WO2001073981A1 - Optischer rz-datensignalgenerator sowie dazugehöriges verfahren - Google Patents

Optischer rz-datensignalgenerator sowie dazugehöriges verfahren Download PDF

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WO2001073981A1
WO2001073981A1 PCT/DE2000/004662 DE0004662W WO0173981A1 WO 2001073981 A1 WO2001073981 A1 WO 2001073981A1 DE 0004662 W DE0004662 W DE 0004662W WO 0173981 A1 WO0173981 A1 WO 0173981A1
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optical
data signal
nrz
signal generator
signal
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PCT/DE2000/004662
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Inventor
Cornelius FÜRST
Harald Geiger
Georg Mohs
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/503—Laser transmitters
    • H04B10/505—Laser transmitters using external modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/508—Pulse generation, e.g. generation of solitons

Definitions

  • the present invention relates to an optical RZ data signal generator and an associated method, and in particular to an optical RZ data signal generator for generating RZ pulses for remote transmission in optical communication networks.
  • Optical communication networks usually consist of a light source such as a laser diode, a controllable high-speed modulator that modulates the light source depending on a data signal to be transmitted, an optical transmission medium such as e.g. a glass fiber, a photo detector such as a p- ⁇ -n photo diode and a receiving circuit for evaluating and decoding the optical signals recorded by the photo detector.
  • a light source such as a laser diode
  • a controllable high-speed modulator that modulates the light source depending on a data signal to be transmitted
  • an optical transmission medium such as e.g. a glass fiber
  • a photo detector such as a p- ⁇ -n photo diode
  • a receiving circuit for evaluating and decoding the optical signals recorded by the photo detector.
  • a maximum range at maximum data rates is particularly desirable in optical remote transmission. This maximum range is particularly affected by dispersion, damping and optical non-linearities in the transmission medium or the fiber optic cable.
  • the data are usually transmitted in a “non-return-to-zero (NRZ) format, with the binary-coded values for“ 0 ⁇ ”and“ 1 * m predetermined time slots being sent and received.
  • NRZ non-return-to-zero
  • Optical networks are therefore used to achieve very high data rates increasingly called RZ pulses (such as soliton pulses) ver ⁇ turns which are less beem- enced in particular from the optical Tinlmearita ⁇ th of Ubertragungsmediu s and the glass fiber.
  • the RZ pulse has a pulse width that is smaller than the width of the associated time slot, which is why it is transmitted in a so-called “return-to-zero ⁇ (RZ) format. More precisely, the amplitude of a respective light pulse always returns to a zero value every time slot. In this way, improved optical data transmission properties are obtained.
  • a continuous wave light source (CW laser) has been used to implement such RZ pulses or optical RZ data signals and the continuous light by means of a first modulator uniform RZ pulses umgewan ⁇ punched.
  • the actual coding of the data to the light pulses was then carried out by means of a second modulator, an electrical NRZ data signal driving the second modulator. Due to the use of two separate modulators, however, problems arise in the synchronization, and furthermore it is hardly possible to integrate or reduce the data center generator.
  • FIG. 1 shows a simplified block diagram of a further conventional optical RZ data signal generator, as is known, for example, from EP 0 690 534 A2.
  • an electrical pulse signal IS is generated by a pulse signal generator 1.
  • a data signal generator 2 generates an NRZ data signal NRZ (non-return-to-zero) to be transmitted.
  • the pulse signal IS and the NRZ data signal NRZ are fed to a logic device 3, which essentially consists of a dual-gate field-effect transistor and carries out an “AND * operation of the two signals.
  • pulses of the pulse signal IS corresponding to the NRZ data signal are masked out, which means that receive as the logic signal RZ an electrical return-to-zero signal which corresponds to the NRZ data signal NRZ.
  • the linking signal RZ is then fed to a controllable optical source 4 which has a laser diode 4L and a high-speed modulator 4M.
  • a Modulati ⁇ on the radiated from the laser diode light 4L duration takes place here essentially by the speed modulator 4M m depending on the Verknupfungssignal RZ to give ER-em corresponding optical RZ data signal ORZ halt.
  • an optical RZ data signal can be generated using only one modulator or one controllable optical source.
  • the disadvantage of this conventional optical data center data signal generator is the use of the “AND * connecting device and, in particular, the implementation by means of dual-gate field-effect transistors.
  • the necessary high control levels of approx. 2 V mean a significant disadvantage when realizing such an AND operation, since additional amplifiers are required to implement these control levels or control signals.
  • the implementation of such dual-gate field-effect transistors is relatively difficult and, in particular, integration in, for example, a user-specific integrated circuit is hardly possible.
  • the invention is therefore based on the object of creating an optical data center data signal generator with a simplified electronic circuit and an associated method which is inexpensive to manufacture and has improved integeability.
  • this object is achieved with regard to the data signal generator by the features of patent claim 1 and with regard to the method by the measures of patent claim 10.
  • an adder for the potential addition of the pulse signal and the NRZ data signal m in connection with a non-linear control characteristic of the controllable optical source, an optical RZ data signal can again be generated, although the effort for the linking device is considerably reduced .
  • such an adder can be easily implemented in a user-specific integrated circuit.
  • phase and the amplitude of the pulse signal and the NRZ data signal can be matched to one another by using a phase control element and an amplitude control element, whereby a further improvement of the optical RZ data signal is obtained.
  • a matching actuator preferably adjusts the linkage signal to an optimal working range of the controllable optical source in such a way that an optimal characteristic range with maximum non-linearity is used for the control of the optical source. In this way, a maximum extinction for the optical data center data signal is achieved.
  • FIG. 1 shows a simplified block diagram of a herkömmli ⁇ chen optical RZ data signal generator
  • FIG. 2 shows a simplified block diagram of an optical RZ data signal generator according to a first exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a simplified representation of signal curves to illustrate the respective method steps for producing the RZ according to the invention.
  • FIG. 4 shows an eye pattern of the optical data center data output signal according to the present invention.
  • FIG. 5 shows a simplified block diagram of an optical RZ data signal generator according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a simplified block diagram of a first exemplary embodiment of the optical RZ data signal generator according to the invention, the same reference numerals representing the same or similar elements as in FIG. 1 and in order to avoid repetition, a detailed description is omitted below.
  • a pulse signal generator 1 is generated in a pulse signal generator 1, which essentially serves to implement individual pulses.
  • a smussignal is used as the pulse signal IS, which is derived from a system clock.
  • other pulse signals can also be used, such as square-wave pulses, half-waves, triangular pulses, etc.
  • Em data signal generator 2 generates an NRZ (non-return-to-zero) NRZ data signal to be transmitted, which usually consists of a sequence of “0 * - and "1 * values exist. €
  • FIG. 1 An essential difference between the present invention and the prior art according to FIG. 1 now consists in the realization of a linking device 3, which adds the pulse signal IS and the NRZ data signal NRZ in terms of potential with an adder to generate a linking signal AS. More specifically, the respective voltages of the pulse signal IS and the NRZ data signal are now added to one another in the linking device 3, resulting in an added signal or the linking signal AS.
  • the voltage-based addition according to the invention can be implemented in a very simple manner, the requirements being low despite the extraordinarily high clock rates are.
  • an adder of the linking device 3 can be implemented by a simple resistance network, as a result of which the potentials of the respective pulse and NRZ data signals are superimposed.
  • This logic signal AS is now fed to a controllable optical source 4, which has a non-linear control characteristic K.
  • the invention now makes use of the non-mearity of the control characteristic K in such a way that the linkage signal AS, which is symmetrical about an average, enables an almost complete extinction for voltage values below the average and an almost complete transmission of light for values above it.
  • controllable optical source 4 preferably consists of a continuous-wave light source 4L such as a laser diode and an electro-absorption modulator 4M.
  • Such electrical absorption modulators have a strongly non-linear control characteristic K, so that voltage values above an average value of the linking signal AS are associated with a relatively high optical power or good transmission, and voltage values below the average value almost completely suppress light emitted. Act. In this way one obtains em optical RZ data signal ORZ, which has a relatively * ⁇ clotting ge optical power for logic "0th
  • FIG. 4 shows an eye pattern of the optical RZ data signal ORZ recorded at the output of the controllable optical source 4 according to the present invention.
  • controllable optical source 4 consists of a continuous light source 4L and an electroabsorption modulator 4M.
  • other light sources and high speed modulators can also be used.
  • a directly controllable optical source can also be used which, for example, has no modulator and generates a direct output (light) signal as a function of the linking signal AS em, provided that it only has a sufficiently non-linear control characteristic.
  • an amplifier 5 for the electrical amplification of the logic signal AS can optionally be added to the adder or
  • Linkage device 3 are connected downstream.
  • the combination of the pulse signals IS and NRZ data signals can thus be carried out in a simple manner in a clamp signal area, which results in high phase stability.
  • an amplitude actuator 6 can be used to match the amplitudes of the NRZ data signal NRZ to the amplitudes of the pulse signal IS.
  • Such an amplitude actuator 6 is located, for example, in the path of the NRZ data signal NRZ and is implemented by a controllable amplifier.
  • a phase actuator 7 can also be used, which, according to FIG. 2, is located, for example, in the path of the pulse signal IS.
  • the amplitudes of the pulse signal and of the NRZ data signal are preferably of the same size, their phases directly matching.
  • an adaptation actuator 8 can be used to adapt the link signal AS to an optimal working range of the controllable optical source 4.
  • the adaptation actuator 8 is used for the positioning 0 of the link signal AS m an optimal characteristic range of the non-linear characteristic K of the optical source 4, preferably an area with the strongest non-resolution being selected.
  • the adjustment actuator 8 has, for example, an amplitude control element 5 (not shown) for setting an amplitude range of the link signal AS and an offset control element (not shown) for setting an operating point on the characteristic of the controllable optical source.
  • a bias-T is preferably used as the offset setting element, which enables a suitable operating point of the controllable optical source or the modulator 4M to be set and enables optimum extinction with controlled chirping of the modulator 4M.
  • FIG. 3 shows a simplified representation of signals to illustrate the method steps for generating the optical RZ data signal ORZ according to the present invention.
  • the phase and amplitude-matched pulse and NRZ data signals m are first added or superimposed on the linking device in terms of potential.
  • the addition of the sine wave of the pulse signal with the rectangle of the NRZ data signal results in an “ADD signal w or linkage signal, which at first glance appears to be unsuitable for controlling the optical source 4.
  • the voltage value lying below or m to the left of a figure 3 to the left of an average value of the linking signal can be increased a strong extinction in the modulator.
  • voltage values above the mean result in an increased transmittance or optical power of the modulator or the optical source, as a result of which an optical RZ data signal with a high extinction is obtained.
  • the ADD signal or linkage signal AS is placed in a working range of the modulator characteristic in such a way that maximum non-isolation is used, wherein characteristic curves with a threshold value, such as are realized, for example, in an electroabsorption modulator, are preferably used as nonlinear control characteristics become. Since the sine wave corresponding to a “0 value is strongly damped, an optical RZ data signal ORZ is thus obtained without an additional modulator for coding the data onto the
  • Pulse sequence must be used and without an "AND * -linking which is difficult to implement, for example by means of dual-gate field-effect transistors, is required.
  • FIG. 5 shows a simplified block diagram of an optical data center data signal generator according to a second embodiment of the present invention, the same reference numerals denoting identical or similar elements and a detailed description is not given below.
  • the optical RZ data signal generator according to the second exemplary embodiment enables a particularly simple implementation, which is used in particular when integrating a user-specific integrated circuit (ASIC).
  • the optical RZ data signal generator in turn has a pulse signal generator 1 for generating a pulse signal IS and a data signal generator 2 for generating an NRZ data signal NRZ.
  • the pulse signal generator 1 and the data signal generator 2 are in this case formed in an integrated circuit (ASIC), as a result of which the amplitudes are automatically adjusted or have only slight differences.
  • the phases of the pulse signal IS and the NRZ Data signal NRZ are preferably set in such a way that they essentially have a 180 "phase shift.
  • the optical RZ data signal generator in turn has em to adjust or precisely adjust the phases to exactly 180 ° phase shift between the pulse signal IS and the NRZ data signal NRZ Phase actuator 7, for example in the path of the pulse signal IS.
  • the differential amplifier 3 ⁇ realizes the amplifier functions corresponding to the amplifier 5 and the adaptation actuator 8 in FIG. 2, which results in a particularly simple and cost-effective implementation.
  • the optical RZ data signal generator consequently consists only of the controllable optical source 4 with its continuous wave light source 4L or laser diode and the
  • Electroabsorption modulator 4M whereby both the space requirement and the costs can be significantly reduced. If the controllable optical source 4 or the high-speed modulator 4M has a sufficiently non-linear characteristic, the optical RZ data signal ORZ shown in FIG. 3 is again obtained with high extinction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen optischen RZ-Datensignalgenerator sowie ein dazugehöriges Verfahren zum Erzeugen von optischen RZ-Datensignalen (ORZ) in optischen Netzwerken. Durch einfache Addition eines elektrischen Impulssignals (IS) mit einem elektrischen NRZ-Datensignal (NRZ) erhält man ein Verknüpfungssignal (AS), welches bei geeigneter Ansteuerung einer steuerbaren optischen Quelle (4) mit nichtlinearer Steuerkennlinie (K) ein optisches RZ-Datensignal (ORZ) mit hoher Extinktion liefert.

Description

Beschreibung
Optischer RZ-Datensignalgenerator sowie dazugehöriges Verfah¬ ren
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen RZ-Datensignalgenerator sowie ein dazugehöriges Verfahren und insbesondere auf einen optischen RZ-Datensignalgenerator zum Erzeugen von RZ-Impulsen für die Fernubertragung m optischen Kommunikationsnetzwerken.
Optische Kommunikationsnetzwerke bestehen blicherweise aus einer Lichtquelle wie beispielsweise einer Laserdiode, einem steuerbaren Hochgeschwindigkeitsmodulator, der die Lichtquel- le m Abhängigkeit von einem zu übertragenden Datensignal moduliert, einem optischen Ubertragungsmedium wie z.B. einer Glasfaser, einem Fotodetektor wie z.B. einer p-ι-n-Fotodιode und einer Empfangsschaltung zum Auswerten und Decodieren der vom Fotodetektor aufgenommenen optischen Signale.
Zur Vermeidung von zusätzlichen Regenarationsschaltungen auf elektrischer Ebene (z.B. Repeatern) ist insbesondere m der optischen Fernubertragung eine maximale Reichweite bei maximalen Datenraten erw nscht. Diese maximale Reichweite wird insbesondere durch Dispersion, Dampfung und optische Nichtli- nearitaten im Ubertragungsmedium bzw. dem Glasfaserkabel beeinträchtigt .
In herkömmlichen optischen Kommunikationsnetzwerken werden die Daten üblicherweise m einem „Non-Return-to-Zero (NRZ)- For at bertragen, wobei die binar codierten Werte für „0XΛ und „1* m vorgegebenen Zeitschlitzen gesendet und empfangen werden. Eine maximale Reichweite bei einer vorbesti mten Datenrate ist jedoch bei einem derartigen NRZ-Ubertragungsfor- mat stark durch die Dispersion und Nichtlmearitaten des optischen Ubertragungsmediums begrenzt. Zur Realisierung von sehr hohen Datenraten werden daher m optischen Netzwerken zunehmend sogenannte RZ-Impulse (z.B. Soliton-Impulse) ver¬ wendet, welche insbesondere von den optischen Nichtlmearita¬ ten des Ubertragungsmediu s bzw. der Glasfaser weniger beem- flusst werden. Der RZ-Impuls besitzt hierbei eine Impulsbrei- te, die geringer ist als die Breite des dazugehörigen Zeit- schlitzes, weshalb er einem sogenannten „Return-to-Zeroλ (RZ) -Format übertragen wird. Genauer gesagt kehrt die Amplitude eines jeweiligen Lichtimpulses jedem Zeitschlitz immer wieder auf einen Null-Wert zurück. Auf diese Weise erhalt man verbesserte optische Datenubertragungseigenschafte .
Zur Realisierung derartiger RZ-Impulse bzw. optischer RZ- Datensignale wurde bisher eine Dauerstrichlichtquelle (CW- Laser) verwendet und dessen kontinuierliches Licht mittels eines ersten Modulators gleichmäßige RZ-Impulse umgewan¬ delt. Anschließend wurde mittels eines zweiten Modulators die eigentliche Codierung der Daten auf die Lichtimpulse durchgeführt, wobei ein elektrisches NRZ-Datensignal den zweiten Modulator ansteuert. Auf Grund der Verwendung von zwei getrenn- ten Modulatoren ergeben sich jedoch Probleme bei der Synchronisation, wobei ferner eine Integrierung bzw. Verkleinerung des RZ-Datensignalgenerators kaum möglich ist.
Figur 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines weite- ren herkömmlichen optischen RZ-Datensignalgenerators, wie er beispielsweise aus der Druckschrift EP 0 690 534 A2 bekannt ist. Gemäß Figur 1 wird von einem Impulsεignalgenerator 1 ein elektrisches Impulssignal IS erzeugt. In gleicher Weise erzeugt ein Datensignalgenerator 2 ein zu bertragendes NRZ- Datensignal NRZ (Non-Return-to-Zero) . Das Impulssignal IS und das NRZ-Datensignal NRZ werden einer Verknupfungsemrichtung 3 zugeführt, die im Wesentlichen aus einem Dual-Gate-Feldef- fekttransistor besteht und eine „UND* -Verknüpfung der beiden Signale durchfuhrt. Aufgrund der „UND* -Verknüpfung durch die Verknupfungsemrichtung 3 werden dem NRZ-Datensignal entsprechende Impulse des Impulssignals IS ausgeblendet, wodurch man als Verknupfungssignal RZ em elektrisches Return-to-Zero- Signal erhalt, welches dem NRZ-Datensignal NRZ entspricht. Das Verknupfungssignal RZ wird anschließend einer steuerbaren optischen Quelle 4 zugeführt, die eine Laserdiode 4L und ei- nen Hochgeschwindigkeitsmodulator 4M aufweist. Eine Modulati¬ on des von der Laserdiode 4L abgestrahlten Dauerlichts erfolgt hierbei im Wesentlichen durch den Hochgeschwindigkeits- modulator 4M m Abhängigkeit vom Verknupfungssignal RZ, wodurch man em entsprechendes optisches RZ-Datensignal ORZ er- halt. Auf diese Weise kann unter Verwendung von lediglich einem Modulator bzw. einer steuerbaren optischen Quelle em optisches RZ-Datensignal erzeugt werden. Nachteilig bei diesem herkömmlichen optischen RZ-Datensignalgenerator ist jedoch die Verwendung der „UND* -Verbindungseinrichtung und msbeson- dere die Realisierung mittels Dual-Gate-Feldeffekttransis- toren. Insbesondere die notwendigen hohen Ansteuerpegel von ca. 2 V bedeuten einen wesentlichen Nachteil bei der Realisierung einer derartigen UND-Verknupfung, da zusätzliche Verstarker zur Realisierung dieser Ansteuerpegel bzw. Ansteuer- Signale erforderlich sind. Darüber hinaus ist die Realisierung derartiger Dual-Gate-Feldeffekttransistoren relativ schwierig und insbesondere eine Integration m beispielsweise einer anwenderspezifischen integrierten Schaltung kaum möglich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen optischen RZ-Datensignalgenerator mit vereinfachter elektronischer Schaltung sowie em dazugehöriges Verfahren zu schaffen, der kosteng nstig herzustellen ist und eine verbesserte Integπerbarkeit aufweist.
Erfmdungsgemaß wird diese Aufgabe hinsichtlich des Datensig- nalgenerators durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Maßnahmen des Patentan- spruchs 10 gelost. Insbesondere durch die Verwendung eines Addierers zum poten- tialmaßigen Addieren des Impulssignals und des NRZ-Datensig- nals m Verbindung mit einer nichtlmearen Steuerkennlinie der steuerbaren optischen Quelle kann wiederum e optisches RZ-Datensignal erzeugt werden, wobei jedoch der Aufwand für die Verknupfungsemrichtung wesentlich verringert ist. Darber hinaus lasst sich em derartiger Addierer auf einfache Weise einer anwenderspezifischen integrierten Schaltung realisieren .
Bei Verwendung eines Differenzverstarkers zur Realisierung der Verknupfungsemrichtung und eines nachfolgenden Verstär¬ kers ergibt sich eine besonders einfache Ausfuhrungsform, wenn die Impulssignale und die NRZ-Datensignale im Wesentli- chen um 180° phasenverschoben sind.
Optional kann durch Verwendung eines Phasenstellglieds und eines Amplitudenstellglieds die Phase und die Amplitude des Impulssignals und des NRZ-Datensignals aneinander angeglichen werden, wodurch man eine weitere Verbesserung des optischen RZ-Datensignals erhalt.
Em Anpassungsstellglied passt vorzugsweise das Verknupfungssignal derart an einen optimalen Arbeitsbereich der steuerba- ren optischen Quelle an, dass em optimaler Kennlmienbereich mit maximaler Nichtlmearitat für die Ansteuerung der optischen Quelle verwendet wird. Auf diese Weise wird eine maximale Extinktion für das optische RZ-Datensignal erreicht.
In den weiteren Unteranspruchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausfuhrungsbeispie- len unter Bezugnahme auf die Zeichnung naher beschrieben.
Es zeigen: rz
Figur 1 eine vereinfachte Blockdarstellung eines herkömmli¬ chen optischen RZ-Datensignalgenerators;
Figur 2 eine vereinfachte Blockdarstellung eines optischen RZ-Datensignalgenerators gemäß einem ersten Ausfuh- rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 eine vereinfachte Darstellung von Signalverlaufen zur Veranschaulichung der jeweiligen Verfahrens- schritte zur Herstellung des erfmdungsgemaßen RZ-
Datensignals ;
Figur 4 em Augenmuster des optischen RZ-Datenausgangssig- nals gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Figur 5 eine vereinfachte Blockdarstellung eines optischen RZ-Datensignalgenerators gemäß einem zweiten Aus- fuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Figur 2 zeigt eine vereinfachte Blockdarstellung eines ersten Ausfuhrungsbeispiels des erfmdungsgemaßen optischen RZ-Datensignalgenerators, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder ahnliche Elemente wie m Figur 1 darstellen und zur Vermeidung von Wiederholungen auf eine detaillierte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird.
Gemäß Figur 2 wird m einem Impulssignalgenerator 1 em Impulssignal IS erzeugt, welches im Wesentlichen zur Realisierung von Einzel-Impulsen dient. Als Impulssignal IS wird z.B. em Smussignal verwendet, welches von einem Systemtakt abgeleitet ist. Es können jedoch auch andere Impulssignale verwendet werden wie z.B. Rechteckimpulse, Halbwellen, Dreieck- lmpulse usw. Em Datensignalgenerator 2 erzeugt em zu übertragendes NRZ-Datensignal NRZ (non-return-to-zero) , welches üblicherweise aus einer Folge von „0*- und „1* -Werten besteht . €
Ein wesentlicher Unterschied der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik gemäß Figur 1 besteht nunmehr m der Realisierung einer Verknupfungsemrichtung 3, welche zum Erzeugen eines Verknüpfungssignals AS das Impulssignal IS und das NRZ-Datensignal NRZ mit einem Addierer potentialmaßig addiert. Genauer gesagt werden nunmehr m der Verknupfungsemrichtung 3 die jeweiligen Spannungen des Impulssignals IS und des NRZ-Datensignals miteinander addiert, wodurch sich e addiertes Signal bzw. das Verknupfungssignal AS ergibt.
Im Gegensatz zu der herkömmlichen „UND* -Verkn pfung gemäß Figur 1 mittels der Dual-Gate-Feldeffekttransistoren (elektrisches RZ-Signal) kann die erfmdungsgemaße spannungsmaßige Addition auf sehr einfache Art und Weise realisiert werden, wobei trotz der außerordentlich hohen Taktraten die Anforderungen gering sind. Beispielsweise kann em derartiger Addierer der Verknupfungsemrichtung 3 durch em einfaches Widerstandsnetzwerk realisiert werden, wodurch sich die Potentiale der jeweiligen Impuls- und NRZ-Datensignale überlagern. Die- ses Verknupfungssignal AS wird nunmehr einer steuerbaren optischen Quelle 4 zugeführt, welche eine nichtlineare Steuerkennlinie K aufweist. Die Erfindung nutzt nunmehr die Nicht- lmearitat der Steuerkennlinie K derart aus, dass das um einen Mittelwert symmetrisch liegende Verknupfungssignal AS für Spannungswerte unterhalb des Mittelwerts eine nahezu voll- standige Ausloschung und für darüber liegende Werte eine nahezu vollständige Transmission von Licht ermöglicht.
Vorzugsweise besteht hierbei die steuerbare optische Quelle 4 aus einer Dauerstrichlichtquelle 4L wie z.B. einer Laserdiode und einem Elektroabsorptionsmodulator 4M. Derartige Elektro- absorptionsmodulatoren besitzen eine stark nichtlineare Steuerkennlinie K, wodurch oberhalb eines Mittelwerts des Ver- knupfungssignals AS liegende Spannungswerte mit einer relativ hohen optischen Leistung bzw. guten Transmission einhergehen und unterhalb des Mittelwerts liegende Spannungswerte eine nahezu vollständige Unterdr ckung von abgestrahlten Licht be- wirken. Auf diese Weise erhalt man em optisches RZ- Datensignal ORZ, welches für logische „0* eine relativ gerin¬ ge optische Leistung aufweist.
Figur 4 zeigt em am Ausgang der steuerbaren optischen Quelle 4 aufgenommenes Augenmuster des optischen RZ-Datensignals ORZ gemäß der vorliegenden Erfindung.
Gemäß Figur 2 besteht die steuerbare optische Quelle 4 aus einer Dauerstrichlichtquelle 4L und einem Elektroabsorptionε- modulator 4M. Es können jedoch auch andere Lichtquellen und Hochgeschwindigkeitsmodulatoren verwendet werden. Insbesondere kann auch eine unmittelbar steuerbare optische Quelle verwendet werden, die beispielsweise keinen Modulator aufweist und direkt Abhängigkeit vom Verknupfungssignal AS em entsprechendes Ausgangs ( licht) signal erzeugt, sofern es nur eine ausreichend ichtlmeare Steuerkennlinie aufweist.
Gemäß Figur 2 kann optional em Verstarker 5 zum elektrischen Verstarken des Verknupfungssignals AS dem Addierer bzw. der
Verknupfungsemrichtung 3 nachgeschaltet werden. Die Verknüpfung der Impulssignale IS und NRZ-Datensignale kann dadurch auf einfache Art und Weise m einem Klemsignalbereich erfolgen, wodurch sich eine hohe Phasenstabilitat ergibt. Ferner kann gemäß Figur 2 em Amplitudenstellglied 6 zum Angleichen der Amplituden des NRZ-Datensignals NRZ an die Amplituden des Impulssignals IS verwendet werden. Em derartiges Amplituden- Stellglied 6 befindet sich beispielsweise im Pfad des NRZ- Datensignals NRZ und wird durch einen steuerbaren Verstarker realisiert. Zum Angleichen der Phasen zwischen dem Impulssig- nal IS und dem NRZ-Datensignal NRZ kann ferner em Phasenstellglied 7 verwendet werden, welches sich gemäß Figur 2 beispielsweise im Pfad des Impulssignals IS befindet. Durch die optimale Angleichung bzw. Anpassung der Phasen und der Amplituden des Impulssignals IS und des NRZ-Datensignals NRZ erhalt man eine besonders hohe Extinktion (Verhältnis von „l zu „0λN -Werten) m der steuerbaren optischen Quelle 4, wodurch sich die Qualltat des optischen RZ-Datensignals ORZ verbessert. Vorzugsweise sind hierbei die Amplituden des Impulssig- nalε und des NRZ-Datensignals gleich groß, wobei ihre Phasen unmittelbar übereinstimmen.
L _
Ferner kann gemäß Figur 2 em Anpassungsstellglied 8 zum Anpassen des Verknüpfungssignals AS an einen optimalen Arbeitsbereich der steuerbaren optischen Quelle 4 verwendet werden. Das Anpasεungsstellglied 8 dient hierbei der Positionierung 0 des Verknüpfungssignals AS m einem optimalen Kennlmienbereich der nichtlinearen Kennlinie K der optischen Quelle 4, wobei vorzugsweise em Bereich mit stärkster Nichtl eaπtat ausgewählt wird. Das Anpassungsstellglied 8 besitzt hierfür beispielsweise em nicht dargestelltes Amplitudenstellelement 5 zum Einstellen eines Amplitudenbereichs des Verknüpfungssignals AS und em nicht dargestelltes Offsetstellelement zum Einstellen eines Arbeitspunktes auf der Kennlinie der steuerbaren optischen Quelle. Als Offsetstellelement wird vorzugsweise em Bias-T verwendet, das eine Einstellung eines geeig- 0 neten Arbeitspunkteε der εteuerbaren optischen Quelle bzw. des Modulators 4M ermöglicht und eine optimale Extinktion bei kontrolliertem Chirp deε Modulators 4M ermöglicht.
Figur 3 zeigt eine vereinfachte Darstellung von Signalen zur 5 Veranschaulichung der Verfahrensεchritte zum Erzeugen deε optischen RZ-Datensignals ORZ gemäß der vorliegenden Erfindung. Demzufolge werden zunachεt die phaεen- und amplitudenmaßig angeglichenen Impuls- und NRZ-Datensignale m der Verknupfungsemrichtung potentialmaßig addiert bzw. überlagert. 0 Durch die Addition der Sinuswelle des Impulsεignalε mit dem Rechteck deε NRZ-Datensignals ergibt sich em „ADD-Sιgnalw bzw. Verknupfungssignal, welches auf den ersten Blick als ungeeignet für die Steuerung der optischen Quelle 4 erscheint. Unter Ausnutzung der Nichtlmearitat der Modulatorkennlmie 5 bzw. Steuerkennlinie der εteuerbaren optischen Quelle kann jedoch e unterhalb bzw. m Figur 3 links neben einem Mittelwert des Verknupfungεεignalε liegender Spannungεwert zu einer εtarken Auεloschung im Modulator fuhren. Andererseits bewirken Spannungεwerte oberhalb des Mittelwerts eine erhöhte Transmittanz bzw. optische Leistung des Modulators bzw. der optischen Quelle, wodurch man em optischeε RZ-Datenεignal mit starker Extinktion erhalt.
Gemäß Figur 3 wird das ADD-Signal bzw. Verknupfungssignal AS derart einen Arbeitsbereich der Modulatorkennl ie gelegt, dass eine maximale Nichtl earitat ausgenutzt wird, wobei als nichtlineare Steuerkennlinien vorzugsweise Kennlinien mit einem Schwellwert, wie sie beispielsweise m einem Elektroab- εorptionεmodulator realisiert sind, verwendet werden. Da die einem „0 -Wert entsprechende Sinuswelle stark gedampft ist, erhalt man somit em optisches RZ-Datensignal ORZ, ohne dass em zusätzlicher Modulator zur Codierung der Daten auf die
Impulsfolge eingesetzt werden muεε und ohne daεε eine εchwer zu realisierende „UND* -Verknüpfung beispielsweise mittels Dual-Gate-Feldeffekttransistoren erforderlich ist.
Figur 5 zeigt eine vereinfachte Blockdarstellung eines optischen RZ-Datensignalgenerators gemäß einem zweiten Ausfuh- rungεbeiεpiel der vorliegenden Erfindung, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder ahnliche Elemente bezeichnen und auf eine detaillierte Beεchreibung nachfolgend verzichtet wird.
Der optiεche RZ-Datensignalgenerator gemäß dem zweiten Aus- fuhrungsbeispiel ermöglicht eine besonders einfache Realisierung, die insbesondere bei der Integration m einer anwenderspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) zum Einsatz kommt. Gemäß Figur 5 beεitzt der optiεche RZ-Datenεignalgenerator wiederum einen Impulssignalgenerator 1 zum Erzeugen eines Impulssignals IS und einen Datensignalgenerator 2 zum Erzeugen eines NRZ-Datensignalε NRZ. Der Impulssignalgenerator 1 und der Datensignalgenerator 2 sind hierbei m einer integrierten Schaltung (ASIC) ausgebildet, wodurch die Amplituden automatisch angeglichen sind, oder nur geringfügige Unterschiede aufweisen. Die Phasen des Impulssignalε IS und des NRZ- Datensignals NRZ werden vorzugsweise derart eingestellt, daεs sie im Wesentlichen eine 180 "-Phasenverschiebung aufweisen. Zur Femjustierung bzw. zum exakten Angleichen der Phasen auf genau 180° Phasenverεchiebung zwischen dem Impulssignal IS und dem NRZ-Datensignal NRZ besitzt der optische RZ- Datensignalgenerator wiederum em Phasenεtellglied 7 beispielsweise im Pfad des Impulsεignals IS.
Als Verknupfungsemrichtung bzw. Addierer wird gemäß Figur 5 nunmehr em der gleichen integrierten Schaltung (ASIC) realisierter Differenzverstarker 3 λ verwendet, wobei das um 180° phaεenverεchobene Impulεsignal IS dem negativen Eingang zugeführt wird. Der beεondere Vorteil des optischen RZ- Datenεignalgeneratorε gemäß Figur 5 liegt nunmehr m der εpe- ziellen Verwendung deε Differenzverεtarkerε 3Λ m Kombination mit einem um 180° phasenverschoben erzeugten Impulssignal IS. Die potentialmaßige Addition des Impulssignalε IS zum NRZ- Datenεignal NRZ erfolgt hierbei automatiεch durch den Diffe- renzverstarker 3 λ . Darüber hinaus verwirklicht der Differenz- verstarker 3λ die Verstarkerfunktionen entεprechend dem Verstarker 5 und dem Anpaεεungsstellglied 8 m Figur 2, wodurch sich eine besonders einfache und koεtengunεtige Realisierung ergibt. Der optische RZ-Datensignalgenerator besteht demzufolge lediglich aus der steuerbaren optischen Quelle 4 mit ihrer Dauerstrichlichtquelle 4L bzw. Laserdiode und dem
Elektroabsorptionεmodulator 4M, wodurch εowohl der Platzbedarf als auch die Kosten dadurch wesentlich verringert werden können. Sofern die steuerbare optiεche Quelle 4 bzw. der Hochgeschwindigkeitsmodulator 4M eine ausreichend nichtl ea- re Kennlinie aufweist, erhalt man wiederum daε m Figur 3 dargeεtellte optiεche RZ-Datenεignal ORZ mit hoher Extinktion.

Claims

Patentansprüche
1. Optischer RZ-Datensignalgenerator zum Erzeugen von opti¬ schen RZ-Datensignalen (ORZ) optiεchen Netzwerken mit: einem Impulssignalgenerator (1) zum Erzeugen eines Impulssig- nalε (IS) ; einem Datensignalgenerator (2) zum Erzeugen eines NRZ-Datensignals (NRZ) ; einer Verknupfungsemrichtung (3) zum Erzeugen eines Verknup- fungssignalε (AS) auε dem Impulεsignal (IS) und dem NRZ-Datensignal (NRZ) ; und einer steuerbaren optischen Quelle (4), die Abhängigkeit vom Verknupfungssignal (AS) das optische RZ-Datensignal (ORZ) ausgibt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dasε die Verknupfungsemrichtung (3) einen Addierer zum potentialmaßigen Addieren deε Impulssignals (IS) und des NRZ-Datensignals (NRZ) und die steuerbare optische Quelle (4) eine nichtl ea- re Steuerkennlinie (K) aufweist.
2. Optischer RZ-Datensignalgenerator nach Patentanspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Verstarker (5) zum elektrischen Verstarken deε Verknupfungssignalε (AS) .
3. Optiεcher RZ-Datenεignalgenerator nach Patentanspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Verknupfungsemrichtung (3) und der Verstarker (5) einen Diffe- renzverεtarker (3 ) darstellen.
4. Optischer RZ-Datensignalgenerator nach einem der Patent- anεpruche 1 bis 3, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h e Phasenstellglied (7) zum Angleichen der Phasen des NRZ-Datensignals (NRZ) an das Impulssignal (IS) .
5. Optischer RZ-Datensignalgenerator nach einem der Patent¬ ansprüche 1 bis 4, g e k e n n z e i c h n e t α u r c h em Amplitudenstell- glied (6) zum Angleichen der Amplituden des Impulssignals (IS) und des NRZ-Datensignalε (NRZ) .
6. Optischer RZ-Datensignalgenerator nach einem der Patent- anεpruche 1 biε 5, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h em Anpassungsstell¬ glied (8) zum Anpassen des Verknupfungsεignals (AS) an einen optimalen Arbeitsbereich der εteuerbaren optischen Quelle (4) .
7. Optischer RZ-Datensignalgenerator nach Patentanspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Anpassungsstellglied (8) em Amplitudenstellelement zum Einstellen eines Amplitudenbereichs des Verknupfungssignals (AS) und em Offsetstellelement zum Einstellen eines Arbeitεpunkteε der steuerbaren optischen Quelle (4) aufweist.
8. Optiεcher RZ-Datensignalgenerator nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dasε die steu- erbare optische Quelle (4) eine Dauerstπchlichtquelle (4L) und einen Elektroabεorptionεmodulator (4M) aufweist.
9. Optischer RZ-Datensignalgenerator nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Impulssignalgenerator (1), der Datensignalgenerator (2), die Verknupfungsemrichtung (3) , der Verstarker (5) , das Phasen- stellglied (7), das Amplitudenstellglied (6) und das Anpassungsstellglied (8) m einer integrierten Schaltung reali- siert sind.
10. Verfahren zur Erzeugung eines optischen RZ-Datensignalε (ORZ) mit den Schritten: a) Erzeugen eines elektrischen Impulssignals (IS); b; Erzeugen eines elektrischen NRZ-Datensignals (NRZ); c) Erzeugen eines Verknupfungssignalε (AS) durch Addieren deε Impulssignals (IS) und des NRZ-Datensignals (NRZ); und d) Erzeugen des optischen RZ-Datensignals (ORZ) durch An- εteuern einer optiεchen Quelle (4) mit mchtlinearer Kennlinie (K) mittels des Verknupfungssignals (AS) .
11. Verfahren nach Patentanspruch 10, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h den weiteren Schritt deε Angleichenε der Amplituden und/oder der Phasen des Impulssignals (IS) und des NRZ-Datensignalε (NRZ) .
12. Verfahren nach Patentanspruch 10 oder 11, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h den weiteren Schritt des Angleichenε der Amplitude und/oder deε Offεets deε Verknupfungssignals (AS) an die nichtlmeare Kennlinie (K) der steuerbaren optischen Quelle (4) .
13. Verfahren nach einem der Patentansprüche 10 biε 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daεs das Verknupfungssignal (AS) durch einen Differenzverstarker (3λ) er- zeugt wird.
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