DE10149430B4

DE10149430B4 - Verfahren zum Demultiplexieren eines Datenstroms, insbesondere eines optischen Datenstroms

Info

Publication number: DE10149430B4
Application number: DE10149430A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Leich
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2001-10-06
Filing date: 2001-10-06
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2021-10-07
Also published as: DE10149430A1; WO2003034629A1

Abstract

Verfahren zum Demultiplexieren eines Datenstroms, der sich aus einer Vielzahl von aufeinander folgenden Einzelimpulsen (9) mit einer sich über die Pulsdauer ändernden Momentanfrequenz zusammen setzt, bei dem eine Folge von ersten Einzelimpulsen (13) durch Einsatz eines in der Mittenfrequenz durchstimmbaren Filters (11, 28, 42) mit einer geringeren Bandbreite als die ersten Einzelimpulse (13) aus dem Datenstrom selektiert wird, indem die Mittenfrequenz des Filters (11, 28, 42) in Synchronisation mit den ersten Einzelimpulsen (13) entsprechend ihrer Momentanfrequenz über die Pulsdauer der Einzelimpulse (13) verändert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Demultiplexieren eines Datenstroms, insbesondere eines optischen Datenstroms, der sich aus einer Vielzahl von aufeinander folgenden Einzelimpulsen mit einer sich über die Pulsdauer ändernden Momentanfrequenz zusammensetzt.
In vielen technischen Bereichen, insbesondere der Nachrichtentechnik, ist die Übertragung von Datenströmen mit sehr hohen Datenraten erforderlich. Die zunehmende Bedeutung der digitalen Übertragungstechnik für Nachrichtenverbindungen verstärkt den Trend zum Zeitmultiplex. Gerade optische Übertragungssysteme spielen in diesem Zusammenhang aufgrund ihrer großen Übertragungsbandbreite eine wesentliche Rolle. In Entwicklung befindliche faseroptische Übertragungssysteme für mittlere und große zu überbrückende Distanzen beinhalten zwei Prinzipien zur Erzielung hoher Transportkapazitäten. Zum einen wird das so genannte Frequenzmultiplexverfahren (FDM – Frequency Division Multiplex) eingesetzt, bei dem unterschiedliche Kanäle mit unterschiedlichen Wellenlängen zur Übertragung in einer Faser zusammengefasst werden. Zum anderen wird das Zeitmultiplexverfahren (TDM – Time Division Multiplex) eingesetzt, um die Datenrate eines einzelnen optischen Kanals zu erhöhen. Diese Erhöhung der Datenrate eines einzelnen Kanals bedingt jedoch entsprechend schnelle elektronische Schaltkreise, welche die im optischen Kanal vorhandene Datenrate bereits verarbeiten können.
Bekannte Verfahren zur optischen Signalverarbeitung bereiten sowohl hinsichtlich ihrer Stabilität im praktischen Betrieb als auch hinsichtlich der hohen Herstellungskosten für die einzelnen Komponenten Probleme. Während sich für Übertragungsraten von über 40 Gbit/s auf der Seite des Senders die passive optische Multiplexierung als vorläufig günstigste Lösung anbietet, besteht auf der Empfangsseite aus ökonomischen Gründen die Notwendigkeit, das optische Signal nach der direkten Umsetzung in ein elektrisches Signal auf elektronischem Wege in mehrere Kanäle zu demultiplexieren. Die maximal übertragbare Datenrate hängt dabei jedoch von der Geschwindigkeit der elektronischen Schaltung zum Demultiplexieren ab. Extrem schnelle und komplexe elektronische Schaltungen sind teuer und daher im praktischen Einsatz lediglich für Spezialanwendungen geeignet.

Aus der US 6204944 B1 ist ein Verfahren zum Demultiplexieren eines optischen Datenstroms bekannt, das nur optische Komponenten erfordert. Die Einzelimpulse des optischen Datenstroms werden hierbei in einem optischen Kerr-Medium mit synchronisierten Kontroll-Impulsen überlagert, die einen linearen Chirp aufweisen. Bei räumlicher und zeitlicher Überlagerung erfolgt durch eine Kreuzphasen-Modulation im Kerr-Medium eine frequenzabhängige Modulation der Intensität der Kontroll-Impulse, die eine anschließende frequenzselektive Aufspaltung in einzelne Kanäle ermöglicht.

Aus I. D. Phillips et. al., "Simultaneous demultiplexing, data regeneration, and clock recovery with a single semiconductor optical amplifier-based nonlinear-optical loop mirror", Optics Letters, Vol. 22, Number 17, September 1997, pp. 1326–1328, ist ein Verfahren zum Demultiplexieren eines optischen Datenstroms mit einer Datenrate von 10 Gbit/s bekannt, bei dem ein auf einem optischen Halbleiterverstärker basierender NOLM (Nonlinear Optical Loop Mirror) zum Demultiplexieren und zur Datenextrahierung eingesetzt wird. Ein derartiger Aufbau ist jedoch relativ kompliziert und umständlich, so dass er derzeit nur im Labormaßstab einsetzbar ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum Demultiplexieren eines Datenstroms anzugeben, das sehr hohe Datenraten im Datenstrom ermöglicht und keine schnelle und komplexe elektronische Schaltung erfordert.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe wird mit den Verfahren gemäß Patentanspruch 1 bzw. 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verfahren sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei dem vorliegenden Verfahren zum Demultiplexieren eines Datenstroms, der sich aus einer Vielzahl von aufeinander folgenden Einzelimpulsen mit einer sich über die Pulsdauer ändernden Momentanfrequenz zusammensetzt, wird eine Folge von ersten Einzelimpulsen durch Einsatz eines in der Mittenfrequenz durchstimmbaren Filters selektiert, der eine geringere Frequenzbandbreite als die ersten Einzelimpulse aufweist. Die Selektion erfolgt, indem die Mittenfrequenz des Filters in Synchronisation mit den ersten Einzelimpulsen entsprechend ihrer Momentanfrequenz über die Pulsdauer der Einzelimpulse verändert wird. Bei dem Datenstrom kann es sich hierbei bspw. um einen optischen oder einen elektrischen Datenstrom handeln. Das entsprechende Filter ist daher in den letztgenannten Fällen entweder ein optisches oder ein elektrisches Filter. Selbstverständlich ist das vorliegende Verfahren auch für andere Datenströme, bspw. im Hochfrequenz- oder Mikrowellenbereich, geeignet, bei denen sich die Momentanfrequenz der Einzelimpulse über die Pulsdauer. ändert. Dies ist vor allem bei Übertragung des Datenstroms über ein dispersives Medium der Fall.

In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein optischer Datenstrom, der sich aus einer Vielzahl von aufeinander folgenden optischen Einzelimpulsen mit einer sich über die Pulsdauer ändernden Momentanfrequenz zusammensetzt, mit einem in der Zentralfrequenz durchstimmbaren Laserstrahl überlagert und anschließend einer optoelektronischen Wandlung unterzogen. Die Zentralfrequenz des Laserstrahls wird dabei in Synchronisation mit einer zu selektierenden Folge von ersten optischen Einzelimpulsen in Abhängigkeit von ihrer Momentanfrequenz über die Pulsdauer der Einzelimpulse verändert, um einen elektrischen Datenstrom mit den ersten optischen Einzelimpulsen entsprechenden ersten elektrischen Einzelimpulsen zu erhalten, die eine über die Pulsdauer konstante Momentanfrequenz aufweisen. Bei dieser alternativen Ausgestaltung werden die ersten elektrischen Einzelimpulse durch Einsatz eines Filters aus dem elektrischen Datenstrom selektiert, der eine geringere Bandbreite als die ersten elektrischen Einzelimpulse aufweist.

Beiden Ausgestaltungen des Verfahrens liegt somit der gemeinsame Gedanke zugrunde, die sich über die Pulsdauer der Einzelimpulse ändernde Momentanfrequenz für die Selektion der Einzelimpulse auszunutzen. Das hierfür erforderliche Filter muss eine geringere Bandbreite als die Bandbreite der Einzelimpulse aufweisen. Vorzugsweise ist diese Bandbreite des Filters annähernd gleich oder kleiner als eine aus der Pulsdauer der ersten Einzelimpulse unter der Annahme einer Bandbreitebegrenzung berechenbaren Bandbreite. Diese Bandbreite ergibt sich bspw. bei gaußförmigen Einzelimpulsen aus der Beziehung Δυ × Δt ≤ 0,44. Bei anderen Pulsformen ergeben sich entsprechend andere Werte, die der Fachmann aus der Literatur entnehmen kann.

Während bei den bisher eingesetzten optischen Übertragungstechniken Signalverzerrungen, die durch den von der Wellenlänge abhängigen Brechungsindex des Übertragungsmediums entstehen, möglichst perfekt kompensiert werden müssen, nutzt das vorliegende Verfahren gerade diese Signalverzerrungen für die Demultiplexierung aus. Die vom Sender des Datenstroms ausgesendeten Impulse unterliegen in einem dispersiven Übertragungsmedium aufgrund der Wellenlängenabhängigkeit des Brechungsindex einer linearen Verzerrung, die einen dominanten Beitrag zur Signalverzerrung, insbesondere zur zeitlichen Verbreiterung der Einzelimpulse, liefert. Um Einzelimpulse von benachbarten Einzelimpulsen am Empfänger noch unterscheiden zu können, müssen diese einen ausreichenden zeitlichen Abstand voneinander aufweisen, so dass die mögliche Datenrate und/oder die Länge des Übertragungsweges hierdurch begrenzt sind. Diese Begrenzung tritt beim Einsatz des vorliegenden Verfahrens nicht auf. Durch die erfindungsgemäße Demultiplexierung können die dispersiv verzerrten Einzelimpulse auch bei erheblicher zeitlicher Überlagerung am Empfänger noch voneinander getrennt werden. Das vorliegende Verfahren ermöglicht somit eine höhere Datenrate und längere Übertragungswege ohne Einsatz von Zwischenumsetzern als bisherige Verfahren. Für die Realisierung dieser hohen Datenraten ist auch keine komplexe und schnelle elektronische Schaltung erforderlich.

Das Verfahren lässt sich bspw. auf optische Datenströme anwenden, wie sie über Lichtwellenleiter übertragen werden. Hierbei wird als durchstimmbares Filter vorzugsweise ein Fabry-Perot-Etalon mit einer Kavität aus einem elektrooptischen Material eingesetzt. Durch geeignete, bspw. sägezahnförmige, Ansteuerung des elektrooptischen Materials kann die Verstimmung der Mittenfrequenz dieses Filters in Synchronisation mit der zu selektierenden Folge von Einzelimpulsen sowie deren Momentanfrequenz realisiert werden. Das elektrooptische Material kann hierbei bspw. aus Lithiumniobat bestehen. Die Kavität dieses Interferometers kann jedoch auch in Form eines dem Modenfeld der anzuschließenden Faser angepassten Wellenleiters ausgeführt sein. Dieser kann außer in einem klassischen elektrooptischen Material bspw. auch in InP/InGaAsP ausgeführt sein.

Grundsätzlich eignet sich jedes hinreichend schnell und präzise in seiner Mittenfrequenz abstimmbare optische Filter für die erfindungsgemäße Demultiplexierung eines optischen Datenstroms. Hierzu zählen auch optische Filter, welche nach einem anderen als dem im Fabry-Perot-Etalon angewendeten Prinzip arbeiten. Letzteres findet ebenfalls in resonanten optischen Halbleiterverstärkern Anwendung, welche durch Variierung der Stromzufuhr sehr gut in ihrem Verstärkungsprofil beeinflussbar sind, so dass sie die gewünschte Filterwirkung aufweisen. Entsprechend schmale Maxima der Verstärkung können sowohl zur Signalverstärkung als auch zur Ausfilterung eines bestimmten Signals bzw. Einzelimpulses dienen.

In einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird ein Fabry-Perot-Etalon mit einer Kavität aus einem derartigen optischen Halbleiterverstärker eingesetzt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird ein optischer Datenstrom, der sich aus einer Vielzahl von aufeinander folgenden optischen Einzelimpulsen mit einer sich über die Pulsdauer ändernden Momentanfrequenz zusammensetzt, mit einem Laserstrahl fester Frequenz überlagert und anschließend optoelektronisch in einen elektrischen Datenstrom gewandelt. Durch geeignete Wahl der Wellenlänge des Lasers wird auf diese Weise ein elektrischer Datenstrom erhalten, der den ersten optischen Einzelimpulsen entsprechende erste elektrische Einzelimpulse mit einer über die Pulsdauer sich ändernden Momentanfrequenz aufweist. Die ersten elektrischen Einzelimpulse werden dann mit Hilfe eines in der Mittenfrequenz durchstimmbaren Filters mit einer geringeren Bandbreite als die elektrischen Einzelimpulse aus dem elektrischen Datenstrom selektiert, indem die Mittenfrequenz des Filters in Synchronisation mit den ersten Einzelimpulsen entsprechend ihrer Momentanfrequenz über die Pulsdauer der Einzelimpulse verändert wird.

Diese Technik der Umsetzung des optischen Datenstroms in einen elektrischen Datenstrom ist aus dem Gebiet der kohärenten optischen Übertragungssysteme bekannt. Die Überlagerung mit dem Laserstrahl erfolgt bei diesem Verfahren wie auch bei der Alternative mit dem durchstimmbaren Laser beispielsweise durch Einsatz eines faseroptischen Kopplers.

Das Grundprinzip des vorliegenden Verfahrens wird nachfolgend nochmals anhand eines optischen Datenstroms in einer Lichtleitfaser exemplarisch erläutert. Es versteht sich von selbst, dass sich die hier dargestellten Verhältnisse ohne weiteres auch auf andere Datenströme mit entsprechender dispersiver Verzerrung der Einzelimpulse übertragen lässt. Bei bekannten optischen Übertragungssystemen besteht der Datenstrom aus einer Vielzahl aufeinander folgender optischer Einzelimpulse, die am Eingang der Faser eine annähernd gaußsche Form mit einer Pulsdauer von 25 ps aufweisen. Aufgrund des Zeit-Bandbreite-Produktes von etwa 0,44 weisen derartige Einzelimpulse eine Bandbreite von 17,7 GHz auf. Dies entspricht bei einer Zentralwellenlänge der Einzelimpulse von 1500 nm einer Linienbreite von etwa 0,132 nm. Nach einer Strecke von 400 km durch die Lichtleitfaser beträgt aufgrund der chromatischen Dispersion einer handelsüblichen optischen Faser die Dauer der übertragenen Impulse 382 ps. Die neue Pulsdauer würde einer Bandbreite von etwa 1,15 GHz entsprechen, falls lokal ein Impuls mit dieser Pulsdauer von 382 ps generiert und untersucht werden würde. Die optische Bandbreite des übertragenden Impulses bleibt jedoch erhalten und äußert sich in einer Änderung der optischen Momentanfrequenz über der Pulsdauer (Chirp). Ein optisches Filter, welches die Mittenfrequenz im Rahmen der optischen Bandbreite des übertragenen Impulses mit einer der Dauer dieses Impulses entsprechenden Geschwindigkeit durchstimmbar ist, bewirkt bei synchronisierter Ansteuerung keine Beeinträchtigung des zeitlichen Verlaufs dieses Impulses, führt jedoch zu einer Isolation dieses Ereignisses von allen gleichartigen Ereignissen, die am Eingang der Faser in unmittelbarer zeitlicher Nachbarschaft stattgefunden haben.

Ein optischer Datenstrom mit hoher Datenrate setzt sich am Eingang der Faserstrecke aus einer Vielzahl zeitlich dicht gestaffelter, sehr kurzer optischer Impulse zusammen, wobei unterschiedlichen Übertragungskanälen entsprechende Folgen optischer Einzelimpulse ineinander verschachtelt sind. Benachbarte optische Impulse werden nach Übertragung in einer langen optischen Faser mit bekannten nicht optischen Mitteln des Standes der Technik kaum mehr zeitlich voneinander zu demultiplexieren sein und sich vielmehr zeitlich überlappen. Ein sich in einem periodischen Rahmen in seiner Mittenfrequenz veränderndes optisches Filter gestattet jedoch die Isolierung einer in einem periodischen Zeitrahmen transportierten Folge von optischen Impulsen und deren anschließende optoelektrische Wandlung mittels relativ schmalbandiger Detektoren und nachgeschalteter Elektronik. Unterschiedliche Folgen von Einzelimpulsen bzw. unterschiedliche Kanäle können hierbei entweder durch Aufspalten des Datenstroms am Empfänger und Anwenden des vorliegenden Verfahrens auf jeden Zweig dieses Datenstroms oder durch Hintereinanderschaltung von auf die jeweiligen Folgen abgestimmten Filtern gemäß dem vorliegenden Verfahren selektiert bzw. demultiplexiert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:

1 ein Beispiel für ein faseroptisches Übertragungssystem sowie die Wirkungsweise des vorliegenden Verfahrens zum Demultiplexieren des optischen Datenstroms;

2 beispielhaft die Frequenz-Zeit-Abhängigkeit aufeinander folgender optischer Einzelimpulse am Eingang einer optischen Übertragungsstrecke;

3 die Frequenz-Zeit-Abhängigkeit der optischen Einzelimpulse der 2 nach Durchlaufen der optischen Übertragungsstrecke;

4 ein Ausführungsbeispiel des vorliegenden Verfahrens, bei dem ein optischer Datenstrom in einen elektrischen Datenstrom umgesetzt wird;

5 beispielhaft die Verzweigung eines optischen Datenstroms in mehrere Teilströme, an denen das vorliegende Verfahren durchführbar ist; und

6 ein Beispiel für eine Ausgestaltung eines Demultiplexiersystems gemäß dem vorliegenden Verfahren, wie es an den einzelnen Teilströmen der 5 einsetzbar ist.

1 zeigt ein Beispiel für ein faseroptisches Übertragungssystem anhand dessen das Grundprinzip des vorliegenden Verfahrens nochmals kurz erläutert wird. Bei diesem faseroptischen Übertragungssystem wird mittels eines optischen Senders 1 ein aus einer beliebigen Folge von optischen Impulsen 3 zusammen gesetztes optisches Signal 5 erzeugt. Der zeitliche Verlauf der einzelnen Impulse ändert sich nach Übertragung dieses Datenstroms durch eine lange optische Faser 7 zu einer Folge einander überlappender zeitlich stark verbreiterter Impulse 9. Mit bekannten Verfahren des Standes der Technik lassen sich die einander überlappenden Impulse 9 am Empfänger nicht mehr voneinander trennen. Beim vorliegenden Verfahren wird jedoch ein synchronisiert in seiner Mittenfrequenz durchstimmbares optisches Filter 11 eingesetzt. Dieses optische Filter 11 wird in seiner Mittenfrequenz über die Pulsdauer der zu selektierenden Impulse entsprechend der Momentanfrequenz dieser Impulse durchgestimmt. Dies muss selbstverständlich in Synchronisation mit den zu selektierenden Impulsen erfolgen. Auf diese Weise lässt sich mit dem Filter 11 eine in ihrer Periode die Dauer der durch Dispersion gedehnten Impulse übersteigende Folge von Impulsen 13 isolieren. Diese isolierte Folge von optischen Impulsen 13 kann wiederum mittels eines optischen Empfängers 15, dessen Detektionsbandbreite lediglich der Periode der Folge von Impulsen 13 entsprechen muss, in ein elektrisches Datensignal 17 umgesetzt werden.
2 zeigt schematisch nochmals die Frequenz-Zeit-Abhängigkeit eines zur Veranschaulichung nur aus 5 Einzelimpulsen zusammen gesetzten Datensignals. Am Eingang der optischen Übertragungsstrecke sind diese Impulse annähernd bandbreitebegrenzt. Nach Durchlaufen der optischen Übertragungsstrecke ergibt sich aufgrund der dominanten linearen Dispersion ein Zusammenhang, wie er schematisch anhand der 3 zu erkennen ist. Hierbei ist deutlich die Verbreiterung der Einzelimpulse 50 aufgrund der sich über die Pulsdauer ändernden Momentanfrequenz zu erkennen. Bei vorherrschender linearer Dispersion ergibt sich ein linearer Verlauf der Frequenz mit der Zeit. Dieses Verhalten von optischen oder Hochfrequenz-Impulsen nach Fortpflanzung in einem dispersiven Medium ist auch unter dem Begriff Chirp bekannt. Ein Einzelimpuls kann beim vorliegenden Verfahren mit einem durchstimmbaren Filter selektiert werden, der eine deutlich geringere Bandbreite als der Einzelimpuls aufweist und dessen Mittenfrequenz, entsprechend der linearen Verschiebung der Momentanfrequenz des Impulses mit der Zeit verändert wird. Bei Einsatz eines Fabry-Perot-Interferometers als optisches Filter, dessen Kavität aus einem elektrooptischen Material besteht, kann eine lineare Änderung der Mittenfrequenz des Filters durch eine sägezahnförmige Steuerspannung am elektrooptischen Material bewirkt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Durchführung des vorliegenden Verfahrens ist in 4 dargestellt. 4 zeigt den Aufbau eines optischen Empfangssystems, wie es von so genannten kohärenten optischen Übertragungssystemen bekannt ist. Hierbei wird ein über einen optischen Wellenleiter 20 empfangener optischer Datenstrom mit starker dispersionsbedingter Verzerrung in einen faseroptischen Koppler 22 geleitet und darin mit dem Licht eines empfängerseitig betriebenen Lasers 24 überlagert. Das optische Summensignal wird dann einer Photodiode 26 zugeführt, in der durch den Detektionsprozess ein im Verhältnis zum optischen Signal nichtlineares elektrisches Signal entsteht. Dieses elektrische Signal bzw. dieser aus dem optischen Datenstrom resultierende elektrische Datenstrom enthält einen spektralen Anteil, dessen Mittenfrequenz der Differenz der Mittenfrequenzen des optischen Datenstroms sowie der Emission des Lasers 24 entspricht. Ein einzelner dispersionsverzerrter Impuls des optischen Datenstroms hinterlässt in dem genannten spektralen Anteil des resultierenden elektrischen Spektrums ein Spektrum, das eine der am Empfangsort messbaren Dauer dieses Impulses entsprechende Breite sowie eine sich über seine Dauer ändernde Mittenfrequenz aufweist. Ein entsprechend in seiner Mittenfrequenz durchstimmbares elektrisches Filter 28 kann zur Isolation dieses Impulses von in unmittelbarer zeitlicher Nachbarschaft gelegenen Impulsen verwendet werden. Das Filter 28 selbst wird über einen Funktionsgenerator 27 angesteuert. Der auf diese Weise selektierte Impuls wird über einen Gleichrichter 29 einer Signalverarbeitung zugeführt.
In einer alternativen Ausführungsform dieses beispielhaften Verfahrens kann die Momentanfrequenz der Emission des Lasers 24 an die momentane Mittenfrequenz des zu selektierenden dispersionsverzerrten Impulses des optischen Datenstroms angepasst werden, um durch Umsetzung in der Photodiode 26 den optischen Impulsen entsprechende elektrische Impulse mit einer konstanten Momentanfrequenz zu erhalten. Diese Impulse können dann durch Filterung des elektrischen Spektrums mittels eines festen, in der Bandbreite an die lokale Dauer der Impulse angepassten elektrischen Filters vorgenommen werden. Mittels einer Phasenregelschleife kann die Momentanfrequenz und -phase der Emission des Lasers 24 genau an die momentane Mittenfrequenz und -phase des zu demultiplexierenden Impulses angepasst werden, wodurch das optische Homodyn-Detektionsverfahren angewendet werden kann.
5 zeigt schließlich ein Beispiel für die Anwendung des vorliegenden Verfahrens zum Demultiplexieren mehrerer Folgen von Einzelimpulsen aus einem Datenstrom. Der optische Datenstrom wird hierbei wiederum über eine Übertragungsleitung 30 mit dispersiven Eigenschaften übertragen. In einem Verzweiger 32 wird der in der Übertragungsleitung 30 geführte Eingangsdatenstrom in mehrere Lichtwellenleiter 34 verzweigt. Der Datenstrom in jedem dieser Lichtwellenleiter 34 wird durch ein Demultiplexiersystem 36 geleitet, das gemäß dem vorliegenden Verfahren arbeitet. Die hierbei eingesetzten Filter sind dabei für jeden der Lichtwellenleiter 34 auf eine andere Folge von Einzelimpulsen synchronisiert, so dass an jedem Ausgang 38 die Dateninformation eines anderen Kanals, d. h. einer anderen Folge von Einzelimpulsen, abgegriffen werden kann.
6 zeigt schließlich nochmals ein Beispiel für ein Demultiplexiersystem 36, wie es bspw. bei der Ausführungsform der 5 eingesetzt werden kann. Der Datenstrom des einzelnen Lichtwellenleiters 34 wird hierbei durch das optische Filter 42 geleitet, das über einen Signalgenerator 44 durchgestimmt wird. Am Ausgang dieses Filters 42 ist eine Detektions- und Synchronisationseinheit 40 mit einem optischen Detektor angeordnet, die mit dem Signalgenerator 44 verbunden ist. Mit Hilfe dieser Detektions- und Synchronisationseinheit wird der Signalgenerator angesteuert, um eine optimale Synchronisation mit den zu selektierenden Einzelimpulsen zu gewährleisten.
Die Synchronisation kann bspw. durch Mustererkennung bei Übertragung eines bekannten Signalmusters vor der eigentlichen Datenübertragung erfolgen. Weiterhin ist es möglich, durch den Vergleich der Signale aus drei zueinander geringfügig zeitlich verschoben demultiplexierenden Empfangsvorrichtungen ein Korrektursignal zum Halten der Synchronisation zu gewinnen. Hierbei liefert eine im Zeitbereich zentral platzierte Empfangsvorrichtung ein Nutzsignal, während zeitlich in geringem Maße jeweils vor- bzw. nachgreifende Empfangsvorrichtungen mit dem Nutzsignal korrelierbare, zueinander gleich starke Signale erzeugen, welche bei nicht korrekter Synchronisation in ihrer Amplitude differieren und zur Ableitung eines Korrektursignales verwendet werden.

1: optischer Sender
3: Einzelimpulse am Eingang der Übertragungsstrecke
5: optisches Signal
7: optische Faser
9: Folge einander überlappender verbreiterter
: Impulse
11: optisches Filter
13: Folge von selektierten Einzelimpulsen
15: optischer Empfänger
17: elektrisches Datensignal
20: optische Faser
22: faseroptischer Koppler
24: Laser
26: Photodiode
27: Funktionsgenerator
28: Bandpassfilter
29: Gleichrichter
30: optische Faser
32: Verzweiger
34: Lichtwellenleiter
36: Demultiplexierungssystem
38: Ausgang
40: Detektions- und Synchronisationseinheit
42: durchstimmbares optisches Filter
44: Signalgenerator
50: Zeit-Frequenz-Spektrum eines optischen Impulses

Claims

Verfahren zum Demultiplexieren eines Datenstroms, der sich aus einer Vielzahl von aufeinander folgenden Einzelimpulsen (9) mit einer sich über die Pulsdauer ändernden Momentanfrequenz zusammen setzt, bei dem eine Folge von ersten Einzelimpulsen (13) durch Einsatz eines in der Mittenfrequenz durchstimmbaren Filters (11, 28, 42) mit einer geringeren Bandbreite als die ersten Einzelimpulse (13) aus dem Datenstrom selektiert wird, indem die Mittenfrequenz des Filters (11, 28, 42) in Synchronisation mit den ersten Einzelimpulsen (13) entsprechend ihrer Momentanfrequenz über die Pulsdauer der Einzelimpulse (13) verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Datenstrom aus elektrischen Einzelimpulsen zusammen setzt, die aus optischen Einzelimpulsen eines optischen Datenstroms durch Überlagerung des optischen Datenstroms mit einem Laserstrahl und anschließende optoelektronische Wandlung erhalten werden.
Verfahren zum Demultiplexieren eines optischen Datenstroms, der sich aus einer Vielzahl von aufeinander folgenden optischen Einzelimpulsen (9) mit einer sich über die Pulsdauer ändernden Momentanfrequenz zusammensetzt, bei dem der optische Datenstrom mit einem in der Zentralfrequenz durchstimmbaren Laserstrahl überlagert und anschließend einer optoelektronischen Wandlung unterzogen wird, wobei die Zentralfrequenz des Laserstrahls in Synchronisation mit einer Folge von ersten optischen Einzelimpulsen (13) in Abhängigkeit von ihrer Momentanfrequenz über die Pulsdauer der Einzelimpulse (13) verändert wird, um einen elektrischen Datenstrom mit den ersten optischen Einzelimpulsen entsprechenden ersten elektrischen Einzelimpulsen mit einer über die Pulsdauer konstanten Momentanfrequenz zu erhalten, und bei dem die ersten elektrischen Einzelimpulse durch Einsatz eines Filters (28) mit einer geringeren Bandbreite als die ersten elektrischen Einzelimpulse aus dem elektrischen Datenstrom selektiert werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralfrequenz und Phase des Laserstrahls mittels einer Phasenregelschleife an die Momentanfrequenz und Phase der ersten optischen Einzelimpulse (13) angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerung mit einem Laserstrahl durch Einsatz eines faseroptischen Kopplers (22) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optoelektronische Wandlung mit einer Photodiode (26) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Datenstrom aus optischen Einzelimpulsen zusammen setzt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als durchstimmbares Filter (11, 42) ein Fabry-Perot-Etalon mit einer Kavität aus einem elektrooptischen Material eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als durchstimmbares Filter (11, 42) ein resonanter optischer Halbleiterverstärker eingesetzt wird, dessen Stromzufuhr zur Änderung der Mittenfrequenz variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als durchstimmbares Filter (11, 42) ein Fabry-Perot-Etalon mit einer Kavität aus einem optischen Halbleiterverstärker eingesetzt wird, dessen Stromzufuhr zur Änderung der Mittenfrequenz variiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreite des Filters (11, 28, 42) annähernd gleich oder kleiner als eine aus der Pulsdauer der ersten Einzelimpulse (13) unter der Annahme der Bandbreitebegrenzung berechenbaren Bandbreite ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Folgen von Einzelimpulsen in gleicher Weise wie die ersten Einzelimpulse aus dem Datenstrom selektiert werden.