DE10137874B4

DE10137874B4 - Add-Drop Multiplexer für OTDM-Signale

Info

Publication number: DE10137874B4
Application number: DE2001137874
Authority: DE
Inventors: Cornelius Fuerst; Christian Dr. Scheerer; Stefan Dr. Spaelter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: DE10137874A1

Abstract

Vorrichtung (3, 103) zum Extrahieren eines optischen Teilsignals (S2) aus einem optischen Gesamtsignal (S), welches mehrere per Zeitmultiplex übertragene optische Teilsignale (S1, S2) enthält, und bei der dem zu extrahierenden Teilsignal (S2) ein weiteres Signal (M) überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (3) eine Frequenzverschiebungseinrichtung (13) aufweist, welche so ausgestaltet ist, dass mit ihr selektiv die Frequenz des zu extrahierenden Teilsignals (S2) verschiebbar ist, wobei die Frequenzverschiebung auf der sich aufgrund der selektiven Überlagerung des zu extrahierenden Teilsignals (S2) mit dem weiteren Signal (M) ausbildenden Kreuzphasenmodulation beruht, so dass das zu extrahierende Teilsignal (S2) dann von einer Extrahiereinrichtung (14, 114) aus dem Gesamtsignal (S) extrahierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft – gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 – eine Vorrichtung zum Extrahieren eines optischen Teilsignals aus einem optischen Gesamtsignal, welches mehrere per Zeitmultiplex übertragene optische Teilsignale enthält und bei der dem zu extrahierenden Teilsignal ein weiteres Signal überlagert wird. Außerdem betrifft die Erfindung ein Signalextrahierverfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 14.
Bei optischen Nachrichtenübertragungsverfahren werden von einem Sender ausgesendete Lichtwellen in einen Lichtwellenleiter (LWL) eingespeist, und über diesen an einen Empfänger übertragen. Lichtwellenleiter können beispielsweise aus Quarz bzw. einem speziellen Quarzglas, alternativ z.B. auch aus normalem Glas oder aus Kunststoff bestehen. Bei derartigen "Lichtleitfasern" weist der "Kern" der Faser i.A. eine Brechzahl n_K auf, die etwas größer ist, als die Brechzahl n_M des den Kern umgebenden "Mantels". Dies kann z.B. durch entsprechende Dotierung mit Fremdatomen erreicht werden.
Das verwendete Licht kann z.B. eine Wellenlänge haben, die im Bereich zwischen 1200 nm und 1800 nm liegt.
Bei ODTM-Nachrichtenübertragungsverfahren (ODTM = Optical Time Division Multiplexing bzw. Optischer Zeitmultiplex) enthält ein über einen Lichtwellenleiter übertragenes Signal mehrere (Teil-)Signale, denen jeweils einer von mehreren Zeitschlitzen zugeordnet ist.
Soll mit Hilfe des jeweiligen (Teil-)Signals z.B. das Bit "1" übertragen werden, wird vom jeweiligen Sender in dem dem jeweiligen (Teil-)Signal zugeordneten Zeitschlitz beispielsweise ein sog. RZ-Impuls ausgesendet (RZ = Return to Zero). Soll stattdessen ein Bit "0" übertragen werden, speist der jewei lige Sender im entsprechenden Zeitschlitz keinen Impuls in den Lichtwellenleiter ein.
Um empfängerseitig aus dem (Gesamt-) Signal das jeweils gewünschte Teilsignal zu extrahieren, wird im Stand der Technik selektiv die Phase des jeweils zu extrahierenden Teilsignals z.B. um π verschoben. Zum Trennen des (phasenverschobenen) Teilsignals von den übrigen (nicht phasenverschobenen) Teilsignalen werden Interferometer verwendet (z.B. ein Mach-Zehnder-Interferometer, eine Sagnac-Schlaufe, oder ein Polarisationsinterferometer). Allerdings kann die vom Interferometer jeweils erzielte Phasenverschiebung relativ stark variieren, so dass das jeweilige Teilsignal nur ungenau vom übrigen Signal extrahiert werden kann.

Aus der US-Patentschrift 5,457,559 ist eine Vorrichtung zum Extrahieren eines optischen Taktsignales und eine Vorrichtung zum Demultiplexen eines TDM-Signales („Time-Division-Multiplexing") bekannt, bei der dem optischen TDM-Signal ein optisches Taktsignal überlagert wird und diese in Übertragungsrichtung über ein „non-linear optical medium" geführt werden. Hierbei weist das optisches Taktsignal dieselbe Frequenz als ein aus dem optischen TDM-Signal zu extrahierendes optisches TDM-Teilsignal auf. Aufgrund der sich im „non-linear optical medium" ausbildenden nichtlinearen Effekte wird bei einer Phasenverschiebung zwischen dem optischen TDM-Teilsignal und dem optischen Taktsignals von n die Polarisation des optischen TDM-Teilsignals um 90° gedreht. Das zu extrahierende, eine Polarisationsdrehung aufweisende optische TDM-Teilsignal kann im Anschluß mit Hilfe eines „polarisation beam splitters" vom verbleibenden optischen TDM-Signal getrennt werden. Zur Regelung der Phasenverschiebung zwischen dem eingekoppelten optischen Taktsignal und dem optischen TDM-Teilsignal wird der nichtlineare Effekt der Vierwellenmischung („Four-Wave-Mixing", FWM) ausgenützt. Hierbei wird durch das eingekoppelte optische Taktsignal zusätzlich ein FWM-Signal erzeugt, dessen Signalleistung empfangsseitig zur Regelung des zur Erzeugung des optischen Taktsignals vorgesehenen „clock light generators" ausgewertet wird. Eine Phasenverschiebung zwischen dem optischen TDM-Teilsignal und dem optischen Taktsignals von π ist dann erreicht, wenn die Signalleistung des FWM-Signals ein Leistungsminimum aufweist. Die Trennung des optischen TDM-Teilsignals vom optischen TDM-Signals erfolgt hierbei entweder durch den „polarisation beam Splitter" oder durch destruktive Interferenz der beiden Signale. Hierbei werden Filter zur Unterdrückung von unerwünschter Signalanteilen verwendet.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein neuartiges Verfahren und eine neuartige Vorrichtung zur Signalextraktion zur Verfügung zu stellen.

Sie erreicht dieses und weitere Ziele vorrichtungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1, und verfahrensgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 14.

Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt zum Extrahieren eines optischen Teilsignals aus einem optischen Gesamtsignal, welches mehrere per Zeitmultiplex übertragene optische Teilsignale enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Frequenzver-Schiebungseinrichtung aufweist, welche so ausgestaltet ist, dass mit ihr selektiv die Frequenz des zu extrahierenden Teilsignals verschiebbar ist, wobei die Frequenzverschiebung auf der sich aufgrund der selektiven Überlagerung des zu extrahierenden Teilsignals mit dem weiteren Signal ausbildenden Kreuzphasenmodulation beruht, so dass das zu extrahierende Teilsignal dann von einer Extrahiereinrichtung aus dem Gesamtsignal extrahierbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen -angegeben.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es z.B. möglich, zum Trennen des jeweils gewünschten Teilsignals von den übrigen Teilsignalen ein herkömmliches Filter zu verwenden. Mit Filtern lässt sich eine wesentlich bessere Auslöschung (> 50 dB) des zu extrahierenden Signals erreichen, als mit den bei herkömmlichen Vorrichtungen zur Signalextraktion verwendeten Interferometern (Extrahierung < 25 dB).

Vorteilhaft ist die Frequenzverschiebungseinrichtung so ausgestaltet, dass die Frequenzverschiebung durch selektives Überlagern des zu extrahierenden Teilsignals mit einem weiteren, dem Gesamtsignal beigemischten Signal bewirkt wird.

Das weitere Signal kann gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung aus Impulsen bestehen, die eine kürzere Impulsdauer aufweisen, als die Dauer eines dem zu extrahierenden Teilsignal zugeordneten Zeitschlitzes.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung besteht das weitere Signal aus Impulsen, die eine längere Impulsdauer aufweisen, als die Dauer eines dem zu extrahierenden Teilsignal zugeordneten Zeitschlitzes. Dabei kann z.B. die ansteigende Flanke des Impulses in einem ersten dem zu extrahierenden Teilsignal zugeordneten Zeitschlitz liegen, und die abfallende Flanke in einem weiteren dem zu extrahierenden Teilsignal zugeordneten Zeitschlitz.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1a eine schematische Darstellung von vier RZ-Signalen zur Erläuterung des Prinzips der ODTM-Signalübertragung, wobei die vier RZ-Signale jeweils ein Bit "1" übertragen;

1b eine schematische Darstellung von vier weiteren RZ-Signalen, wobei zwei RZ-Signale ein Bit "1", und zwei weitere RZ-Signale ein Bit "0" übertragen;

2 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Signalextrahier/Signalzufuhreinrichtung;

3 eine schematische Detaildarstellung der in 2 gezeigten Filtereinrichtung;

4 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Signalextrahier/Signalzufuhreinrichtung;

5 ein Zeitdiagramm eines bei der in 4 gezeigten Signalextrahier-/Signalzufuhreinrichtung zum Extrahieren eines (Teil-)Signals verwendeten Impulses.

In 1a und 1b ist jeweils ein Lichtwellenleiter, hier: eine Glasfaserleitung 1 gezeigt, über welche ein 160 Gb/s-ODTM-Signal S übertragen wird (ODTM = Optical Time Division Multiplexing bzw. Optischer Zeitmultiplex).
Das ODTM-(Gesamt-)Signal S besteht aus vier einzelnen RZ(Teil-)Signalen S1, S2, S3, S4 (RZ = Return to Zero), mit welchen jeweils mit einer Datenrate von 40 Gb/s Daten übermittelt werden.
Jedem der vier RZ-(Teil-)Signale S1, S2, S3, S4 ist einer von vier – periodisch aufeinanderfolgenden – Zeitschlitzen 2a, 2b, 2c, 2d zugeordnet. Soll mit Hilfe des jeweiligen RZ-Signals S1, S2, S3, S4 ein Bit "1" übertragen werden, wird gemäß 1a über den dem jeweiligen RZ-(Teil-)Signal S1, S2, S3, S4 zugeordneten Zeitschlitz 2a, 2b, 2c, 2d jeweils ein Impuls I1, I2, I3, I4 übertragen.
Soll – wie beispielhaft in 1b anhand der (Teil-)Signale S2 und S4 gezeigt – statt einem Bit "1" ein Bit "0" über die Glasfaserleitung 1 übertragen werden, wird in den entsprechenden Zeitschlitzen (hier: die Zeitschlitze 2b, 2d) kein Impuls übertragen.
Allgemeiner ausgedrückt kann bei der Erfindung ein n × y Gbit/s Signal S verwendet werden, aus welchem m Teilsignale S1, S2, ..., Sm mit jeweils einer Datenrate von (n × y) / m Gbit/s extrahiert werden.
Um aus dem (höherratigen) Gesamt-Signal S jeweils ein gewünschtes (niederratiges) Teil-Signal S1, S2, S3, S4 (hier: das RZ-Signal S2) zu extrahieren (und um optional an dessen Stelle ein anderes Signal S_AD _D in die Glasfaserleitung 1 einzuspeisen), ist die Glasfaserleitung 1 wie in 2 gezeigt an eine Signalextrahier-/Signalzufuhreinrichtung 3 angeschlossen.
Diese weist eine erste optische Koppeleinrichtung 10, einen Impulsgenerator 12, eine optische Verzögerungseinrichtung 11, eine Frequenzverschiebungseinrichtung 13, eine Filtereinrichtung 14, sowie – optional – eine zweite optische Koppeleinrichtung 16, und eine zweite optische Verzögerungseinrichtung 15 auf.
Der Impulsgenerator 12 erzeugt eine aus mehreren, periodisch aufeinanderfolgenden optischen Impulsen M1, M2 bestehende Impulsfolge M, deren Periodizität der Periodizität der o.g.
Zeitschlitze 2a, 2b, 2c, 2d entspricht. Mit anderen Worten ist der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden, von dem Impulsgenerator 12 erzeugten Impulsen M1, M2 genauso groß, wie der zeitliche Abstand zwischen zwei jeweils dem gleichen, zu extrahierenden RZ-Signal S2 zugeordneten, aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen 2b.
Die Impulsdauer T_FWH _M (volle Halbwertsbreite) der von dem Impulsgenerator 12 erzeugten Impulse M1, M2 ist relativ kurz, und entspricht ungefähr der Impulsdauer der im (Gesamt-) Signal S enthaltenen Impulse I1, I2, I3, I4 bzw. ist kleiner als diese. Des weiteren weisen die von dem Impulsgenerator 12 erzeugten Impulse M1, M2 eine relativ hohe Spitzenleistung P, sowie relativ steile Anstiegs- und Rückflanken auf, und haben eine Mittenfrequenz, die größer ist als diejenige der im (Gesamt-)Signal S enthaltenen Impulse I1, I2, I3, I4.
Das vom Impulsgenerator 12 erzeugte Impulssignal wird in eine Glasfaserleitung 4 eingespeist, und über diese der optischen Verzögerungseinrichtung 11 zugeführt. Das verzögerte Impulssignal wird dann über eine Glasfaserleitung 8 der optischen Koppeleinrichtung 10 zugeführt, und dort mit dem über die Glasfaserleitung 1 zugeführten Signal S gemischt.
Die zeitliche Verzögerung Δt, mit der die Verzögerungseinrichtung 11 die vom Impulsgenerator 12 erzeugten Impulse M1, M2 beaufschlagt, ist so gewählt, dass – wie in 2, links unten dargestellt – die Impulse M1, M2 nach der Mischung mit dem Signal S in dem Zeitfenster 2b desjenigen RZ-Signals S2 liegen, das aus dem (Gesamt-)Signal S extrahiert werden soll. Dabei ist – wiederum gemäß 2, links unten – der von dem Impulsgenerator 12 erzeugte Impuls M1 derart zeitlich nach hinten (bei einem alternativen Ausführungsbeispiel: nach vorne) gegenüber dem zu extrahierenden Impuls I2 verschoben, dass der vom Impulsgenerator 12 erzeugte Impuls M1 die abfallende Flanke (bei einem alternativen Ausführungsbeispiel: die ansteigende Flanke) des zu extrahierenden Impulses I2 überlagert. Zur Einstellung der zeitlichen Verzögerung Δt, mit der die Verzögerungseinrichtung 11 die vom Impulsgenerator 12 erzeugten Impulse M1, M2 beaufschlagt wird der Verzögerungsein- richtung 11 von einer (nicht gezeigten) Steuereinrichtung ein entsprechendes Zeitverzögerungs-Steuersignal zugeführt.
Das – aus dem verzögerten Impulssignal und dem über die Glasfaserleitung 1 zugeführten Signal S bestehende – gemischte Signal wird dann von der optischen Koppeleinrichtung 10 an die Frequenzverschiebungseinrichtung 13 zugeführt.
Diese ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel im Form einer Glasfaserleitung ausgeführt, die eine relativ niedrige Dispersion aufweist.
In der Frequenzverschiebungseinrichtung 13 kommt es aufgrund der Überlagerung der vom Impulsgenerator 12 erzeugten Impulse M1, und der dem zu extrahierenden Signal S2 zugeordneten Impulse I2 – beruhend auf Kreuzphasenmodulationsprozessen – zu einer Frequenzverschiebung Δν des zu extrahierenden Signals S2. Demgegenüber bleibt die Frequenz derjenigen (Teil-) Signale S1, S3, S4, die nicht aus dem (Gesamt-) Signal extrahiert werden sollen, im wesentlichen unverändert.
Die Größe der Frequenzverschiebung Δν kann gemäß G.P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, Academic Press, San Diego 1995, S. 281 vereinfacht mit Hilfe der folgenden Formel beschrieben werden: Δν = 0.53 γ P L/TFWHM (Formel (1))
Dabei ist – wie oben erläutert – P die Spitzenleistung der vom Impulsgenerator 12 erzeugten Impulse M1, T_FWHM deren Impulsdauer (volle Halbwertsbreite), L die Propagationslänge der Frequenzverschiebungseinrichtung 13, und γ deren nichtlinearer Parameter.
Das von der Frequenzverschiebungseinrichtung 13 erzeugte Signal wird der Filtereinrichtung 14, und dort gemäß 3 zwei Bandpassfiltern 17, 18 zugeführt. Das erste Filter 17 läßt Signale mit Frequenzen passieren, die ungefähr im Bereich der Mittenfrequenz der ursprünglich im (Gesamt-) Signal S enthaltenen Impulse I1, I2, I3, I4 liegen (d.h. die nicht zu extrahierenden (Teil-) Signale S1, S3, S4), und filtert Signale heraus, die bei entsprechend höheren und niedrigeren Frequenzen liegen, d.h. auch die wie oben erläutert frequenzverschobenen Impulse I2 des zu extrahierenden (Teil-) Signals S2.
Demgegenüber läßt das zweite Filter 18 Signale bei Frequenzen passieren, die ungefähr im Bereich der Mittenfrequenz des frequenzverschobenen Impulses I2 liegen (d.h. das zu extrahierende (Teil-) Signal S2), und filtert Signale heraus, die bei entsprechend höheren und niedrigeren Frequenzen liegen (d.h. auch die den nicht zu extrahierenden (Teil-) Signalen zugeordneten Impulse I1, I3, I4).
Wie oben erläutert weisen die vom Impulsgenerator 12 erzeugten Impulse M1, M2 eine Mittenfrequenz auf, die größer oder kliener ist als diejenige der Impulse I1, I2, I3, I4 des (Gesamt-) Signals S, so dass die Impulse M1, M2 von beiden Filtern 17, 18 herausgefiltert werden.
Das vom ersten Bandpassfilter 17 auf einer Glasfaserleitung 5 ausgegebene Signal S_EXPRESS entspricht somit dem in 1a gezeigten (Gesamt-) Signal S, ohne das (Teil-) Signal S2. Demgegenüber entspricht das vom zweiten Bandpassfilter 18 auf einer Glasfaserleitung 6 ausgegebene Signal S_DROP dem in 1a gezeigten, jedoch um Δν frequenzverschobenen (Teil-)Signal S2.
Das vom ersten Bandpassfilter 17 ausgegebene Signal S_EX _P _RESS wird dann über die Glasfaserleitung 5 der optischen Koppeleinrichtung 16 zugeführt, und dort – optional – mit einem dem Signal S_EXPRESS anstelle des extrahierten (Teil-) Signals S2 zuzuführenden (neuen) Teil-Signal S_ADD gemischt.
Das (neue) Teil-Signal S_ADD wird – vor der Mischung mit dem Signal S_EXPRESS – zunächst der optischen Verzögerungseinrichtung 15 zugeführt, die das verzögerte (neue) Teil-Signal S_ADD dann über die Glasfaserleitung 9 an die optische Koppeleinrichtung 16 weiterleitet. Die zeitliche Verzögerung Δt', mit der die Verzögerungseinrichtung 15 die im (neuen) Teil-Signal S_ADD enthaltenen Impulse I2' beaufschlagt, ist so gewählt, dass – wie in 2, rechts oben dargestellt – in dem von der Koppeleinrichtung 16 über eine Glasfaserleitung 7 ausgegebenen Signal S_OUT die Impulse I2' in dem Zeitfenster 2b liegen, welches ursprünglich dem aus dem Signal S extrahierten (Teil-)Signals S2 zugeordnet war.
In 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Signalextrahier-/Signalzufuhreinrichtung 103 gezeigt, an die eine der in 1a, 1b gezeigten Glasfaserleitung 1 entsprechende Glasfaserleitung 101 angeschlossen ist.
Die Signalextrahier-/Signalzufuhreinrichtung 103 weist eine erste optische Koppeleinrichtung 110, eine Sendeeinrichtung 112, eine Mustererzeugungseinrichtung 121, ein Dispersionselement 119, eine Leistungsregelungseinrichtung 120, eine optische Verzögerungseinrichtung 111, eine Frequenzverschiebungseinrichtung 113, eine Filtereinrichtung 114, sowie – optional – eine zweite optische Koppeleinrichtung 116, und eine zweite optische Verzögerungseinrichtung 115 auf.
Die Sendeeinrichtung 112 sendet – gemäß der von der Mustererzeugungseinrichtung gelieferten Bitfolge (hier: "11110000") – eine aus mehreren, periodisch aufeinanderfolgenden, identischen optischen Impulsen M1 bestehende Impulsfolge M aus.
Die von der Sendeeinrichtung 112 ausgesendeten Impulse M1 haben eine Wellenlänge (hier: 1300 nm), die kleiner ist, als die Wellenlänge der im (Gesamt-) Signal S enthaltenen Impulse I1, I2, I3, I4, M2 (hier: 1550 nm). Die Wellenlängen können im Prinzip beliebig groß gewählt werden, und sollten voneinander verschieden sein.
Die Impulse M1 sind im wesentlichen rechteckförmig. Die Impulsdauer T der Impulse M1 ist relativ lang, und entspricht gemäß 1a und 5 der aufaddierten Dauer von vier aufeinanderfolgenden im (Gesamt-) Signal S enthaltenen Zeitschlitzen 2a, 2b, 2c, 2d (d.h. der Bitdauer T des zu extrahierenden (Teil-) Signals S2). Mit anderen Worten ist der zeitliche Abstand T zwischen dem Beginn der ansteigenden und dem Ende der abfallenden Flanke der von der Sendeeinrichtung 112 ausgesendeten Impulsen M1 ungefähr so groß, wie der zeitliche Abstand zwischen zwei jeweils dem gleichen, zu extrahierenden (Teil-) Signal S2 zugeordneten, aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen 2b, 2b'.
Die von der Sendeeinrichtung 112 ausgesendeten Impulsen M1 werden dann nacheinander dem zur Einstellung der Flankensteilheit dienenden Dispersionselement 119 (hier einem Faser), und dann der Leistungsregelungseinrichtung 120 zugeführt, mit welcher die Leistung der Impulse M1 eingestellt wird.
Das von der Leistungsregelungseinrichtung 120 ausgegebene Impulssignal wird daraufhin der optischen Verzögerungseinrichtung 111 zugeführt, und das verzögerte Impulssignal M über eine Glasfaserleitung 108 an die optischen Koppeleinrichtung 110 weitergeleitet. Dort wird das verzögerte Impulssignal M mit dem über die Glasfaserleitung 101 zugeführten (Gesamt-) Signal S gemischt.
Die zeitliche Verzögerung Δt, mit der die Verzögerungseinrichtung 110 die von der Sendeeinrichtung 112 ausgesendeten Impulse M1 beaufschlagt, ist so gewählt, dass gemäß 5 die ansteigende Flanke des Impulses M1 nach der Mischung mit dem Signal S in einem ersten Zeitfenster 2b desjenigen Teil-Signals S2 liegt, das aus dem (Gesamt-) Signal S extrahiert werden soll, und die absteigende Flanke des Impulses M1 in einem zweiten, auf das erste Zeitfenster 2b folgenden Zeitfenster 2b' des gleichen (Teil-) Signals S2. Dabei ist ent sprechend wie in 5 dargestellt der von der Sendeeinrichtung 112 ausgesendeten Impuls M1 derart zeitlich gegenüber dem zu extrahierenden Impuls I2 eingestellt, dass die ansteigende Flanke des von der Sendeeinrichtung 112 ausgesendeten Impuls M1 die abfallende Flanke des zu extrahierenden Impulses I2 überlagert (und die abfallende Flanke des von der Sendeeinrichtung 112 ausgesendeten Impulses M1 die ansteigende Flanke eines nächsten, zu extrahierenden Impulses I2').
Zur Einstellung der zeitlichen Verzögerung Δt, mit der die Verzögerungseinrichtung 111 die von der Sendeeinrichtung 112 ausgesendeten Impulse M1 beaufschlagt wird der Verzögerungseinrichtung 11 von einer (nicht gezeigten) Steuereinrichtung ein entsprechendes Zeitverzögerungs-Steuersignal zugeführt. Auf ähnliche Weise liefert die Steuereinrichtung (zur Einstellung der Flankensteilheit) ein Flanken-einstellungs-Steuersignal an das Dispersionselement 119, und (zur Einstellung der Leistung) ein Leistungseinstellungs-Steuersignal an die Leistungsregelungseinrichtung 120 (und zwar derart, dass die Spitzenleistung P der Impulse M1 relativ hoch, und die Flanken der Impulse M1 relativ steil sind).
Wie oben erläutert wird in der Koppeleinrichtung 110 das von der optischen Verzögerungseinrichtung 111 erzeugte Signal mit dem über die Glasfaserleitung 101 zugeführten (Gesamt-) Signal S gemischt, und dann das gemischte Signal der Frequenzverschiebungseinrichtung 113 zugeführt. Diese ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel im Form eines nichtlinearen SOA (Semiconductor Optical Amplifier bzw. Optischer Halbleiterverstärker) ausgeführt.
In der Frequenzverschiebungseinrichtung 113 kommt es aufgrund der Überlagerung der von der Sendeeinrichtung 112 ausgesendeten Impulse M1, und der dem zu extrahierenden Signal S2 zugeordneten Impulse I2 – beruhend auf Kreuzphasenmodulationsprozessen – zu einer Frequenzverschiebung Δν des zu extrahierenden Signals S2. Demgegenüber bleibt die Frequenz derjenigen (Teil-) Signale S1, S3, S4, die nicht aus dem (Gesamt-) Signal extrahiert werden sollen, im wesentlichen unverändert. Die Größe der Frequenzverschiebung Δν kann ähnlich wie oben erläutert in einer der o.g. Formel (1) gemäß Agraval entsprechenden Formel abgeschätzt werden. Aufgrund der hohen Nichtlinearitäten des SOAs können bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel besonders hohe Frequenzverschiebungen erreicht werden.
Das von der Frequenzverschiebungseinrichtung 113 erzeugte Signal wird der Filtereinrichtung 114 zugeführt, genauer: zum einen dem in der Filtereinrichtung 114 vorgesehenen Bandpassfilter 117, sowie zum anderen dem in der in der Filtereinrichtung 114 vorgesehenen Bandsperrenfilter 118.
Das Bandpassfilter 117 läßt Signale mit Wellenlängen passieren, die ungefähr bei 1550 nm ± 1nm liegen (d.h. im Bereich der Wellenlänge von 1550 nm der nicht zu extrahierenden (Teil-) Signale S1, S3, S4), und filtert Signale heraus, die bei entsprechend höheren und niedrigeren Wellenlängen liegen, d.h. auch die wie oben erläutert frequenzverschobenen Impulse I2 des zu extrahierenden (Teil-) Signals S2, sowie die von der Sendeeinrichtung 112 ausgesendeten Impulse M1 (deren Wellenlänge wie oben erläutert beispielsweise bei ca. 1300 nm liegt).
Da die Impulse I2 des zu extrahierenden (Teil-) Signals S2 gemäß 5 abwechselnd bei steigenden und fallenden Impulsflanken mit den Impulsen M1 überlagert werden, hat die o.g. Frequenzverschiebung Δν abwechselnd verschiedene Vorzeichen (d.h. es kommt abwechelnd zu einer Frequenzerhöhung, und zu einer Frequenzverringerung der Impulse I2).
Deshalb wird gemäß 4 zum Herausfiltern des zu extrahierenden (Teil-) Signals S2 statt einem Bandpassfilter das o.g. Bandsperrenfilter 118 verwendet. Dieses weist zwei Frequenzsperrbereiche auf:
Zum einen sperrt das Bandsperrenfilter 118 Signale mit Wellenlängen, die ungefähr bei 1550 nm ± 1nm liegen (d.h. im Bereich der Wellenlänge der nicht zu extrahierenden (Teil-) Signale S1, S3, S4), und zum anderen Signale mit Wellenlängen, die ungefähr bei 1300 nm ± 1nm liegen (d.h. im Bereich der Wellenlänge der von der Sendeeinrichtung 112 ausgesendeten Impulse M1).
Das vom Bandpassfilter 117 auf einer Glasfaserleitung 105 ausgegebene Signal S_EXPRESS entspricht dem in 1a gezeigten (Gesamt-) Signal S, ohne das (Teil-) Signal S2. Demgegenüber entspricht das vom Bandsperrenfilter 118 auf einer Glasfaserleitung 106 ausgegebene Signal S_D _ROP dem in 1a gezeigten, jedoch um ± Δν frequenzverschobenen (Teil-)Signal S2.
Das vom Bandpassfilter 117 ausgegebene Signal S_EXPRESS wird dann über eine Glasfaserleitung 105 der optischen Koppeleinrichtung 116 zugeführt, und dort – optional – entsprechend der Darstellung zum in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem dem Signal S_EXPRESS anstelle des extrahierten (Teil-) Signals S2 zuzuführenden (neuen) Teil-Signal S_ADD gemischt.
Das (neue) Teil-Signal S_ADD wird – vor der Mischung mit dem Signal S_EXPRESS – zunächst der optischen Verzögerungseinrichtung 115 zugeführt, die das verzögerte (neue) Teil-Signal S_ADD dann über die Glasfaserleitung 109 an die optische Koppeleinrichtung 116 weiterleitet. Die zeitliche Verzögerung Δt', mit der die Verzögerungseinrichtung 115 die im (neuen) Teil-Signal S_ADD enthaltenen Impulse I2' beaufschlagt, ist so gewählt, dass – wie in 4, rechts oben dargestellt – im von der Koppeleinrichtung 116 über eine Glasfaserleitung 107 ausgegebenen Signal S_OUT die Impulse I2' in dem Zeitfenster 2b liegen, welches ursprünglich dem aus dem Signal S extrahierten (Teil-)Signal S2 zugeordnet war.

Claims

Vorrichtung (3, 103) zum Extrahieren eines optischen Teilsignals (S2) aus einem optischen Gesamtsignal (S), welches mehrere per Zeitmultiplex übertragene optische Teilsignale (S1, S2) enthält, und bei der dem zu extrahierenden Teilsignal (S2) ein weiteres Signal (M) überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (3) eine Frequenzverschiebungseinrichtung (13) aufweist, welche so ausgestaltet ist, dass mit ihr selektiv die Frequenz des zu extrahierenden Teilsignals (S2) verschiebbar ist, wobei die Frequenzverschiebung auf der sich aufgrund der selektiven Überlagerung des zu extrahierenden Teilsignals (S2) mit dem weiteren Signal (M) ausbildenden Kreuzphasenmodulation beruht, so dass das zu extrahierende Teilsignal (S2) dann von einer Extrahiereinrichtung (14, 114) aus dem Gesamtsignal (S) extrahierbar ist.
Vorrichtung (3, 103) nach Anspruch 1, welche eine optische Verzögerungseinrichtung (11) aufweist, mit welcher das weitere Signal (M) vor der Überlagerung variabel verzögert werden kann, so dass hierdurch bestimmt werden kann, welches der im Gesamtsignal (S) enthaltenen Teilsignale (S2) jeweils von der Vorrichtung (3) aus dem Gesamtsignal (S) extrahiert werden soll.
Vorrichtung (3, 103) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Frequenzverschiebungseinrichtung (13) als Glasfaser ausgestaltet ist.
Vorrichtung (3, 103) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welcher die Frequenzverschiebungseinrichtung (13) als SOA (Semiconductor Optical Amplifier) ausgestaltet ist.
Vorrichtung (3, 103) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher das weitere Signal (M) aus Impulsen (M1) besteht, die eine kürzere oder die gleiche Impulsdauer aufweisen, wie die Dauer eines dem zu extrahierenden Teilsignal (S2) zugeordneten Zeitschlitzes (2a).
Vorrichtung (3, 103) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher das weitere Signal (M) aus Impulsen (M1) besteht, die eine längere Impulsdauer aufweisen, als die Dauer eines dem zu extrahierenden Teilsignal (S2) zugeordneten Zeitschlitzes (2a).
Vorrichtung (3, 103) nach Anspruch 6, bei welcher die ansteigende Flanke mindestens eines der Impulse (M1) in dem dem zu extrahierenden Teilsignal (S) zugeordneten Zeitschlitz (2b) liegt.
Vorrichtung (3, 103) nach Anspruch 7, bei welcher die abfallende Flanke des Impulses (M1) in einem weiteren dem zu extrahierenden Teilsignal (S) zugeordneten Zeitschlitz (2b') liegt.
Vorrichtung (3, 103) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Extrahiereinrichtung (14) ein Bandpassfilter (18) aufweist.
Vorrichtung (103) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Extrahiereinrichtung (114) ein Bandsperrenfilter (118) aufweist.
Vorrichtung (3, 103) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welcher das weitere Signal (M) eine Mittenfrequenz aufweist, welche von derjenigen des Gesamtsignals (S) verschieden ist.
Vorrichtung (3, 103) nach einem der Ansprüche 4 bis 11, welche eine Einrichtung (119) aufweist, mit welcher die Steilheit der Flanken der Impulse (M1) veränderbar ist.
Vorrichtung (3, 103) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, welche ein weiteres Bandpassfilter (17, 117) aufweist, welches so ausgestaltet ist, dass es für das frequenzverschobene, zu extrahierende Teilsignal (S2) sperrend, und für eines oder mehrere der sonstigen im Gesamtsignal (S) enthaltenen Teilsignale (S1, S3, S4) durchlässig ist.
Verfahren zum Extrahieren eines optischen Teilsignals (S2) aus einem optischen Gesamtsignal (S), welches mehrere per Zeitmultiplex übertragene optische Teilsignale (S1, S2) enthält, bei dem dem zu extrahierenden Teilsignal (S2) ein weiteres Signal (M) überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritt aufweist: – Selektives Verschieben der Frequenz des zu extrahierenden Teilsignals (S2), so dass das zu extrahierende Teilsignal (S2) dann von einer Extrahiereinrichtung (14, 114) aus dem Gesamtsignal (S) extrahierbar ist, wobei die Frequenzverschiebung auf der durch die selektive Überlagerung des zu extrahierenden Teilsignals (S2) mit einem weiteren Signal (M) hervorgerufenen Kreuzphasenmodulation beruht.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das weitere Signal (M) vor der Überlagerung derart verzögert wird, dass hierdurch bestimmt wird, welches der im Gesamtsignal (S) enthaltenen Teilsignale (S2) jeweils aus dem Gesamtsignal (S) extrahiert werden soll.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei das weitere Signal (M) aus Impulsen (M1) besteht, die eine kürzere oder die gleiche Impulsdauer aufweisen, wie die Dauer eines dem zu extrahierenden Teilsignal (S2) zugeordneten Zeitschlitzes (2a).
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei das weitere Signal (M) aus Impulsen (M1) besteht, die eine längere Im pulsdauer aufweisen, als die Dauer eines dem zu extrahierenden Teilsignal (S2) zugeordneten Zeitschlitzes (2a).
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die ansteigende Flanke mindestens eines der Impulse (M1) in dem dem zu extrahierenden Teilsignal (S) zugeordneten Zeitschlitz (2b) liegt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die abfallende Flanke des Impulses (M1) in einem weiteren dem zu extrahierenden Teilsignal (S) zugeordneten Zeitschlitz (2b') liegt.