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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Endgeräte für ein optisches
Nachrichtenübertragungssystem.
Im besonderen betrifft die vorliegende Erfindung multiplexende optische Übertrager und
demultiplexende optische Empfänger,
die im wesentlichen die gleiche Dispersion aufweisen.
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US-Patent
Nr. 5,224,183 mit dem Titel "Multiple
Wavelength Division Multiplexing Signal Compensation System and
Method Using Same",
erschienen am 29. Juni 1993, offenbart ein Wellenlängenteilungsmultiplexing
(WDM)-System. 1 illustriert ein in US-Patent
Nr. 5,224,183 offenbartes Wellenlängenteilungsmultiplex-System. Wie in 1 gezeigt,
weist jede Wellenlänge
einen assoziierten mit einer dispersionskompensierenden Faser gekoppelten
Laser auf, die wiederum gekoppelt ist mit einem gemeinsamen Wellenlängenteilungsmultiplexer.
Beispielsweise sind die Laser 12, 14 und 16 gekoppelt mit
dispersionskompensierenden Fasern 18, 20 bzw. 22,
die gekoppelt sind mit einem Wellenlängenteilungsmultiplexer 24.
In diesem Beispiel beträgt
die Wellenlänge
des Lasers 12 1540 nm; die Wellenlänge des Lasers 14 1550
nm und die Wellenlänge
von Laser 16 1560 nm. Der Wellenlängenteilungsmultiplexer 24 ist
gekoppelt mit einer zusätzlichen
dispersionskompensierenden Faser 26 und Übertragungsfaser 28.
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Das
bekannte System kompensiert individuell mit jeder Wellenlänge assoziierte
Dispersion, bevor die optischen Signale durch den Wellenlängenteilungsmultiplexer
(und nachdem die optischen Signale durch den Wellenlängenteilungs-Demultiplexer (nicht
gezeigt in 1) gedemultiplext sind) gemultiplext
werden. Dies wird für
jede Wellenlänge
durch eine separate und einzelne dispersionskompensierende Faser
durchgeführt,
die assoziiert ist mit dieser Wellenlänge: die dispersionskompensierende
Faser 12 weist eine Dispersion von –20 ps/nm an deren Wellenlänge (1540
nm) auf, die dispersionskompensierende Faser 14 weist eine
Dispersion von ungefähr –200 ps/nm
an deren Wellenlänge
(1550 nm) auf und die dispersionskompensierende Faser 16 weist eine
Dispersion von –360
ps/nm an deren Wellenlänge
(1560 nm) auf. Diese dispersionskompensierenden Fasern kompensieren
individuell für
jede besondere Wellenlänge,
um eine einzige übrig
bleibende Dispersion zu erzeugen, die assoziiert ist mit jeder Wellenlänge. Jede
Wellenlänge
wird anschließend kompensiert
durch die dispersionskompensierende Faser 26 und Übertragungsfaser 28.
Durch Eliminierung der übrig
bleibenden Dispersion, die assoziiert ist mit jeder Wellenlänge am Wellenlängenteilungsmultiplexer 24,
kann die Dispersion an all diesen Wellenlängen am Ende der Übertragungsfaser 28 zu
einem gewünschten
Betrag wie beispielsweise eine annäherungsweise Null-Dispersion
für annähernd sämtliche
Wellenlängen,
gesteuert werden.
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Solch
ein WDM-System leidet jedoch an verschiedenen Nachteilen. Zunächst verlangt
jede Wellenlänge
eine separate und einzige bereitgestellte Faser, beispielsweise
zwischen dem entsprechenden Laser und dem Wellenlängenteilungsmultiplexer des
optischen Übertragers.
In ähnlicher
Art und Weise verlangt jede Wellenlänge eine separate und einzige
dispersionskompensierende angeord nete Faser, beispielsweise zwischen
dem Wellenlängenteilungsmultiplexer
und dem entsprechenden Detektor (nicht in 1 gezeigt).
Da WDM-Systeme mit immer mehr Informationskanälen entworfen werden, werden
auch immer mehr dispersionskompensierende Fasern dazugegeben, um
mit jeder einzelnen Wellenlänge
assoziiert zu sein, dies das WDM-System komplexer und teurer machend.
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Zweitens
kann die Polarisation der durch den Wellenlängenteilungsmultiplexer empfangenen
optischen Signale nicht aufrechterhalten werden aufgrund der einzigen
dispersionskompensierenden Fasern, die für jede Wellenlänge benötigt werden.
Konsequenterweise, obwohl es wünschenswert
ist für
die mit jeder Wellenlänge
assoziierten optischen Signale eine assoziierte Polarisation aufzuweisen,
die orthogonal zu den benachbarten Wellenlängen ist, ist solch eine Anordnung
nicht möglich,
bei der die Polarisation nicht aufrechterhalten werden kann.
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Der
Leser wird verwiesen auf US-A-5504609, GB-A-2330026, US-A-5373382 und US-A-5224183.
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Zusammenfassung
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Eine
Vorrichtung zur Übertragung
von Daten durch Informationskanäle,
von denen jeder assoziiert ist mit dessen eigener Wellenlänge gemäß der Erfindung,
weist auf:
eine Vielzahl an Modulatoren, wobei jeder assoziiert ist
mit dessen eigener Wellenlänge;
einen
optischen Multiplexer, der betrieblich gekoppelt ist mit einer Vielzahl
an Modulatoren, wobei der optische Multiplexer eine Vielzahl an
optischen Eingangssignalen empfängt,
wobei jedes optische Eingangssignal aus der Vielzahl der optischen
Eingangssignale empfangen wird von dessen eigenem Modulator aus
der Vielzahl der Modulatoren,
wobei jedes optische Eingangssignal
aus der Vielzahl der optischen Eingangssignale seine eigene Dispersion
aufweist, die im wesentlichen gleich ist mit einer Dispersion jedes
verbleibenden optischen Eingangssignals aus der Vielzahl der optischen
Eingangssignale, und
eine optische Übertragungsfaser, die betrieblich
gekoppelt ist mit dem optischen Multiplexer und eine Vielzahl an
dispersionskompensierenden Fasersegmenten beinhaltet, wobei der
optische Multiplexer angeordnet ist zwischen der Vielzahl an Modulatoren und
der optischen Übertragungsfaser,
wobei
die Vielzahl an dispersionskompensierenden Fasersegmenten eine Ende-Ende-Dispersions-Flanke
aufweist, die im wesentlichen gleich Null ist.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 illustriert
ein bekanntes Wellenlängenteilungsmultiplexsystem.
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2 illustriert
ein optisches System mit einem optischen Transmitter, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 illustriert
ein optisches System mit einem Empfängersystem, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 illustriert
ein optisches System mit einem optischen Empfänger, gemäß einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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Eine
Vorrichtung zum Übertragen
von Daten durch Informationskanäle,
von den jeder assoziiert ist mit dessen eigener Wellenlänge beinhaltet
Modulatoren und einen optischen Multiplexer. Jeder Modulator ist
assoziiert mit dessen eigener Wellenlänge. Der optische Multiplexer
ist betrieblich gekoppelt mit den Modulato ren. Der optische Multiplexer
empfängt
multiple optische Eingangssignale, von denen jedes empfangen wird
von dessen eigenem Modulator. Jedes optische Eingangssignal weist
dessen eigene Dispersion auf, die im wesentlichen gleich ist einer Dispersion
eines jeden verbleibenden optischen Eingangssignals.
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Unähnlich zu
den bekannten Systemen, bei denen jeder Informationskanal (d. h.
jedes optische Signal ist mit einer bestimmten Wellenlänge assoziiert)
individuell mit einem einzigen Dispersionsbetrag dispersionskompensiert
wird, brauchen optische Übertrager
und optische Empfänger
der vorliegenden Erfindung (beispielsweise innerhalb einer Endgerätausrüstung angeordnet)
nicht solch eine Bedingung zu erfüllen. Jeder einzelne Informationskanal braucht
nicht individuell dispersionskompensiert zu werden, wo der optische Übertrager
und/oder optische Empfänger
gekoppelt sind mit einer Übertragungsfaser
mit einer Null-Dispersions-Flanke.
In solch einer Übertragungsfaser
wird die Dispersionskompensierung im wesentlichen gleich für sämtliche Informationskanäle (d.h.
für sämtliche
der assoziierten Wellenlängen)
durchgeführt.
Konsequenterweise können
diese optischen Übertrager
und optischen Empfänger
optische Signale mit im wesentlichen gleicher Dispersion multiplexen
bzw. demultiplexen. Daher brauchen beispielsweise die optischen Übertrager
und optischen Empfänger
keine wellenlängen-spezifischen
dispersionskompensierenden Fasern beinhalten. Selbstverständlich verringert
dies vorteilhafterweise die Komplexizität und Kosten von solchen optischen Übertragern
und optischen Empfängern.
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2 illustriert
ein optisches System mit einem optischen Übertrager, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das optisches System 200 bein haltet
einen optischen Übertrager 210 und
eine Null-Dispersionsflanken-Übertragungsfaser 250.
Der optische Übertrager 210 beinhaltet
eine Serie an Lasern 220, 221 bis 222.
Jeder Laser weist seine eigene assoziierte Wellenlänge auf,
beispielsweise weisen die Laser 220, 221 und 222 die
assoziierten Wellenlängen λ1, λ2 bzw. λn auf, zentriert
beispielsweise um 1150 nm. Jeder Laser 220 bis 222 ist
gekoppelt mit seinem eigenen Modulator 230 bzw. bis 232.
Beispielsweise ist der Laser 220 gekoppelt mit dem Modulator 230,
der Laser 221 gekoppelt mit dem Modulator 231 und
der Laser 222 gekoppelt mit dem Modulator 232.
Die Modulatoren 230 bis 232 sind gekoppelt mit
einem Wellenlängenmultiplexer 240.
Der Übertrager 210 ist
betrieblich gekoppelt mit der Null-Dispersionsflanken-Übertragungsfaser 250 über den
Wellenlängen-Multiplexer 240.
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Die Übertragungsfaser 250 weist
eine im wesentlichen Null gleiche kommutative Dispersionsflanke
auf. Beispielsweise kann solch eine Übertragungsfaser eine Null-Dispersionsflanke
aufweisen durch eine passende Kombination von ersten Fasertypsegmenten
mit einer positiven Dispersionsflanke und zweiten Fasertypsegmenten
mit einer negativen Dispersionsflanke.
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Der
erste Fasertyp kann beispielsweise eine Dispersion D1 von
16,9 ps/nm-km; eine Dispersionsflanke D1' von 0,06 ps/nm2-km und einen effektiven Bereich von 75 μm2 aufweisen. Solch ein Typ einer optischen
Faser ist kommerziell erhältlich
als "single-mode
fiber (SMF)". Die
SMF-Faser wird hergestellt von verschiedenen Faserherstellern einschließlich Corning
und Lucent. Die relative Dispersionsflanke des ersten Fasertyps
entspricht dem Verhältnis
der ersten Fasertyp-Dispersionsflanke und der Dispersion D'1/D1.
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Der
zweite Fasertyp kann beispielsweise eine Dis persion D2 von –17,0 ps/nm-km;
eine Dispersionsflanke D2' von –0,06 ps/nm2-km und einen effektiven Bereich von 35 μm2 aufweisen. Solch ein Typ einer optischen
Faser ist kommerziell entwickelt worden als "1x Invers-Dispersionfaser (1x IDF)". Ein anderes Beispiel
einer optischen Faser mit einer negativen Dispersionsflanke ist
die kommerziell als "2x IDF" bezeichnete optische
Faser, die eine Dispersion von –34,0
ps/nm-km und eine Dispersionsflanke von –0,12 ps/nm2-km
und einen effektiven Bereich von ungefähr 34 μm2 aufweist.
Sowohl die 1x-IDF-
als auch die 2x-IDF-Fasern werden von Lucent hergestellt.
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Die
relative Dispersionsflanke des zweiten Fasertyps entspricht dem
Verhältnis
der weiten Fasertypdispersionsflanke und der Dispersion D'2/D2. Durch passendes Auswählen der Dispersion und der Dispersionsflanke
des ersten Fasertyps und des zweiten Fasertyps können die relative Dispersionsflanke
des ersten Fasertyps und des zweiten Fasertyps ausgewählt werden,
um annähernd
gleich zu sein.
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3 illustriert
ein optisches System, beinhaltend ein Empfängersystem gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das optische System beinhaltend das
Empfängersystem
(wie in 3 gezeigt), kann verwendet werden
in Verbindung mit dem optischen System (beinhaltend das Übertragersystem),
wie in 2 gezeigt (selbstverständlich kann eine einzelne nur
Dispersionsflankenübertragungsfaser
berücksichtigt
werden).
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Ein
optisches System 300 beinhaltet einen optischen Empfänger 310 und
eine Null-Dispersionsflankenübertragungsfaser 350.
Der optische Empfänger 310 beinhaltet
eine Reihe an Detektoren 320 bis 322. Jeder Detektor 320 bis 322 ist
verbunden mit den Modulatoren 330 bis bzw. 332.
Beispielsweise ist der Detektor 320 gekoppelt mit dem Demodulator 330,
der Detektor 331 gekoppelt mit dem Demodulator 331 und
der Detektor 322 gekoppelt mit dem Demodulator 332.
Die Demodulatoren 330 bis 332 sind gekoppelt mit
einem Wellenlängendemultiplexer 340. Der
optische Empfänger 310 ist
betrieblich gekoppelt mit einer Null-Dispersionsflankenübertragungsfaser 350 durch
den Wellenlängendemultiplexer 340.
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Wie
in den 2 und 3 gezeigten Beispiele illustriert,
können
diese optischen Übertrager und
optischen Empfänger
optische Signale im wesentlichen gleiche Dispersion multiplexen
bzw. demultiplexen. Daher brauchen beispielsweise die optischen Übertrager
und optischen Empfänger
nicht irgendeine Wellenlängen
spezifische dispersionskompensierende Faser zu beinhalten. Selbstverständlich verringert
dies vorteilhafterweise die Komplexizität und Kosten von solchen optischen Übertragern
und optischen Empfängern.
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In
einer Alternative der Ausführungsform
der Erfindung, eher als eine absolut keine dispersionskompensierenden
Faser innerhalb der optischen Übertrager
und Empfänger
aufweisend, ist es möglich,
daß dispersionskompensierende
Fasern eingeschlossen werden können,
wo jede der dispersionskompensierenden Faser im wesentlichen den
gleichen Dispersionsbetrag einführen.
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4 illustriert
ein optisches System, beinhaltend einen optischen Empfänger, gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Ein optischer Übertrager 410 ist
gekoppelt mit einer Null-Dispersionsflankenübertragungsfaser 460.
Der optische Übertrager 410 beinhaltet
Laser 420, 421 bis 422. Wiederum weist
jeder Laser seine eigene assoziierte Wellenlänge auf. Beispielsweise können die Laser 420 bis 422 assoziiert
sein mit den Wellenlängen λ1, λ2 bzw. λn.
Jeder der Laser 420 bis 422 ist gekoppelt mit
einem eigenen Modulator 430 bis bzw. 433. Beispielsweise
ist der Laser 420 gekoppelt mit dem Modulator 430,
der Laser 421 gekoppelt mit dem Modulator 431 und
der Laser 422 gekoppelt mit dem Modulator 432.
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Die
Modulatoren 430 bis 432 sind jeweils gekoppelt
mit deren eigenen Polarisationsselektoren 440 bis 442.
Beispielsweise ist der Modulator 430 gekoppelt mit dem
Polarisationsselektor 440, der Modulator 431 gekoppelt
mit dem Polarisationsselektor 441 und der Modulator 432 gekoppelt
mit dem Polarisationsselektor 442. Die Polarisationsselektoren 440 bis 442 sind
gekoppelt mit einem Wellenlängenmultiplexer 450.
Der optische Übertrager 410 ist
gekoppelt mit einer Null-Dispersionsflankenübertragungsfaser 460 über den
Wellenlängenmultiplexer 450.
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Die
Polarisationsselektoren 440 bis 442 erlauben es
den durch die Modulatoren 430 bis bzw. 432 empfangenen
optischen Signalen, gesendet zu werden zum Wellenlängenmultiplexer 450,
umso die optischen Signale, die jeweils eine spezifische Polarisation
aufweisen, die orthogonal ist zur Polarisation der benachbarten
Informationskanäle
(d.h. für
die optischen Signale mit nächst
niedrigeren Wellenlänge und
der nächst
höheren
Wellenlänge).
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Im
besonderen können
die Polarisationsselektoren 440 bis 442 konfiguriert
sein beispielsweise derart, daß die
spezifische Polarisation, die selektiert ist für einen gegebenen Informationskanal,
orthogonal ist zur Polarisation des benachbarten Informationskanals.
Bei diesem anderen Weg kann die spezifische für eine gewisse Wellenlänge ausgewählte Polarisation
beispielsweise orthogonal sein zur Polarisation, ausgewählt für die der
nächst
niedrigeren Wellenlänge
und der nächst
höheren
Wellenlänge. Beispielsweise
kann der Polarisationsselektor 414 konfiguriert sein, um
eine vertikale lineare Polarisation zu selektieren; der Polarisationsselektor 441,
der assoziiert ist mit der nächst
höheren
Wellenlänge (d.h.,
benachbart zu der des Polarisationsselektors 440), kann
konfiguriert sein, um beispielsweise eine horizontale lineare Polarisation
auszuwählen.
Der nächste
Polarisationsselektor für
die nächst
höhere Wellenlänge (d.h.
benachbart zu der, die assoziiert ist mit dem Polarisationsselektor 441)
kann konfiguriert sein, um eine vertikal lineare Polarisation zu
selektieren. Demgemäß können die
verbleibenden Polarisationsselektoren konfiguriert sein, um orthogonale
Polarisationen in einer alternierenden Art und Weise durch den Polarisationsselektor 442 auszuwählen.
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Die
Polarisationsselektoren 440 bis 442 können jede
geeignete Vorrichtung sein, die ein optisches Signal in einer bestimmten
Polarisation ausgibt. Beispielsweise können die Polarisationsselektoren 440 bis 442 ein
Polarisationsstrahlsplitter sein, wo nur eines der zwei potentiellen
polarisierten Lichtsignale gekoppelt ist mit dem Wellenlängenmultiplexer 450.
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Durch
Auswahl von alternierenden orthogonalen Polarisationen für die Informationskanäle (d.h. für den optischen
Bereich der Wellenlängen
assoziierten Signale), kann eine bessere Systemperformance erreicht
werden, da potentielle Quellen von Interkanal-Übersprechen, beispielsweise
Intersymbolstörung
(ISI), reduziert werden. Da jedes der optischen Signale (beispielsweise
das Eintreten und das Verlassen des Wellenlängenmultiplexers und des Wellenlängen-Demultiplexers)
im wesentlichen den gleichen Dispersionsanteil aufweist, kann die
Polarisation, die ausgewählt
wird durch die Polarisationsselektoren 440 bis 442 und
assoziiert ist mit den entsprechenden optischen Signalen, aufrechterhalten werden
bis diese durch den Wellenlängenmultiplexer 450 gemultiplext
werden/sind. Da die Übertragungsfaser 460 eine
Null-Dispersionsflanke aufweist, sind darüberhinaus die optischen Signale
in all den Wellenlängen
gleich dispersionskompensiert. Darüberhinaus können die relativen Polarisationszustände der
mittels der Polarisationsselektoren 440 bis 442 aufgestellten
Kanäle
aufrechterhalten werden bis diese durch einen Wellenlängen-Demultiplexer
innerhalb des optischen Empfängers
(nicht in 4 gezeigt) gedemultiplext werden/sind.
Daher, wenn die optischen Signale beim Empfänger ankommen, weisen die optischen
Signale immer noch im wesentlichen den gleichen Dispersionsbetrag
auf, wobei eine zusätzliche
wellenlängenspezifische
Dispersionskompensierung nicht notwendig ist.
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Dieser
andere Weg, eine individuelle variierte Dispersion für jede assoziierte
Wellenlänge,
ist nicht notwendig innerhalb des optischen Übertragers 410, der Übertragungsfaser 460 oder
des optischen Empfängers
(nicht in 4 gezeigt). Die relativen Polarisationszustände der
optischen Signale können aufrechterhalten
werden vom optischen Übertrager 410 zu
dessen assoziiertem optischen Empfänger (nicht in 4 gezeigt).
Daher können
die von der Assoziierung orthogonaler Polarisation mit den verschiedenen
Informationskanälen
(und deren entsprechenden assoziierten Wellenlängen) erwarteten Vorteile erreicht
werden.
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In
einer Alternative der Ausführungsform
der Erfindung, eher als absolut keine Dispersionskompensierungsfaser
innerhalb der optischen Übertrager und
Empfänger
aufweisend, ist es möglich,
daß dispersionskompensierende
Fasern eingeschlossen werden können,
wo jede der dispersionskompensierenden Fasern im wesentlichen den
gleichen Dispersionsbetrag einführt.
In solch einem Fall, da der gleiche Dispersionsbetrag in jedes einzelne
optische Signal für
all die Wellenlängen
eingeführt
wird, kann die Polarisation, die durch die Polarisationsselektoren des
optischen Übertragers
eingeführt
wird, aufrechterhalten werden durch den Wellenlängenmultiplexer ebenso wie
durch die Null-Dispersionsflankenübertragungsfaser und den Wellenlängendemultiplexer des
optischen Empfängers.
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Es
sollte selbstverständlich
das ganze dahingehend verstanden werden, daß, während die vorliegende Erfindung
beschrieben worden ist unter Bezugnahme einzelner Konfigurationen,
andere Konfigurationen für
den Fachmann offensichtlich sein sollten. Beispielsweise, obwohl
bestimmte Komponenten diskutiert wurden, als gekoppelt oder betrieblich gekoppelt
mit anderen Komponenten, können
andere zwischenliegende Komponenten möglich sein, beispielsweise
als optische Faserkoppler.