restauración espacial; LA FIGURA 5 ilustra un diagrama esquemático de una modalidad alterna del aparato de la FIGURA 3 que emplea un filtro WDM y aparato separado para cada canal; LA FIGURA 6 ilustra un diagrama esquemático de una modalidad alterna adicional del aparato de la FIGURA 3 que emplea un amplificador en un absorbente saturable acoplado al tope; LA FIGURA 7 ilustra un diagrama esquemático de una modalidad alterna adicional del aparato de la FIGURA 3 que emplea un amplificador, un absorbente saturable acoplado a tope y un reflector; LA FIGURA 8 ilustra un diagrama esquemático de una modalidad aún adicional alternativa del aparato de la FIGURA 3 que emplea un absorbente saturable de InP pasivo. LA FIGURA 9 ilustra un diagrama esquemático de aun modalidad alternativa del aparato de la FIGURA 3 empleando una fuente de voltaje y utilizando un efecto electroabsorbente para incrementar absorción; y LA FIGURA 10 ilustra un diagrama esquemático de una modalidad aun adicional alternativa del aparato de la FIGURA 3 que empleando una de fuente de corriente y utilizando un efecto electroabsorbente para incrementar la absorción. DESC IPCI N nFíT?T.T.APA Con referencia inicialmente a la Figura 1, se ilustra un diagrama de un solitón 100 y una interferencia de fondo de banda amplia continua acompañante 110 antes de absorción con el aparato de la presente invención. El solitón 100 aparece como un pulso óptico. Esta referencia 110 aparece como un pedestal aproximadamente continuo sobre el cual se apoya el solitón 100. Como se describió previamente, en sistemas de transmisión solitón y particularmente en sistemas de transmisión de solitón WDM, el acoplamiento cruzado de fotoportador en la fibra óptica crea interferencia continua de banda amplia 110 que degrada la proporción de señal-a-interferencia y finalmente la gama y capacidad de transporte de información del sistema. Pasando ahora a la Figura 2, se ilustra un diagrama del solitón 100 e interferencia de fondo de banda amplia continua acompañante 110, después de absorción por el aparato de la presente invención. El objetivo primario de la presente invención consiste en incrementar la proporción de señal-a-interferencia y un sistema de transmisión solitón. Esto puede realizarse al incrementar desproporcionalmente el nivel de señal, disminuyéndola desproporcionalmente el nivel de interferencia 110 o ambos. La presente invención emplea ventajosamente un absorbente saturable para disminuir el nivel de interferencia 110 desproporcionalmente. El solitón 100 tiene una energía pico superior que la interferencia 110. El absorbente saturable se diseña para tener una duración de fotoportador (o velocidad de recombinación) aproximadamente igual al ancho de pulso de solitón 100. La interacción entre el solitón 100, la interferencia 110 y los fotoportadores provoca energía en el solitón 100 y que la interferencia 110 se disipe en las órbitas de los fotoportadores. La dependencia de intensidad de la disipación es tal que se disipa relativamente en menos de la energía (energía pico) del solitón 100. La interferencia 110 se atenúa más que el solitón 100, debido a que la interferencia 110 tiene una energía pico interior. Sin duda, la Figura 2 muestra que, mientras que el nivel de solitón 100 se disminuye, el nivel de interferencia 110 se disminuye desproporcionadamente, resultando una mejora total entre presión de señal -a- interferencia. Pasando ahora a la Figura 3 , se ilustra un sistema de transmisión de pulso óptico de solitón WDM que emplea un aparato, construido describe de acuerdo con la presente invención, para incrementar una proporción de señal-a-interferencia del sistema. El sistema, generalmente designado 300, comprende un transmisor óptico 310 que en sí comprende un circuito de impulso 311 y una fuente luz 312 (tal cerno un láser de estado sólido). El transmisor óptico 310 convierte una señal electrónica n una señal óptica (más a menudo que consiste una serie de pulsos individuales y más específicamente solitones) . Se provoca que la señal óptica se propague a través de una fibra óptica 320 que tiene una cubierta que circunda un núcleo (no ilustrados separadamente en la Figura 3). La fibra óptica 320 puede contener empalmes 330 sobre su longitud. Los empalmes 330 se diseñan para ser tan transparentes como sea posible a la señal óptica. La fibra óptica también puede alimentar en los acopladores o separadores de haz 340 que dividen respectivamente o combinan otras señales ópticas en la señal óptica. Debido a que la fibra óptica distorsiona o atenúa la señal óptica conforme recorre a través de la fibra óptica 320, repetidores o amplificadores regenerativos ópticos o electrónicos intercalados 350 pueden ser requeridos para restaurar o incrementar la intensidad de señal óptica periódicamente. La presente invención se ilustra en la Figura 3, como un aparato 360, intercalado en el sistema 100, para incrementar la proporción de señal-a-interferencia del sistema 300. Finalmente, un receptor óptico 370, que comprende un foto detector 371 (tal como un fotodiodo de estado sólido), un amplificador 372 y un acondicionador de señal 373, transforma la señal óptica de regreso a la forma electrónica para utilizar con circuitos electrónicos (no mostrados). Pasando ahora a la Figura 4, se ilustra una vista en sección transversal de una modalidad del aparato 360 de la Figura 3 , que emplea un primer componente óptico de concentración espacial 420, y un segundo componente óptico de restauración espacial 430. Ambos lados del aparato 360 se ilustran en la fibra óptica 320 de la Figura 3. Como se describió previamente, la fibra óptica tiene un núcleo 410 y un revestimiento 415. El solitón 100 y la interferencia 110 sobre la cual opera la presente invención, reside dentro del núcleo 410. En la modalidad de la presente invención ilustrada en la Figura 4, el aparato 360 comprende el primero y segundo componentes ópticos 420, 430 con un absorbente saturable 440 dispuestos entre ellos. El primer y segundo componentes ópticos 420, 430 se ilustran en la forma de hemiesferas y por lo tanto actúan como lentes convexos, que convergen cualquier luz incidente ahí. De preferencia, el primer y segundo componentes ópticos 420, 430 están compuestos por un material transparente que tiene un índice de refracción superior a aquel del núcleo 410 de la fibra óptica 320 (tal como silicio, que tiene un índice de refracción n de aproximadamente 3.5). Si el primer y segundo componentes ópticos 420, 430 están compuestos de silicio y la longitud de onda gama del silicón 100 es 1550nnx, el primer componente óptico 420 concentrará espacialmente el solitón 100 sobre un tamaño de punto que tiene un radio de aproximadamente .44 miera. Si el radio del núcleo 410 es aproximadamente 9 mieras, el solitón recibido de ahí se incrementa en densidad de energía y reducido en área, resultando en una ganancia de intensidad de aproximadamente 418. Después que el absorbente saturable 440 actúa en el solitón 100 y la interferencia 110, el segundo componente óptica colima la luz divergente de ahí para restaurar el solitón a su área original. El absorbente saturable 440 se ilustra como una capa delgada del material interpuesto entre el primer y segundos componentes ópticos 420, 430. El absorbente saturado de 440 de preferencia está compuesto de un material, tal como InGaAs, p-adulterado, que es capaz de entrar en saturación para absorber energía de la luz. La capa delgada deberá ser al menos translúcida, y más típicamente transparente, al solitón 100. Ya sea al concentrar espacialmente el solitón 100 con el primer componente óptico 420 o al incrementar la densidad de energía a través de algunos otros medios, el solitón 100 y la interferencia 110 de preferencia se incrementan en la densidad de energía para incrementar una sensibilidad del absorbente saturable 440 a la energía de solitón 100 y la interferencia 110. Con respecto al solitón 100, se considera que el solitón contiene 1 pJ de energía (10"12J) la cantidad de fotones dentro del solitón' 100 es aproximadamente 8xl06. Dado un tamaño de punto de .44 miera, la intensidad enfocada de los fotones es aproximadamente 5xl015 por cm2. La absorción por el absorbente saturable 440 en los fotones en el solitón 100 es aproximadamente 1%, resultando en una densidad de portador excitado de aproximadamente 5xl013 foto portadores por cm2. Esto es aproximadamente 100 veces más que la densidad de saturación de excitación de InGaAs, desplazando de esta manera en saturación. Como se describió anteriormente, los sistemas de transmisión solitón WDM transportan múltiples canales en una sola fibra óptica 320. En estos sistemas, la interacción entre los fotoportadores en el absorbente saturable provoca que los canales separados se acoplen cruzadamente, degradando el desempeño del sistema. Una solución consiste en separar los canales y pasar los solitones a través de absorbentes saturables separados. De acuerdo con esto, pasando ahora a la Figura 5, se ilustra un diagrama esquemático de una modalidad alterna del aparato de la Figura 3 que emplean un filtro WDM y aparato separado para cada canal . El aparato ilustrado se diseña para un sistema de transmisión de solitón WDM de 7 canales. De acuerdo con esto, hay 7 absorbentes saturables separados designados SAL a SA7. Los solitones 100 y la interferencia de fondo acompañante 110 entran al aparato mediante una porción de lado izquierdo (como se muestra) de la fibra óptica 320. Un amplificador óptico 510 incrementa la energía de los solitones 100 y la interferencia de fondo acompañante 110. Un filtro WDM 520 separa los solitones 100 que corresponden a cada uno de los 7 canales, colocado cada uno de los canales en una fibra óptica separada 321, 322, 323, 324, 325, 326, 327. Los canales separados por lo tanto pueden tratarse individualmente en cada uno de los absorbentes saturables correspondientes SAj. a SA7. Siguiendo al procesamiento en los absorbentes saturables SAj. a SA7, los canales separados se recombinan en un acoplador WDM 530. Después de combinación, los canales de nuevo pueden amplificarse en un amplificador opcional 540 y suministrar a la porción de mano derecha (como se ilustra) de la fibra óptica 320. De nuevo, la ventaja en dividir los canales para procesar a través de absorbentes saturables separados, es que la interacción entre dos canales durante el proceso de absorción no es posible. Por lo tanto, no es necesario el dirigir acoplamiento cruzado por ejemplo con filtros de guia deslizantes.

Pasando ahora a la Figura 6, se ilustra un diagrama esquemático de una modalidad alterna adicional del aparato de la Figura 3, que emplea un amplificador y un absorbente saturable acoplado a tope. En esta modalidad alternativa adicional, la densidad de energía de los solitones de ingreso 100 se incrementa al aumentar la energía de cada solitón (en vez de disminuir el área sobre la cual se extiende el solitón) . De acuerdo con esto, los solitones 100 y la interferencia de fondo acompañante 110, de nuevo entran al aparato mediante una porción de lado izquierdo (como se ilustra) de la fibra óptica 320. Un amplificador 610 incrementa la energía de los solitones 100 y la interferencia de fondo acompañante 110. Un filtro WDM 620 separa los solitones 100 que corresponden a cada uno de los 7 canales, colocando cada uno de los canales en las fibras ópticas separadas 321, 322, 323, 324, 325, 326, 327. Después de procesar en un absorbente saturado 625, los canales separados se recombinan en un acoplador de WDM 630.

Después de combinación, los canales de nuevo pueden amplificarse en un amplificador opcional 640 y suministrarse a la porción del lado derecho (como se ilustra) de la fibra óptica 320. En la Figura 6, el absorbente saturable 625 se ilustra como una sola capa de material absorbente saturable. En vez de proporcionar substratos separados, cada uno con una capa de material absorbente saturable asociada (como con los absorbentes saturables SAi. a SA7 de la Figura 5) un solo substrato dé silicio puede proporcionarse con una capa amplia del material absorbente saturable. Pasando ahora a la Figura 7, se ilustra un diagrama esquemático de una modalidad alterna adicional del aparato de la Figura 3 que emplea un amplificador opcional 610, un filtro WDM 620, absorbentes saturables acoplados a tope 700, un reflector 710 y un circulador 720. Reconociendo que la estructura de la Figura 5 es simétrica respecto a los absorbentes saturables SAX a SA7, un reflector 710 puede emplearse para reflejar los solitones de regreso a través del primer componente óptico 420, empleando de esta manera adicionalmente el primer componente óptico 420 en el papel previamente ocupado por el segundo componente óptico 430 de la Figura 4. Pasando ahora a la Figura 8, se ilustra un diagrama esquemático de una modalidad alterna aun adicional del aparato de la Figura 3, que emplea un absorbente saturable InP pasivo. Los solitones 100 y la interferencia de fondo acompañante 110 de nuevo entra al aparato mediante la porción de lado izquierdo (como se ilustra) de la fibra óptica 320. Un amplificador 610 incrementa la energía de los solitones 100 y la interferencia de fondo acompañante 110. Un filtro WDM 620 separa los solitones 100 que corresponden a cada uno de los 7 canales, colocando cada uno de los canales en las fibras ópticas separadas 321, 322, 323, 324, 325, 326, 327. Después de procesar en un absorbente saturable de InP pasivos separados 625, los canales separados se recombinan en un acoplador WDM 630. Después de combinación, los canales de nuevo pueden amplificarse en un amplificador opcional 640 y suministrarse a la porción del lado derecho (como se ilustra) de la fibra óptica 320. Un método alterno para producir un absorbente saturable consiste en emplear un absorbente saturable electroabsorbente tamizador de campo. Un absorbente saturable de filtración de campo tiene varias ventajas frente a otros tipos de absorbentes saturables. Primero, un absorbente saturable de filtración de campo puede hacerse más sensible, requiriendo de esta manera menos energía para lograr la saturación necesaria. En segundo lugar, el tiempo de recuperación de la saturación puede controlarse a través de cambios en parámetros eléctricos, tales como resistencia, capacitancia o resistividades de materiales. Finalmente, la resistencia de absorción puede controlarse por parámetros eléctricos tales como el voltaje o nivel de corriente y una señal de control aplicada al absorbente saturable de filtración de campo.

Pasando ahora a la Figura 9, se ilustra un diagrama altamente esquemático de un absorbente saturable de filtrado de campo que constituye aun otra modalidad del aparato de la Figura 3. El absorbente saturable 900 toma la forma de un diodo eléctrico que tiene tres regiones distintas. La región 910, es una capa de contacto de semiconductor p-adulterado. La región 930 es una capa de contacto de semiconductor n-adulterado. Ambas regiones 910 y 930 se eligen ventajosamente para ser transparente. Una región electroabsorbente interpuesta 920 es una capa de material seleccionado de manera tal que su absorción óptica depende del campo eléctrico a través de ella, un efecto conocido como electroabsorción. Ventajosamente, puede elegirse como una capa semiconductora con baja o ninguna adulteración. El absorbente saturable 900 luego constituye una estructura conveniente y medios para aplicar y cambiar el campo eléctrico a través de la región electroabsorbente 920, por ejemplo por derivación e inversa del absorbente saturado 900. Los efectos electroabsorbentes son bien conocidos en materiales semiconductores. Un efecto tal es el efecto Franz-Keldysh, que se ve en materiales semiconductores a granel de espacio directo, tales como GaAs, InP e InGaAs. La región electroabsorbente 920 puede estar compuesta de esos materiales, u otros materiales de espacio directos semiconductores bien conocidos por aquellos con destreza en la técnica. Otro efecto electroabsorbente tal es el efecto Stark confinado cuántico, que se ve en materiales de pozo cuántico y la región electro absorbente 920 puede estar compuesta de estos materiales de pozo cuántico. Materiales de pozo cuántico pueden elaborarse a partir de capas delgadas alternas de al menos dos materiales semiconductores diferentes, tales como GaAs y GaAlAs, o InGaAs u otros materiales conocidos por aquellos con destreza en la técnica. Aún otro caso especial de pozo cuántico o materiales absorbentes semiconductores en múltiples capas delgadas son aquellos que exhiben electro absorción debido al efecto Wanier-Stark, y tales materiales también pueden utilizarse para producir la región electroabsorbente 920, como es bien conocido por aquellos con destreza en la técnica. En operación del absorbente saturable 900 de la Figura 9, un haz de luz de alimentación 940, compuesto más preferiblemente de solitones, se hace brillar en una superficie de entrada 970 del absorbente saturable 900. En la Figura 9, el haz de luz se ilustra que incide en una superficie de la región p-adulterada 910, pero el haz de luz de alimentación 940 puede hacerse dirigir a cualquier superficie conveniente del absorbente saturable 900 que permita que el haz de luz de alimentación 940 alcance la región electroabsorbente 920. Inicialmente, algo del haz de luz de alimentación 940 se absorbe por el material de la región electroabsorbente 920. Esta absorción genera fotoportadoree en el material de la región electroabsorbente 920. Estos fotoportadores luego se mueven bajo la acción del campo eléctrico en la región electroábsorbente 920. El campo eléctrico inicialmente presente en una región eletroabsorbente 920 puede ajustarse por un suministro de voltaje de liberación 960. El movimiento de los fotoportadores cambia el campo eléctrico en la región electroabsorbente 920, y este cambio en campo eléctrico, cambia la absorción del material que constituye la región electroabsorbente 920. Típicamente (aunque no necesariamente) el movimiento de los portadores llevará a una reducción del campo eléctrico. En los casos de cualesquiera de los tres mecanismos de electro absorción; el efecto Franz-Keldysh, el efecto Stark confinado cuántico, o le efecto Wannier-Stark, eligiendo la longitud de onda operativa para que sea algo más larga que la porción espectral del espacio de banda de campo 0 del material semiconductor lleva a una reducción de absorción conforme el campo eléctrico se reduce, por lo tanto conduciendo a una absorción de saturación según se desea. Esta absorción de saturación puede observarse en un haz de salida transmitido 950. Se entiende que también pueden emplearse espejos con el absorbente saturable 900, de manera tal que el haz de salida 950 pueda emerger actualmente de la superficie de entrada 970, si se desea.

Un resistor 980 y cualquier capacitancia asociada con el absorbentes saturable 900 pueden controlar la velocidad de recuperación del absorbente saturable. Se entiende que el resistor 980 puede estar parcial o totalmente compuesto de resistencia interna a las regiones 910 y 930. También se entiende que el dispositivo también puede operar sin ningún suministro de voltaje de derivación 960, con el campo en este caso "auto derivado" que se ajusta por el campo interconstruido del absorbente saturable 900. La física de velocidad de recuperación de este dispositivo se describe en "High-Speed Absorption Recovery in Quantum Well Diodes by Diffusive electrical Conduction" (Recuperación de Absorción a Alta Velocidad en Diodos de Pozo Cuántico por Conducción Eléctrica Difusa) por Livescu, y colaboradores, Applied Physics Letters , Vol. 54 no. 8, 20 de febrero de 1989, págs. 748-750. Este artículo describe diseñar la resistividad de las regiones 910 y/o 930 para lograr una velocidad deseada de recuperación de la resolución en este absorbente saturable 900. El tiempo que se toma para que la absorción cambie después de la absorción inicial de la energía óptica en la región electroabsorbente 920, depende del tiempo que se toma para que los fotoportadores transporten a los electrodos, y en el caso de estructuras de pozo cuántico, el tiempo que se toma para que los fotoportadores se emitan de los pozos cuánticos.

La física de estos dos procesos es bien conocida. A elevados campos eléctricos (tales como 104 V/cm) en muchos materiales semiconductores, las velocidades de electrones y orificios (los electrones y orificios son del tipo de fotoportadores creados en estos semiconductores), típicamente está en el orden de 107 cm/s, que corresponden a aproximadamente 10 picosegundos (ps) para moverse aproximadamente una miera de distancia. Estas escalas de longitud (por ejemplo una miera) y campos (por ejemplo 10* V/cm - 105 V/cm que corresponden a 1-10 V/micra) son típicos en estos absorbentes saturables electroabsorbentes 900, con la región electroabeorbente 920, que típicamente es de un espesor total en la gama de 0-1 miera a 5 mieras (aunque se entiende que los espesores fuera de esta gama están dentro del alcance de la presente invención. El tiempo de emisión de fotoportadores de pozos cuánticos puede afectarse sobre una amplia gama por el diseño de pozos cuánticos y la selección del campo operativo. Esta área se ha investigado y discutido en el articulo "Simultaneous Measurement of Electrons and Hole S eep-Out from Quantum Wells and Modeling of Photoinduced Field Screening Dynamics" (Medición Simultanea de Electrones y Barrido de Orificios de Pozos Cuánticos y Modulado de Dinámica de Clasificación de Campo Poco Inducido) por J.A. Cavailés y colaboradores, IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 28, No. 10, octubre 1992, págs. 2486-2497.

Se conoce por ejemplo que al utilizar bajas barreras en pozos cuánticos, el tiempo total para emisión de portador y transporte a través de una región de pozo cuántico puede estar en el orden de 4 ps, como se discute en el artículo "Fast Scape of Photocreated Carriers Out of Shallow Quantum Wells" (Escape Rápido de Portadores Fotocreados a Partir de Pozos Cuánticos Poco Profundos) por J. Feldman y colaboradores, Applied Physics Letters , Vol. 59 No. 1, 1* de julio de 1991, págs. 66-68. Por lo tanto, es posible el hacer el cambio en hacer el cambio en absorción debido a electroabsorción con filtro de campo que ocurre mucho más rápido que la escala de tiempo de 50 ps es típica de tramos de pulso en sistemas de transmisión de solitón, mientras que controla el tiempo de recuperación del cambio de absorción para que esté en el orden de 50 ps a través de la selección de resistor 980. Estas propiedades son convenientes para el uso de un absorbente saturable en reducir interferencia en un sistema de transmisión solitón. Una forma particularmente ventajosa de emplear el concepto de un absorbente saturable electroabsorbente con filtro de campo, se ilustra en la Figura 10. En este caso, una fuente de corriente 1000 se emplea. Como aquellos con destreza ordinaria en la especialidad comprenden, una fuente de corrientes es un suministro eléctrico que proporciona substancialmente la misma corriente sobre un rango utilizable de tensiones de salida. La combinación de la fuente de corriente 1000 y la capacitancia 1010 asegura que la corriente promedio que pasa a través del modulador bajo las condiciones operativas deseadas es el valor deseado I., mientras que aún permite corriente transitorias, asociadas con la rápida recuperación del voltaje eléctrico sobre el absorbente saturable 900 conforme se recupera la absorción, para circular como se requiera. En este caso, el capacitor sirve como una baja impedancia de CA para pasar las corrientes transitorias sin afectar substancialmente la corriente CD promedio I.. Se entiende que, en la práctica la capacitancia 1010 puede ser capacitancia intrínseca con la estructura física empleada para producir el absorbente saturable 900, o puede ser capacitancia para aceptar asociada con cableado o puede ser capacitancia intrínseca a la estructura actual empleada para producir la fuente de corriente 1000. Es bien conocido y descrito en el artículo "The Quantumm Well Self-Electrooptic Effect Device; Optoelectronic Bistability and Oscillation, and Self-Linearized Modulation" (Dispositivo de Efecto Auto electróptico de Pozo Cuántico: Bi-estabilidad y Oscilación Optoelectrónica, y Modulación Auto linearizada) por D.A.B. Mi11er y colaboradores, IEEE Journal of Quantum Electronics , Vol. QE-21, No. 9, septiembre 1985, págs. 1462-1476, que dirige un diodo modulador de electroabsorción (el absorbente saturable 900) con una fuente de corriente en una región en donde la absorción se incrementa al aumentar la derivación inversa puede llevar a un modo de operación útil referido como "modulación auto linearizada" . En este modo, sobre algún rango útil de absorción y tensión, la tensión sobre el diodo se ajusta automáticamente de manera tal que la fotocorriente generada por el diodo es (en promedio al menos) igual a la corriente de impulso promedio I.. Ya que típicamente es el caso en muchas de estas estructuras de diodo que un electrón de fotocorriente se genera por cada fotón absorbido en la región electroabsorbente 920, el número de fotones absorbidos por segundo en promedio (por lo tanto en la energía absorbida promedio) se controla por la fuente de corriente. Un punto importante respecto a este control automático es que la misma energía promedio se absorbe independiente de la longitud de onda precisa de la luz e independiente de la temperatura operativa del dispositivo, al menos sobre gamas operativas utilizables de longitudes de onda y temperatura. Por lo tanto, en operación del absorbente saturable 900, la absorción fraccional promedio del absorbente saturable puede ajustarse automáticamente, independientemente de la longitud de onda precisa de la luz o la temperatura operativa precisa. Por lo tanto, se evita la necesidad por una estabilización de temperatura precisa en cualquier necesidad por tener diferentes dispositivos de parámetros controladores de diferentes dispositivos para operar a diferentes longitudes de onda.

Aunque la presente invención se ha descrito en detalle, aquellos con destreza en la técnica habrán de comprender que pueden hacer diversos cambios, substituciones y alteraciones sin apartarse del espíritu y alcance de la invención en su forma más amplia. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (20)

1. REIVINDICACIONES 1.- Para utilizar en un sistema de transmisión de pulso óptico de solitón, un aparato para incrementar la proporción de señal-a-interferencia del sistema, caracterizado porque comprende: un componente para recibir un solitón y una interferencia de fondo acompañante del sistema e incrementar una densidad de energía del solitón y la interferencia de fondo acompañante; y un absorbente saturable que tiene una velocidad de recombinación pre-deter inada, para recibir y absorber una porción del solitón y la interferencia de fondo acompañante, la velocidad de recombinación predeterminada provoca que el absorbente saturable absorba una porción menor del solitón que la de la interferencia de fondo acompañante, el componente ha incrementado la densidad de energía del solitón y la interferencia de fondo acompañante para aumentar una sensibilidad del absorbente saturable, el aparato de esta manera incrementa la proporción de señal-a-interferencia del sistema.
2. 2.- Aparato como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque el componente es un primer componente óptico para concentrar espacialmente el solitón y la interferencia de fondo acompañante, el aparato además comprende un segundo componente óptico para recibir y restaurar espacialmente una porción restante del solitón y la interferencia de fondo acompañante, el segundo componente óptico regresa el solitón restaurado espacialmente y la interferencia de fondo acompañante al sistema.
3. 3.- Aparato como se describe en la reivindicación 2, caracterizado porque el primer y segundo componentes ópticos son elementos refractivos compuestos de un material que tiene un índice de difracción superior a aquel de un núcleo de una fibra óptica del sistema.
4. 4.- Aparato como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque el componente es un amplificador para incrementar energía del solitón y la interferencia de fondo acompañante .
5. 5.- Aparato como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque el absorbente saturable está compuesto de un material seleccionado del grupo que consiste de: arseniuro de galio (GaAs), arseniuro de indio galio (InGaAs), arseniuro de aluminio galio (GaAlAs), arseniuro de indio galio aluminio (InGaAlAs), y fosfuro de indio (InP).
6. 6.- Aparato como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema es un sistema de múltiplejado con división de longitud de onda (WDM) , capaz de transportar una pluralidad de canales, el aparato además comprende un filtro WDM para separar la pluralidad de canales en trayectorias ópticas separadas, cada una de las trayectorias ópticas separadas tiene uno del aparato para incrementar la proporción de se?al-a-interferencia asociada, el filtro WDM reco bina la pluralidad de trayectorias ópticas separadas.
7. 7. - Aparato como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende capas conductoras dispuestas respecto al absorbente saturable para generar un campo eléctrico próximo al absorbente saturable, el campo eléctrico estimula un efecto electroabsorbente en el absorbente saturable, para incrementar la absorción de la porción de solitón concentrado espacialmente e interferencia de fondo acompañante.
8. 8.- Para utilizar en un sistema de transmisión de pulso óptico de solitón, un método para incrementar una proporción de señal-a-interferencia del sistema escaracterizado porquecomprende las etapas de: recibir un solitón y una interferencia de fondo acompañante del sistema; incrementar una densidad de energía del solitón y la interferencia de fondo acompañante; absorber una porción menor del solitón que la interferencia de fondo acompañante, con un absorbente saturable que tiene una velocidad de recombinación predeterminada, la densidad de energía del solitón y la interferencia de fondo acompañante se incrementa, para aumentar una sensibilidad del absorbente saturable; y regresar el solitón y la interferencia de fondo acompañante al sistema, la proporción de señal-a-interferencia del sistema de esta manera se incrementa.
9. 9.- El método como se describe en la reivindicación 8, caracterizado porque un componente óptico, compuesto de un material qué tiene un índice de refracción superior que aquel de un núcleo de una fibra óptica del sistema, realiza la etapa de incrementar al concentrar espacialmente el solitón y la interferencia de fondo acompañante, el método además comprende la etapa de restaurar espacialmente el solitón y la interferencia de fondo acompañante; antes de realizar la etapa de regresar.
10. 10.- El método como se describe en la reivindicación 9, caracterizado porque además comprende las etapas de disponer primeros y segundos componentes ópticos generalmente hemisféricos en lados opuestos del absorbente saturable.
11. 11.- El método como se describe en la reivindicación 8, caracterizado porque la etapa de incrementar comprende la etapa de aumentar una energía de solitón en una potencia o energía del solitón y la interferencia de fondo acompañante.
12. 12.- El método como se describe en la reivindicación 8, caracterizado porque la etapa de absorber comprende la etapa de transmitir el solitón y la interferencia de fondo acompañante a través de un absorbente saturable compuesto de un material seleccionado del grupo que consiste de: arseniuro de galio (GaAs), arseniuro de indio galio (InGaAs), arseniuro de galio aluminio (GaAlAs), arseniuro de indio galio aluminio (InGaAlAs), y fosfuro de indio (InP).
13. 13.- El método como se describe en la reivindicación 3, caracterizado porque el sistema es un sistema de multip-lejadc7 con división de longitud de onda (WDM) capaz de transportar una pluralidad de canales, el método además comprende las etapas de: separar la pluralidad de canales en trayectorias ópticas separadas, cada una de las trayectorias ópticas separadas tienen uno del aparato para incrementar la proporción de señal-a-interferencia asociada, y recombinar la pluralidad de trayectorias ópticas separadas antes de la etapa de regreso.
14. 14.- Aparato como se describe en la reivindicación 8, caracterizado porque además comprende la etapa de generar un campo eléctrico próximo al absorbente saturable, el campo eléctrico estimula un efecto electroabsorbente en el absorbente saturable, para incrementar la absorción de la porción del solitón concentrado espacialmente e interferencia de fondo acompañante.
15. 15.- Un sistema para transmisión de pulso óptico de solitón de multiplejado con división de longitud de onda (WDM) caracterizado porque comprende: un transmisor óptico que tiene un circuito de impulso y una fuente de luz para convertir una señal electrónica de alimentación en solitones; una fibra óptica que tiene un revestimiento que circunda un núcleo que es capaz de transmitir al menos dos canales separados de solitones de diferentes longitudes de onda, de acoplamiento cruzado entre al menos los dos canales que generan una interferencia de fondo acompañante; un componente para incrementar una densidad de energí de los solitones y la interferencia de fondo acompañante; un absorbente saturable que tiene una velocidad de recombinación predeterminada para recibir y absorber una porción de los solitones y la interferencia de fondo acompañante, la velocidad de recombinación predeterminada provoca que el absorbente saturable absorba una porción menor de los solitones que la interferencia de fondo acompañante, el componente ha incrementado la densidad de energía de los solitones y la interferencia de fondo acompañante para aumentar una sensibilidad del absorbente saturable, los solitones sin interferencia de fondo acompañante se regresan a la fibra óptica, una proporción de señal-a-interferencia del sistema se incrementa de esta manera; y un receptor óptico, que tiene un fotodetector y un acondicionador de señal, para transformar los solitones y la interferencia de fondo acompañante en una señal eléctrica de salida.
16. 16.- El sistema como se describe en la reivindicación 15, caracterizado porque el componente es un primer componente óptico para concentrar espacialmente el solitón y la interferencia de fondo acompañante, el aparato además comprende un segundo componente óptico para recibir y restaurar espacialmente una porción restante de los solitones y la interferencia de fondo acompañante, el segundo componente óptico regresa los solitones restaurados espacialmente y la interferencia de fondo acompañante al sistema.
17. 17.- El sistema como se describe en la reivindicación 16, caracterizado porque el componente el primer y segundo componentes ópticos son elementos refractivos compuestos de un material que tiene un índice de difracción superior a aquel de un núcleo y una fibra óptica del sistema, el primer y segundo componentes ópticos y el absorbente saturable dispuestos dentro de un substrato de silicio asociado con el sistema.
18. 18.- Sistema como se describe en la reivindicación 15, caracterizado porque el absorbente saturable está compuesto de un material seleccionado del grupo que consiste de: arseniuro de galio (GaAs), arseniuro de indio galio (inGaAs), arseniuro de aluminio galio (GaAlAs), arseniuro de indio galio aluminio (InGaAlAs), y fosfuro de indio (InP).
19. 19.- Sistema como se describe en la reivindicación 15, caracterizado porque además comprende un filtro WDM para separar la pluralidad de canales en trayectorias ópticas separadas, cada una de las trayectorias ópticas separadas tienen un absorbente saturable asociado, el filtro WDM recombina la pluralidad de trayectorias ópticas separadas antes de regresar los solitones restaurados espacialmente y la interferencia de fondo acompañante a la fibra óptica.
20. 20.- Sistema como se describe en la reivindicación 15, caracterizado porque además comprende capas conductoras dispuestas respecto al absorbente saturable para generar un campo eléctrico próximo al absorbente saturable, el campo eléctrico estimula un efecto electroabsorbente en el absorbente saturable, para incrementar la absorción de la porción de los solitones concentrados espacialmente e interferencia de fondo acompañante .