HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die
optische Signalübertragung unter Verwendung einer optischen
Faser und insbesondere einen optischen Sender sowie ein
optisches Signalübertragungssystem, die für die digitale
optische Kommunikation gut geeignet sind.
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Der in den letzten Jahren erreichte Fortschritt in der
optischen Kommunikationstechnologie verspricht das
Verwirklichen einer schnellen Weitverkehrs-Signalübertragung.
Wenn ein optisches Signal hoher Intensität jedoch durch eine
optische Faser, die das Signal kaum abschwächt, über eine
lange Strecke übertragen wird, ergeben sich unerwünschte
Phänomene, wie eine Verzerrung der Signalwellenform, eine
schnelle oder abrupte Abschwächung des Signals und
dergleichen infolge der Wellenformdispersion, nichtlinearer
optischer Effekte und anderer Ursachen, wobei diese Phänomene
nicht mehr vernachlässigt werden können.
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Um die Wellenform vor einer Beeinträchtigung oder
Verschlechterung infolge der Wellenformdispersion zu
schützen, ist es erforderlich, die spektrale Verbreiterung
(d. h. das sogenannte Chirpen) des optischen Signals im
optischen Sender zu unterdrücken. In diesem Zusammenhang
ersetzt ein externes Modulationssystem (also ein System zum
Modulieren eines Lichtstrahls konstanter Intensität oder
Leistung, der von einem Laser mit einem optischen
Intensitätsmodulator emittiert wird) nun ein bekanntes
Direktmodulationssystem (d. h. ein System zum Modulieren der
Intensität des Lichtstrahls durch Modulieren eines Stroms zum
Ansteuern des Laser). Dies geschieht in erster Linie aus dem
Grunde, daß das externe Modulationssystem für das Chirpen
weniger empfindlich ist. Selbst wenn jedoch das externe
Modulationssystem verwendet wird, findet gleichermaßen ein
Chirpen infolge einer Phasenmodulation oder einer
Phasenverschiebung statt, die verbunden mit der
Intensitätsmodulation auftritt. Unter diesen Umständen werden nun
Vorgehensweisen oder Maßnahmen zum Verringern der
Phasenmodulationswirksamkeit bezüglich der
Intensitätsmodulationswirksamkeit energetisch untersucht.
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Andererseits ist es wahrscheinlicher, daß die
stimulierte Brillouin-Streuung, die einer der nichtlinearen
optischen Effekte ist, stattfindet, wenn die spektrale
Verbreiterung der Lichtquelle geringer wird. In Wirklichkeit
tritt die stimulierte Brillouin-Streuung auf, wenn ein
optisches Signal hoher Intensität in eine optische Faser zur
Weitverkehrsübertragung eingegeben wird, wobei sich eine
schnelle Abschwächung des sich durch die optische Faser
ausbreitenden oder laufenden Lichtsignals ergibt. Es sei an
dieser Stelle bemerkt, daß die Maßnahmen zum Behandeln der
stimulierten Brillouin-Streuung infolge der spektralen
Verbreiterung natürlich in Konflikt mit den Maßnahmen zum
Verringern des Chirpens der Lichtquelle stehen.
Dementsprechend besteht ein großer Bedarf an einem Verfahren
oder einer Technologie, wodurch beide vorstehend erwähnten
Probleme gleichzeitig in zufriedenstellender Weise gelöst
werden können.
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Ein Verfahren zum Behandeln des Problems der
stimulierten Brillouin-Streuung bei der optischen
Kommunikation ist in "IEICE (The Institute of Electronics,
Information and Communication Engineers), Technical Report
OQE 91-114, OCS 91-49", S. 75 erörtert. In Fig. 2 ist eine
auf der Grundlage der in der vorstehend erwähnten Literatur
offenbarten Technologie verwirklichte Struktur eines
optischen Senders dargestellt. Wie in der Figur dargestellt
ist, wird ein von einer Lichtquelle 1 zur Signalübertragung
emittierter Lichtstrahl entsprechend einem von einem
Sendesignalgenerator 4 erzeugten zu sendenden Signal (nachfolgend
auch als Sendesignal oder Übertragungssignal bezeichnet) in
einem Intensitätsmodulator 2 einer Intensitätsmodulation
unterzogen, bevor es durch eine optische Faser übertragen
wird. Als Maßnahme zum Unterdrücken der stimulierten
Brillouin-Streuung wird für die Lichtquelle 1 mit einem von
einem Signalgenerator 5 erzeugten Signal eine direkte
Frequenzmodulation vorgenommen, um das Spektrum des von der
Lichtquelle 1 emittierten Lichtstrahls zu verbreitern.
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Das ein verbreitertes Spektrum aufweisende optische
Signal unterliegt infolge der Dispersion, derer das optische
Signal bei der Ausbreitung durch die optische Faser
ausgesetzt ist, Schwankungen. Nach der in der erwähnten
Literatur offenbarten Lehre kann geschätzt werden, daß die
zeitlichen Schwankungen kleiner als 14 ps sind, wenn die
Modulationsfrequenz auf einen höheren Wert als 10 kHz gelegt
ist, wobei die Frequenzabweichung für eine Übertragungsfaser
mit einer Gesamtdispersion von 1800 ps/nm innerhalb von 1 GHz
liegt.
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Der vorstehend beschriebene Stand der Technik weist
dahingehend Probleme auf, daß eine Treiberschaltung mit einer
komplizierten Konfiguration für die direkte
Frequenzmodulation der Lichtquelle erforderlich ist, um das Spektrum
des Lichtstrahls zur Signalübertragung zu verbreitern, und
daß Schwankungen der Lichtintensität nicht vermieden werden
können.
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Weiterhin ist in der vorstehend erwähnten Literatur
nichts hinsichtlich des Verfahrens zum Kompensieren der
phasenverschobenen Komponenten als ein Verfahren zum Lösen
des vom Intensitätsmodulator hervorgerufenen Problems des
Chirpens erwähnt.
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In JP-A-4-014010 ist ein optisches Sendegerät mit den im
ersten Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmalen offenbart.
Das Dokument behandelt das Unterdrücken des Frequenzchirpens
eines externen optischen Modulators an Stelle der Wirkungen
der stimulierten Brillouin-Streuung. Ein Intensitätsmodulator
und ein Phasenmodulator sind in Reihe geschaltet, und das
gleiche elektrische Signal, dessen Pegel geändert wird, wird
an den Phasenmodulator und mit einer gewissen Verzögerung an
den Intensitätsmodulator angelegt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Angesichts des Stands der Technik besteht eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung darin, das optische Signal zur
Übertragung vor dem nachteiligen Einfluß der stimulierten
Brillouin-Streuung zu schützen, während die
Intensitätsänderungen, die in Verbindung mit der spektralen
Verbreiterung auftreten, auf ein Minimum verringert werden.
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Es ist auch erwünscht, eine Struktur zu vereinfachen,
die ansonsten kompliziert wird, indem neue Elemente
hinzugefügt werden und die Anzahl der zum Koppeln der optischen
Signale einschließlich eines Lichtquellenstrahls
erforderlichen Teile auf ein Minimum verringert wird.
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Die erwähnte Aufgabe wird durch das in Anspruch 1
definierte optische Sendegerät erreicht.
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Ein von der Lichtquelle emittierter Lichtstrahl wird
einer Intensitätsmodulation durch den Intensitätsmodulator
und einer Phasenmodulation durch den Phasenmodulator
unterzogen, wodurch das Spektrum des optischen Signals verbreitert
wird, was zum Unterdrücken der stimulierten Brillouin-
Streuung wirksam ist, während Intensitätsänderungen infolge
der spektralen Verbreiterung vermieden werden.
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Beim Einsetzen aller oder einiger der drei optischen
Elemente, also der Lichtquelle, des Intensitätsmodulators und
des Phasenmodulators, können optische Kopplerelemente, die
andernfalls erforderlich sind, um diese optischen Elemente zu
koppeln, fortgelassen werden, was wiederum bedeutet, daß das
optische Sendegerät in einer vereinfachten Struktur einer
verringerten Größe verwirklicht werden kann.
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Die vorstehend erwähnten und andere Aufgaben, Merkmale
und damit einhergehenden Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen in Zusammenhang mit der Zeichnung besser
verständlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, in dem eine allgemeine
Konfiguration eines optischen Sendegeräts gemäß einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch
dargestellt ist,
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Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, in dem eine Struktur
eines bereits bekannten optischen Senders dargestellt ist,
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die Fig. 3A und 3B sind Diagramme zum graphischen
Darstellen der Ergebnisse eines Experiments, das ausgeführt
wurde, um im optischen Sender gemäß der ersten
Ausführungsform der Erfindung erhaltene Effekte zu bestätigen,
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Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, in dem eine Konfiguration
eines optischen Sendegeräts gemäß einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist,
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Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, in dem ein optisches
Sendegerät gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
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Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, in dem ein optisches
Sendegerät gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung
dargestellt ist,
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Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, in dem eine
Schaltungskonfiguration eines optischen Sendegeräts gemäß einer fünften
Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist,
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Fig. 8A ist ein Blockdiagramm, in dem eine als Beispiel
dienende Schaltungskonfiguration einer digitalen
Logikschaltung dargestellt ist,
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Fig. 8B ist ein Wellenformdiagramm zum Erläutern der
Arbeitsweise der in Fig. 8A dargestellten digitalen
Logikschaltung,
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Fig. 9A ist ein Blockdiagramm, in dem eine andere als
Beispiel dienende Konfiguration einer digitalen
Logikschaltung dargestellt ist,
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Fig. 9B ist ein Wellenformdiagramm zum Erläutern der
Arbeitsweise der in Fig. 9A dargestellten digitalen
Logikschaltungen,
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Fig. 10 ist ein schematisches Blockdiagramm, in dem ein
Aufbau eines optischen Signalübertragungssystems dargestellt
ist, bei dem eines der optischen Sendegeräte gemäß der ersten
bis fünften Ausführungsform verwendet wird,
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Fig. 11 ist ein Blockdiagramm, in dem ein Aufbau eines
optischen Signalübertragungssystems gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt ist, in
dem eines der optischen Sendegeräte gemäß der ersten bis
fünften Ausführungsform verwendet werden kann,
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Fig. 12 ist ein Blockdiagramm, in dem eine Modifikation
des in Fig. 11 dargestellten optischen
Signalübertragungssystems dargestellt ist,
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Fig. 13 ist ein Blockdiagramm, in dem eine weitere
Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen
Signalübertragungssystems schematisch dargestellt ist, wobei eine
Taktsteuerung eingesetzt wird,
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Fig. 14A ist eine Schnittansicht, in der eine
integrierte Struktur eines optischen Modulators mit einem
Phasenmodulator und einem Intensitätsmodulator, die jeweils
den gleichen Aufbau aufweisen und in einer integrierten
Struktur verwirklicht sind, dargestellt ist,
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Fig. 14B ist eine Ansicht eines entlang einer Linie
a-a' in Fig. 14A vorgenommenen Schnitts,
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Fig. 15 ist eine Ansicht zur graphischen
Veranschaulichung von Beziehungen zwischen einer Phasenänderung
und einem Absorptionsverlust und einer an ein optisches
Modulatorelement angelegten Spannung,
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Fig. 16A ist eine Ansicht, in der eine integrierte
Struktur eines optischen Modulators gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist,
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die Fig. 16B und 16C sind Ansichten von entlang den
Linien a-a' bzw. b-b' in Fig. 16A vorgenommenen Schnitten,
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die Fig. 17A und 17B sind Ansichten, in denen eine
integrierte Struktur eines unter Verwendung eines
Dielektrikums verwirklichten optischen Modulators dargestellt
ist,
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Fig. 18 ist ein Blockdiagramm, in dem eine
Konfiguration eines optischen Sendegeräts gemäß einer anderen
Ausführungsform der Erfindung, die einer Kombination der
ersten und der sechsten Ausführungsform entspricht,
dargestellt ist,
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Fig. 19 ist ein Blockdiagramm, in dem ein Aufbau eines
optischen Senders dargestellt ist, bei dem ein optischer
Intensitätsmodulator und ein optischer Phasenmodulator
integriert sind, und
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Fig. 20 ist ein Blockdiagramm, in dem ein Aufbau eines
optischen Wellenformmultiplex-Signalübertragungssystems gemäß
einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
dargestellt ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung wird nun detailliert in
Zusammenhang mit bevorzugten oder als Beispiel dienenden
Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
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Fig. 1 zeigt schematisch eine allgemeine Konfiguration
eines optischen Sendegeräts gemäß einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf die Figur wird
ein Lichtstrahl zur optischen Signalübertragung von einer
Lichtquelle 1 zur Signalübertragung abgegeben und durch einen
Intensitätsmodulator 2 und einen Phasenmodulator 3 geführt.
Ein zu übertragendes Signal wird durch einen
Sendesignalgenerator 4 erzeugt und in den Intensitätsmodulator 3
eingegeben, während ein von einem
Spektralverbreiterungssignal-Generator 5 erzeugtes Spektralverbreiterungssignal in
den Phasenmodulator 3 eingegeben wird. Auf diese Weise wird
der von der Lichtquelle 1 emittierte Lichtstrahl im
Intensitätsmodulator 2 entsprechend dem vom
Sendesignalgenerator 4 zugeführten Signal einer Intensitätsmodulation
unterzogen, wodurch ein intensitätsmoduliertes optisches
Signal als das durch eine optische Faser zu übertragende
optische Signal erzeugt wird. Weiterhin wird das vom
Intensitätsmodulator 3 ausgegebene optische Signal nach dem
Durchlaufen des Phasenmodulators 3 entsprechend dem vom
Spektralverbreiterungssignal-Generator 5 erzeugten
Spektralverbreiterungssignal einer Phasenmodulation unterzogen,
wodurch das Spektrum des optischen Signals verbreitert wird.
Auf diese Weise wird das vom in Fig. 1 dargestellten
optischen Sendegerät ausgegebene optische Signal vor der
stimulierten Brillouin-Streuung geschützt.
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In den Fig. 3A und 3B sind graphisch Ergebnisse eines
Experiments dargestellt, das ausgeführt wurde, um die gemäß
der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung erhaltenen
Wirkungen für ein durch eine einmodige dispersionsverschobene
Faser mit einer Länge von 60 km übertragenes optisches Signal
zu bestätigen. In den Fig. 3A und 3B ist die
Eingangsintensität des in die optische Faser eingegebenen optischen
Signals entlang der Abszisse aufgetragen, während die
Ausgangsintensität des optischen Signals beim Verlassen der
Faser entlang der Ordinate aufgetragen ist. Insbesondere ist
in Fig. 3A das Ergebnis des Experiments dargestellt, bei dem
ein sinusförmiges Signal als das Spektralverbreiterungssignal
verwendet wurde, und sind in Fig. 3B die beim Verwenden
eines Rechtecksignals als Spektralverbreiterungssignal
erhaltenen Ergebnisse dargestellt. Zu Vergleichs- oder
Kontrollzwecken wurde die Messung auch unter Verwendung eines
optischen Signals mit kontinuierlicher Phase als
Spektralverbreiterungssignal ausgeführt. Es wurde herausgefunden, daß
im Falle des optischen Signals mit kontinuierlicher Phase die
Ausgangsintensität für eine +9 dB übersteigende
Eingangsintensität konstant wird, was zeigt, daß sich der Einfluß der
stimulierten Brillouin-Streuung bemerkbar macht. Andererseits
wird der Einfluß der stimulierten Brillouin-Streuung für das
optische Signal, das der Phasenmodulation mit dem
sinusförmigen Signal (Fig. 3A) und dem Rechtecksignal (Fig. 3B)
unterzogen wurde, ausreichend unterdrückt, wie in den Fig.
3A und 3B ersichtlich ist. Es wurde insbesondere
herausgefunden, daß die Phasenmodulation mit einem Rechtecksignal
mit einem zufallsverteilten Muster für die Spektral-
Verbreiterung und damit für das Unterdrücken des Einflusses
der stimulierten Brillouin-Streuung wirksamer ist als die
Phasenmodulation unter Verwendung eines Rechtecksignals mit
einem regelmäßigen Muster, für das ein "1,
0"-Wiederholungsmuster typisch angegeben sei. In jedem Fall zeigen die
Ergebnisse der Experimente, daß die Verbreiterung des
Spektrums durch Modulieren der Phase des optischen Signals
für das unterdrücken der stimulierten Brillouin-Streuung
wirksam ist.
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Es sei an dieser Stelle jedoch bemerkt, daß die
Wellenform des Spektralverbreiterungssignals weder auf die
sinusförmige Wellenform noch auf die Rechteckwellenform beschränkt
ist. Es können hierzu auch beliebige andere geeignete
Wellenformen verwendet werden.
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Es sei auch bemerkt, daß beim optischen Sendegerät gemäß
der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung die
Reihenfolge, in der der Lichtstrahl oder das optische Signal in den
Intensitätsmodulator 2 und den Phasenmodulator 3 eingegeben
wird, praktisch kein Problem darstellt. Mit anderen Worten
kann die angestrebte Wirkung gleichermaßen selbst dann
erhalten werden, wenn die Signaleingabefolge so geändert
wird, daß der von der Lichtquelle 1 emittierte Lichtstrahl
zuerst in den Phasenmodulator 3 eingegeben wird und dann das
optische Ausgangssignal des Letztgenannten in den
Intensitätsmodulator 2 eingegeben wird.
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Als typische Elemente, die als Phasenmodulator 3
verwendet werden können, können jene erwähnt werden, die
beispielsweise aus einem Halbleitermaterial, wie
Galliumarsenid oder Lithiumniobat (LiNbO&sub3;), bestehen. Als
Intensitätsmodulator 2 kann ein
Elektroabsorptions-Intensitätsmodulator oder ein Mach-Zehnder-Intensitätsmodulator, der
durch eine Kombination von zwei Phasenmodulatoren
verwirklicht sein kann, verwendet werden.
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Weil der Intensitätsmodulator 2 und der Phasenmodulator
3 unter Verwendung des gleichen Materials verwirklicht werden
können, können beide Modulatoren leicht in einer integrierten
Struktur verwirklicht werden. Eine Ausführungsform der
Erfindung, bei der ein durch Integrieren des
Intensitätsmodulators und des Phasenmodulators verwirklichtes optisches
Element verwendet wird, wird nachstehend beschrieben.
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In Fig. 4 ist eine Konfiguration eines optischen
Sendegeräts 100-1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung dargestellt, wobei ein Elektroabsorptions-
Intensitätsmodulator mit einem Halbleiter-Phasenmodulator
integriert kombiniert ist. Wie in der Figur dargestellt ist,
wird ein von einer Lichtquelle 1 emittierter Lichtstrahl zur
Signalübertragung in einen optischen Modulator 11-1
eingegeben. Ein von einem Sendesignalgenerator 4 erzeugtes
Signal zur Übertragung wird in eine Intensitätsmodulator-
Treiberschaltung 14-1 eingegeben, deren Ausgangssignal an ein
im optischen Modulator 11-1 enthaltenes
Intensitätsmodulatorelement 12-1 angelegt ist. Das Ausgangssignal der
Intensitätsmodulator-Treiberschaltung 14-1 ist ein
elektrisches Signal mit einem vorgegebenen Spannungs- oder
Strompegel, der hoch genug ist, um die Intensität des in den
optischen Modulator 11-1 eingegebenen Lichtstrahls zu
modulieren. Eine Bezugszahl 5 bezeichnet einen
Spektralverbreiterungssignal-Generator, dessen Ausgangssignal in eine
Phasenmodulator-Treiberschaltung 15-1 eingegeben wird, deren
Ausgangssignal wiederum an ein im optischen Modulator 11-1
enthaltenes Phasenmodulatorelement 13-1 zum Modulieren der
Phase des vom Intensitätsmodulatorelement 12-1 ausgegebenen
optischen Signals angelegt ist. Das Ausgangssignal der
Phasenmodulator-Treiberschaltung 15-1 ist ein elektrisches
Signal mit einem vorgegebenen Spannungs- oder Strompegel, der
hoch genug ist, um das Spektrum des vom
Intensitätsmodulatorelement 12-1 ausgegebenen optischen Signals zu
verbreitern. Demgemäß wird der in den optischen Modulator
11-1 eingegebene Lichtstrahl einer Intensitätsmodulation
durch das Intensitätsmodulatorelement 12-1 und dann einer
Spektralverbreiterungsoperation durch das
Phasenmodulatorelement 13-1 unterzogen und schließlich vom optischen
Sendegerät 100-1 ausgesendet. Weil das ausgesendete optische
Signal eine spektrale Verbreiterung aufweist, kann die
stimulierte Brillouin-Streuung wirksam unterdrückt werden.
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Der optische Modulator 11-1 kann durch Herstellen des
Intensitätsmodulatorelements 12-1 und des
Phasenmodulatorelements 13-1 aus zur gleichen Reihe gehörenden
Halbleitermaterialien leicht als integrierte Struktur verwirklicht
werden. Durch auf diese Weise erfolgendes Integrieren beider
Elemente kann ein Lichtverlust an der Kopplungsgrenzfläche
zwischen dem Intensitätsmodulatorelement 12-1 und dem
Phasenmodulatorelement 13-1 zufriedenstellend verhindert
werden. Abgesehen davon kann auf einen optischen Koppler
verzichtet werden, der andernfalls zum optischen Koppeln der
Elemente 12-1 und 13-1 erforderlich wäre.
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Im Falle der vorliegenden Ausführungsform kann die
Reihenfolge, in der der Lichtstrahl und das optische Signal
in das Intensitätsmodulatorelement 12-1 und das
Phasenmodulatorelement 13-1 eingegeben wird, gegenüber der in
Fig. 4 dargestellten Reihenfolge umgekehrt werden, wodurch
im wesentlichen die gleichen Wirkungen erzielt werden.
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In Fig. 5 ist ein optisches Sendegerät gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
dargestellt, wobei ein durch eine Kombination von zwei
Phasenmodulatoren gebildeter
Mach-Zehnder-Intensitätsmodulator mit einem Phasenmodulator in einer integrierten
Struktur kombiniert ist. Wie in der Figur dargestellt ist,
wird ein von einer Lichtquelle 1 emittierter Lichtstrahl in
einen optischen Modulator 11-2 eingegeben. Ein zu
übertragendes Signal wird von einem Sendesignalgenerator 4
erzeugt und in eine Intensitätsmodulator-Treiberschaltung
14-2 eingegeben, die zwei Ausgangssignale erzeugt. Diese
Ausgangssignale werden dann in Intensitätsmodulatorelemente
12-2a bzw. 12-2b eingegeben, die im optischen
Intensitätsmodulator 11-2 enthalten sind. Jede der Ausgaben der
Intensitätsmodulator-Treiberschaltung 14-2 ist ein
elektrisches Signal mit einem vorgegebenen Spannungs- oder
Strompegel, der die optische Phasendifferenz zwischen den
durch die Intensitätsmodulatorelemente 12-2a bzw. 12-2b
laufenden optischen Signalen auf Null oder 180 Grad legt. Es
sei in diesem Zusammenhang erwähnt, daß die optische Ausgabe
des Mach-Zehnder-Intensitätsmodulators einen maximalen Pegel
annimmt, wenn die Phasendifferenz zwischen den durch die
optischen Modulationselemente 12-2a und 12-2b laufenden
optischen Signalen null Grad beträgt, während ein Minimalwert
infolge von Interferenz angenommen wird, wenn die erwähnte
Phasendifferenz 180 Grad beträgt. Ein von einem
Spektralverbreiterungssignal-Generator 5 erzeugtes
Spektralverbreiterungssignal wird in eine Phasenmodulator-Treiberschaltung
15-2 eingegeben, deren Ausgangssignal
Phasenmodulatorelementen 13-2a bzw. 13-2b zugeführt wird, die ebenfalls im
optischen Modulator 11-2 enthalten sind. Die Ausgabe der
Phasenmodulator-Treiberschaltung 15-2 ist auch ein
elektrisches Signal mit einem vorgegebenen Spannungs- oder
Strompegel, wodurch die Phase des durch die
Phasenmodulatorelemente 13-2a bzw. 13-2b laufenden Lichtstrahls und
des optischen Signals moduliert werden kann. Der in den
optischen Modulator 11-2 eingegebene Lichtstrahl wird durch
die Intensitätsmodulatorelemente 12-2a und 12-2b in der
Intensität moduliert, während sein Spektrum durch die
Phasenmodulatorelemente 13-2a und 13-2b verbreitert wird, und
er wird schließlich vom optischen Sender 100-2 ausgesendet.
Das ausgesendete optische Signal wird kaum durch die
stimulierte Brillouin-Streuung beeinflußt, weil das Spektrum
verbreitert ist.
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Der optische Modulator 11-2 kann leicht durch Herstellen
der Intensitätsmodulatorelemente 12-2a, 12-2b und der
Phasenmodulatorelemente 13-2a, 13-2b aus Halbleitermaterialien
derselben Reihe, wie beispielsweise Lithiumniobat, in einer
integrierten Struktur verwirklicht werden. Wegen der
Integration kann der optische Verlust an den
Kopplungsgrenzflächen zwischen den Intensitätsmodulatorelementen 12-
2a, 12-2b und den Phasenmodulatorelementen 13-2a, 13-2b
verringert werden. Abgesehen davon kann auf optische
Kopplungselemente, die andernfalls erforderlich sind,
verzichtet werden.
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Im Fall des optischen Sendegeräts gemäß der vorstehend
mit Bezug auf Fig. 5 beschriebenen dritten Ausführungsform
der Erfindung ist der Phasenmodulator in zwei
Phasenmodulatorelemente 13-2a und 13-2b eingeteilt. Im allgemeinen
können jedoch im wesentlichen die gleichen Wirkungen mit
einer Modulatorkonfiguration erhalten werden, bei der die
Intensitätsmodulatorelemente 12-2a und 12-2b mit einem von
dem Phasenmodulatorelement 13-2a der vorhergehenden Stufe und
dem Phasenmodulatorelement 13-2b der nachfolgenden Stufe
kombiniert sind.
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In Fig. 6 ist ein optisches Sendegerät gemäß einer
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
dargestellt, wobei ein durch eine Kombination von zwei
Phasenmodulatoren gebildeter
Mach-Zehnder-Intensitätsmodulator dafür ausgelegt ist, auch der Funktion eines
Phasenmodulators zu dienen. Wie in der Figur dargestellt ist,
wird ein von einer Lichtquelle 1 emittierter Lichtstrahl in
einen optischen Modulator 11-3 eingegeben. Ein von einem
Sendesignalgenerator 4 erzeugtes zu übertragendes Signal
und ein von einem Spektralverbreiterungssignal-Generator 5
erzeugtes Signal werden in eine Intensitätsmodulator-
Treiberschaltung 14-3 eingegeben, in der beide
Eingangssignale durch Spannungskombinationsschaltungen 6-a und 6-b
kombiniert werden, wobei die Ausgaben der
Spannungskombinationsschaltungen 6-a und 6-b dann an
Intensitätsmodulatorelemente 12-3a bzw. 12-3b angelegt werden.
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Das vom Sendesignalgenerator 4 erzeugte Signal zur
Übertragung wird als ein Spannungssignal positiver Polarität
(plus) an den Eingang der Spannungskombinationsschaltung 6-a
angelegt, während es als ein Spannungssignal negativer
Polarität (minus) an den Eingang der
Spannungskombinationsschaltung 6-b angelegt wird, um die optische Phasendifferenz
des optischen Signals zwischen den
Intensitätsmodulator
elementen 12-3a und 12-3b dadurch auf Null oder 180 Grad zu
legen. Andererseits wird das vom
Spektralverbreiterungssignal-Generator 5 ausgegebene Signal als ein Spannungssignal
positiver Polarität an die Eingänge beider
Spannungskombinationsschaltungen 6-a und 6-b angelegt, um eine
wirksame phasengleiche Modulation in den
Intensitätsmodulatorelementen 12-3a und 12-3b auszuführen. Dadurch nimmt
das vom Sendesignalgenerator 4 erzeugte zu übertragende
Signal an der Intensitätsmodulation des optischen Signals zur
Übertragung teil, während das vom
Spektralverbreiterungssignal-Generator 5 erzeugte Signal zur Phasenmodulation
beiträgt.
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Der in den optischen Modulator 11-3 eingegebene
Lichtstrahl wird intensitäts- und phasenmoduliert und
spektral verbreitert, und er wird schließlich vom optischen
Sendegerät 100-3 ausgesendet. Das ausgesendete optische
Signal ist vor dem Einfluß der stimulierten Brillouin-
Streuung wirksam geschützt.
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Weil der optische Modulator 11-3 nur aus den
Intensitätsmodulatorelementen 12-3a und 12-3b besteht, kann
die Anzahl der erforderlichen optischen Teile verringert
sein, woraus sich ein weiterer Vorteil ergibt.
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In Fig. 7 ist eine Schaltungskonfiguration eines
optischen Sendegeräts gemäß einer fünften Ausführungsform der
Erfindung dargestellt, wobei ein aus einer Kombination von
zwei Phasenmodulatoren bestehender
Mach-Zehnder-Intensitätsmodulator verwendet wird. Wie in der Figur dargestellt ist,
wird ein von einer Übertragungslichtquelle 1 emittierter
Lichtstrahl in einen optischen Modulator 11-4 eingegeben. Ein
von einem Sendesignalgenerator 4 erzeugtes zu übertragendes
Sendesignal wird in eine digitale Logikschaltung 16
eingegeben. Digitalsignale 17-a und 17-b, die von der
digitalen Logikschaltung 16 infolge der Logikverarbeitung des
Sendesignals ausgegeben werden, werden in
Intensitätsmodulator-Treiberschaltungen 14-4a bzw. 14-4b eingegeben. Die
Ausgangssignale dieser zwei Treiberschaltungen 14-4a und
14-4b werden in Intensitätsmodulatorelemente 12-4a bzw. 12-4b
eingegeben, welche den optischen Modulator 11-4 bilden. Die
in den optischen Modulator 11-4 eingegebenen optischen
Signale werden durch die Intensitätsmodulatorelemente 12-4a
bzw. 12-4b einer Intensitätsmodulation und einer
Phasenmodulation unterzogen und vom optischen Sendegerät 100-4
ausgesendet, wobei das Spektrum verbreitert ist.
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Die Digitalsignale 17-a und 17-b, die von den jeweiligen
zwei Ausgängen der digitalen Logikschaltung 16 ausgegeben
werden, nehmen die Werte "0" und "1" an. Wenn das
Digitalsignal 17-a "0" ist, nimmt die Ausgabe der
Intensitätsmodulator-Treiberschaltung 14-4a einen Pegel "V-"
an, wodurch bewirkt wird, daß die Phase des durch das
Intensitätsmodulatorelement 12-4a tretenden Lichtstrahls
gegenüber einer Referenzphase um 90º vorgeschoben wird. Wenn
das Digitalsignal 17-a andererseits "1" ist, nimmt die
Ausgabe der Intensitätsmodulator-Treiberschaltung 14-4a einen
Pegel "V+" an, wodurch die Phase des durch das
Intensitätsmodulatorelement 12-4a tretenden Lichtstrahls um
90º bezüglich der Referenzphase verzögert wird. Wenn das
Digitalsignal 17-b in ähnlicher Weise "0" oder "1" ist, nimmt
die Ausgabe der Intensitätsmodulator-Treiberschaltung 14-4b
den Pegel "V-" oder "V+" an, wodurch bewirkt wird, daß die
Phase des durch das Intensitätsmodulatorelement 12-4b
tretenden Lichtstrahls um 90º bezüglich der Referenzphase
vorgeschoben oder verzögert wird.
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Abhängig von Kombinationen der Digitalsignale 17-a und
17-b werden die Intensität und die Phase des vom optischen
Modulator 11-4 ausgegebenen optischen Signals Modulationen
unterzogen, wie nachstehend erwähnt wird.
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Im allgemeinen arbeitet oder funktioniert die digitale
Logikschaltung 16 folgendermaßen. Wenn das vom
Sendesignalgenerator 4 zugeführte Sendesignal "0" ist, wird die
Kombination der von der digitalen Logikschaltung 16 erzeugten
Digitalsignale 17-a und 17-b durch "0, 1" oder "1, 0"
dargestellt. Wenn das vom Sendesignalgenerator 4 zugeführte
Signal andererseits "1" ist, erzeugt die digitale
Logikschaltung 16 Kombinationen der Digitalsignale 17-a und 17-b
in einer alternierenden, zufälligen oder vorgegebenen Folge
von "0, 0" und "1, 1".
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Demgemäß wird die Phase des ausgegebenen optischen
Signals entsprechend mit seinem verbreiterten Spektrum
moduliert, was zum Unterdrücken der stimulierten Brillouin-
Streuung wirksam ist.
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Weil der optische Modulator 11-4 nur aus den
Intensitätsmodulatorelementen 12-4a und 12-4b besteht, kann
die Anzahl der zum Implementieren des optischen
Signalsendegeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform
erforderlichen Komponenten verringert sein, woraus sich ein weiterer
Vorteil ergibt.
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In Fig. 8A ist beispielhaft eine
Schaltungskonfiguration der digitalen Logikschaltung 16 dargestellt.
Wie in der Figur ersichtlich ist, besteht die digitale
Logikschaltung 16 aus zwei T-Flipflops 18-a und 18-b, in die
das zu übertragende Signal jeweils eingegeben wird, wobei von
diesen T-Flipflops 18-a bzw. 18-b entsprechende
Ausgangssignale 17-a und 17-b erzeugt werden. Das Eingangssignal zur
Übertragung ist ein Digitalsignal des NRZ-Codes (Code ohne
Rückkehr auf Null), wie in Fig. 8B in einer Reihe 1
dargestellt ist. Der T-Flipflop 18-a wird ansprechend auf
eine ansteigende Flanke des Eingangssignals getriggert, um
dadurch ein Ausgangssignal mit einer in Fig. 8B in einer
Reihe 2 dargestellten Wellenform zu erzeugen. Andererseits
wird der T-Flipflop 18-b ansprechend auf eine abfallende
Flanke des Eingangssignals getriggert, um ein Ausgangssignal
mit einer Wellenform zu erzeugen, wie sie in Fig. 8B in
einer Reihe 3 dargestellt ist. Es ist mit einer vereinfachten
digitalen Schaltungskonfiguration, wie sie vorstehend
beschrieben wurde, möglich, die stimulierte Brillouin-
Streuung zu unterdrücken.
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In Fig. 9A ist eine andere als Beispiel dienende
Konfiguration der digitalen Logikschaltung 16 dargestellt.
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Wie in der Figur dargestellt ist, wird ein Signal zur
Übertragung (also ein Sendesignal) in zwei Logikgatter 19-a
und 19-b eingegeben, wobei von diesen Logikgattern 19-a bzw.
19-b zwei Ausgangssignale 17-a und 17-b ausgegeben werden. In
Fig. 9B sind Wellenformen des Eingangssignals und der
Ausgangssignale der digitalen Logikgatter dargestellt. In
Fig. 9A bezeichnet eine Bezugszahl 20 einen digitalen
Zufallssignalgenerator, dessen Ausgangssignal in die
erwähnten zwei digitalen Logikgatter 19-a und 19-b eingegeben
wird. Bei der in Fig. 9A dargestellten Konfiguration der
digitalen Logikschaltung 16 werden die Ausgangssignale 17-a
und 17-b so kombiniert, daß diese Ausgaben eine Kombination
von "0, 0" annehmen, wenn das Eingangssignal "0" ist, während
sie abhängig von dem vom digitalen Zufallssignalgenerator 20
ausgegebenen Signal eine Kombination von "0, 0" oder "1, 1"
annehmen.
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Der gemäß dieser Ausführungsform verwendete digitale
Zufallssignalgenerator 20 kann so ausgelegt sein, daß er "0"
und "1" abwechselnd oder nach einer vorgegebenen Regel
gemischt erzeugt. In jedem Fall kann die stimulierte
Brillouin-Streuung wirksam unterdrückt werden. Es sei an
dieser Stelle bemerkt, daß die Zeitsteuerung des
Ausgangssignals des digitalen Zufallssignalgenerators 20 vorzugsweise
mit der Zeitsteuerung des Sendesignals übereinstimmt.
Dementsprechend wird eine Anordnung entwickelt, bei der ein
zum Steuern des Sendesignalgenerators verwendetes Taktsignal
oder alternativ das Sendesignal selbst als ein Triggersignal
verwendet wird, wenngleich auf eine Erläuterung einer dazu
dienenden konkreten Schaltungskonfiguration verzichtet wird.
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In den optischen Signalsendegeräten gemäß der vierten
bzw. der fünften Ausführungsform wird ein Mach-Zehnder-
Modulator verwendet. Beim Mach-Zehnder-Modulator tritt jedoch
das Problem auf, daß das Extinktionsverhältnis infolge der
Differenz des Brechungsindex und der optischen Weglänge
zwischen den zwei den Mach-Zehnder-Modulator bildenden
Intensitätsmodulatorelementen verschlechtert ist. Das Problem
der Verschlechterung des Extinktionsverhältnisses kann jedoch
gelöst werden, indem die effektive optische Weglänge durch
Anlegen eines Vorspannungssignals an die zwei Ausgänge der
Intensitätsmodulator-Treiberschaltung 14-2 oder 14-3
kompensiert wird.
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In Fig. 10 ist schematisch ein Aufbau eines optischen
Signalübertragungssystems dargestellt, bei dem eines der
optischen Sendegeräte gemäß der ersten bis fünften
Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. Wie in der
Figur dargestellt ist, besteht das dargestellte optische
Signalübertragungssystem aus einem optischen Signalsender
100, mindestens einer optischen Faser 101 zur
Signalübertragung, optischen Verstärkern 102 und einem optischen
Signalempfänger 103. Das Ausgangssignal des optischen Senders
100 wird in die optische Faser 101 eingegeben. Falls nur eine
einzige optische Faser für die Signalübertragung verwendet
wird, wird das Ausgangssignal von der optischen Faser 101
direkt in den optischen Empfänger 103 eingegeben. Falls
mehrere serielle optische Fasern 101 verwendet werden, wird
das Ausgangssignal einer optischen Faser vom optischen
Verstärker 102 einmal verstärkt und in eine folgende optische
Faser 101 eingegeben. Die Ausgabe der letzten optischen Faser
wird in den optischen Empfänger 103 eingegeben.
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Weil das vom optischen Sender 100 ausgegebene optische
Signal spektral verbreitert ist, kann es zum optischen
Empfänger 103 übertragen werden, ohne daß es durch die
stimulierte Brillouin-Streuung im Laufe der Ausbreitung durch
die optische Faser negativ beeinflußt wird.
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In Fig. 11 ist ein Aufbau eines optischen
Übertragungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
schematisch dargestellt, wobei einer der vorstehend in
Zusammenhang mit der ersten bis fünften Ausführungsform
beschriebenen optischen Sender verwendet werden kann. Mit
Bezug auf die Figur sei bemerkt, daß das optische
Übertragungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform aus
einer optischen Wellenlängenmultiplex-Sendeeinheit 110, die
mehrere optische Sender 111-1 bis 111-n (allgemein mit 111-
(1 ~ n) bezeichnet) und einen optischen
Wellenlängenmultiplexer 112 enthält, mindestens einer optischen
Übertragungsfaser 110 und einem optischen Verstärker 102
sowie einem optischen Wellenlängenmultiplex-Empfangsgerät
113, das einen optischen Wellenlängendemultiplexer 114 und
mehrere optische Empfänger 115-5 bis 115-n (allgemein mit
115-(1 ~ n) bezeichnet) enthält, besteht.
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Die Ausgaben der einzelnen optischen Sender 111-(1 ~ n)
werden in den optischen Wellenlängenmultiplexer 112
eingegeben, um in ein optisches Signal gemultiplext zu
werden, das von der optischen
Wellenlängenmultiplex-Sendeeinheit 110 als Ausgangssignal ausgegeben wird, welches dann
in die optische Faser 101 eingegeben wird. Wenn nur eine
optische Faser 110 für die Übertragung des optischen Signals
bereitgestellt ist, wird das die serielle optische Faser 101
verlassende Ausgangssignal direkt in das
Wellenlängenmultiplex-Empfangsgerät 113 eingegeben. Wenn andererseits
mehrere optische Fasern 101 bereitgestellt sind, wird das
optische Signal der optischen Faser 101 zuerst vom optischen
Verstärker 102 verstärkt, bevor es in das optische
Wellenlängenmultiplex-Empfangsgerät 113 eingegeben wird. Das
in das optische Wellenlängenmultiplex-Empfangsgerät 113
eingegebene optische Signal wird an den Eingang des optischen
Wellenlängendemultiplexers 114 angelegt, und mehrere sich aus
dem Demultiplexvorgang des Demultiplexers 114 ergebende
optische Signalausgaben werden in die jeweiligen optischen
Empfänger 115-(1 ~ n) eingegeben und von diesen empfangen.
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Weil das von der Wellenlängenmultiplex-Sendeeinheit 110
ausgegebene optische Signal ein durch die optischen Sender
111-(1 ~ n) verbreitertes Spektrum aufweist, kann das
optische Signal das Wellenlängenmultiplex-Empfangsgerät 113
erreichen, ohne daß es im Laufe der Ausbreitung durch die
optische Faser 101 dem Einfluß der stimulierten Brillouin-
Streuung unterliegt.
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Als eine Modifikation der vorliegenden Ausführungsform
kann der optische Wellenlängenmultiplexer 112 durch einen
optischen Koppler ersetzt werden, woraus sich im wesentlichen
die gleichen vorteilhaften Wirkungen ergeben. Ein Aufbau
dieser Modifikation ist in Fig. 12 dargestellt, wobei der
optische Koppler durch eine Bezugszahl 116 bezeichnet ist.
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Wie vorstehend erwähnt wurde, ist bekannt, daß das
optische Signal zur Übertragung, das im in Verbindung mit der
ersten bis vierten Ausführungsform der Erfindung vorstehend
beschriebenen optischen Sendegerät 100 phasenmoduliert wird,
nach dem Empfang unter dem Einfluß der Wellenlängendispersion
während der Übertragung durch die optische Faser zeitlichen
Schwankungen ausgesetzt ist. Um diesem Problem Rechnung zu
tragen, wird erwogen, den Takt des Sendesignalgenerators 4
zu steuern, so daß die Differenz oder Abweichung der
Übertragungsverzögerungszeit kompensiert werden kann.
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In Fig. 13 ist eine weitere Ausführungsform der
Erfindung schematisch dargestellt, bei der eine Taktsteuerung
im optischen Sendegerät gemäß der ersten Ausführungsform
verwendet wird. Mit Bezug auf die Figur sei bemerkt, daß das
Ausgangssignal des Spektralverbreiterungssignal-Generators 5
in eine Taktgeneratorschaltung 21 eingegeben wird, die einen
Teil des Sendesignalgenerators 4 bildet. Die Ausgabe der
Taktgeneratorschaltung 21 wird in eine
Datenerzeugungsschaltung 22 eingegeben. Das gemäß dem Ausgangssignal des
Spektralverbreiterungssignal-Generators 5 modulierte optische
Signal wird unter dem Einfluß der Dispersion bei der
Ausbreitung durch die optische Faser einer Änderung der
Übertragungsverzögerungszeit unterzogen. Dementsprechend
ermöglicht das Einstellen der Taktausgabezeit der
Taktgeneratorschaltung 21 entsprechend dem Ausgangssignal des
Spektralverbreiterungssignal-Generators 5, daß das optische
Signal selbst dann mit einem im wesentlichen konstanten
Zeitablauf am Empfangsgerät 103 ankommt, wenn sich die
Übertragungsverzögerungszeit des phasenmodulierten optischen
Signals unter dem Einfluß der Dispersion während der
Übertragung ändert. Demgemäß kann die Empfangsempfindlichkeit
ungeachtet der Phasenmodulation des optischen Signals vor
einer Beeinträchtigung infolge der zeitlichen Schwankungen
geschützt werden.
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Die Lehren der vorstehend gerade beschriebenen Erfindung
können in das Sendegerät gemäß der zweiten bis vierten
Ausführungsform aufgenommen werden, um ähnlich vorteilhafte
Wirkungen zu gewährleisten. Es sei weiterhin bemerkt, daß die
vorstehend beschriebene Anordnung selbst bei dem in Fig. 2
dargestellten bekannten System, bei dem eine direkte
Modulation einer Laserfrequenz zum Unterdrücken der stimulierten
Brillouin-Streuung verwendet wird, ähnliche Wirkungen bieten
kann.
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Fig. 14A zeigt eine integrierte Struktur eines
Intensitätsmodulatorelements 2 und eines
Phasenmodulatorelements 4, die unter Verwendung einer
Halbleiter-Mehrfachquantenmuldenstruktur verwirklicht ist. Fig. 14B zeigt einen
Querschnitt entlang einer Linie a-a' in Fig. 14A. Weiterhin
sind in Fig. 15 graphisch Kennlinien des
Intensitätsmodulatorelements und des Phasenmodulatorelements
dargestellt, die bei angelegten Vorspannungen auftreten. Wie in
Fig. 15 ersichtlich ist, kann die Betriebskennlinie des
Modulators durch Regeln des Betrags der angelegten
Vorspannung leicht gesteuert oder geändert werden.
Insbesondere wird durch Anlegen einer höheren Vorspannung an
das Intensitätsmodulatorelement als an das
Phasenmodulatorelement bewirkt, daß sich der Absorptionskoeffizient der
Mehrfachquantenmulde stärker ändert, wodurch der Grad der
Intensitätsmodulation erhöht werden kann. Natürlich tritt
selbst im Phasenmodulatorelement eine mehr oder weniger
starke Änderung der Intensität auf. Der Betrag dieser
Änderung kann jedoch verglichen mit derjenigen des
Intensitätsmodulatorelements auf einen ausreichend geringen
Wert unterdrückt werden, um den gewünschten Betrieb zu
gewährleisten.
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In Fig. 16A ist eine integrierte Struktur eines
optischen Modulators dargestellt, wobei mehrere
Quantenmuldenstrukturen mit voneinander verschiedenen Eigenschaften
für ein Phasenmodulatorelement bzw. ein
Intensitätsmodulatorelement verwendet werden. Weiterhin sind die
Fig. 16B und 16C Ansichten von entlang Linien a-a' bzw.
b-b' in Fig. 16A vorgenommenen Schnitten. Bei der in diesen
Figuren dargestellten Struktur sind die
Intensitätsmodulationseigenschaften und die
Phasenmodulationseigenschaften isoliert. Die in den Fig. 16A, 16B und 16C
dargestellte Struktur wird gegenüber der in Fig. 14
dargestellten vorteilhaft, weil die Modulatorelemente
unabhängig voneinander optimiert werden können, wenngleich
der Prozeß zur Herstellung der in den Fig. 16A, 16B und
16C dargestellten integrierten optischen Modulatorvorrichtung
kompliziert ist.
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In den Fig. 17A und 17B ist eine unter Verwendung
eines Dielektrikums verwirklichte Struktur eines integrierten
optischen Senders dargestellt. Das
Intensitätsmodulatorelement ist in einer Mach-Zehnder-Interferometerstruktur
verwirklicht, während das Phasenmodulatorelement in Form
eines linearen Wellenleiters verwirklicht ist. Es ist jedoch
zu verstehen, daß das Intensitätsmodulatorelement auch in
verschiedenen anderen Strukturen einschließlich eines
Richtkoppler-Intensitätsmodulators und dergleichen
verwirklicht werden könnte, solange das zugrundeliegende
Arbeitsprinzip auf dem elektrooptischen Effekt beruht.
Weiterhin kann eine ähnliche Vorrichtungsstruktur erhalten
werden, wenn der elektrooptische Effekt eines
Halbleiterkristalls, wie GaAs, InP und dergleichen, ausgenutzt wird.
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Es sei bemerkt, daß ein optisches Sendegerät, das die
erste und die zweite Aufgabe der Erfindung gleichzeitig lösen
kann, auch innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden
Erfindung liegen soll.
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In Fig. 18 ist eine Struktur eines optischen
Sendegeräts dargestellt, welches die erste Ausführungsform der
Erfindung einschließt.
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Mit Bezug auf die Figur sei bemerkt, daß das optische
Sendegerät 100 aus einer Lichtquelle 1 zur Signalübertragung,
einem Intensitätsmodulator 2, Phasenmodulatoren 3-a und 3-b,
einem Sendesignalgenerator 4 und einem
Spektralverbreiterungssignal-Generator 5 besteht. Ein zu übertragendes
Signal, das von einem Sendesignalgenerator 4 erzeugt wird,
wird dem Intensitätsmodulator 2 und dem Phasenmodulator 3-a
zugeführt. Ein Ausgangssignal des
Spektralverbreiterungssignal-Generators 5 wird in den Phasenmodulator 3-b
eingegeben. Der von der Lichtquelle 1 abgegebene Lichtstrahl
wird durch den Intensitätsmodulator 2 und die
Phasenmodulatoren 3-a und 3-b geführt, bevor er vom optischen
Sendegerät 100 ausgesendet wird.
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Der von der Lichtquelle 1 abgegebene Lichtstrahl wird
beim Durchlaufen des Intensitätsmodulators 2 einer
Intensitätsmodulation und einer geringen Phasenmodulation
oder Phasenverschiebung unterzogen. Nachfolgend wird das vom
Intensitätsmodulator 2 ausgegebene optische Signal beim
Hindurchlaufen durch den Phasenmodulator 3-a einer
Phasenmodulation unterzogen, wodurch die geringe Phasenmodulation
oder Phasenverschiebung aufgehoben werden kann, der das
Signal beim Durchlaufen des Intensitätsmodulators 2
ausgesetzt war. Das Ausgangssignal des Phasenmodulators 3-a wird
weiter durch den Phasenmodulator 3-b einer Phasenmodulation
unterzogen, wodurch das Verbreitern des Spektrums des
optischen Signals bewirkt wird.
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Mit der in Fig. 19 dargestellten Struktur des optischen
Sendegeräts kann nicht nur die stimulierte Brillouin-Streuung
sondern auch das Chirpen in einem Hochfrequenzbereich
entsprechend der Bitrate unterdrückt werden, woraus sich
Vorteile ergeben.
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In Fig. 19 ist beispielhaft eine Struktur eines
optischen Senders dargestellt, in die ein optischer
Intensitätsmodulator und ein optischer Phasenmodulator
integriert sind. Infolge der integrierten Struktur kann der
optische Verlust an den Kopplungsteilen verringert werden.
Abgesehen davon kann die Anzahl der optischen Elemente, die
ansonsten erforderlich sind, verringert werden.
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Es ist gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung auch
möglich, die stimulierte Brillouin-Streuung durch Verbreitern
des Spektrums eines optischen Wellenlängenmultiplexsignals
durch einen einzigen Phasenmodulator zu unterdrücken. In
Fig. 20 ist eine Struktur eines optischen
Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystems gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
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Jeder der optischen Sender 111-1, 111-2, ..., 111-n
weist keinen für die Spektralverbreiterung vorgesehenen
optischen Phasenmodulator auf. Im wesentlichen besteht jeder
optische Sender aus einer Lichtquelle, einem
Intensitätsmodulator und einem Signalgenerator zum Erzeugen eines
optisch zu übertragenden Signals. Mehrere von den einzelnen
Intensitätsmodulatoren erzeugte optische Signale, die
voneinander verschiedene Wellenlängen aufweisen, werden durch
einen optischen Koppler 116 optisch synthetisiert. Der
synthetisierte Signallichtstrahl wird entsprechend einem von
einem Spektralverbreiterungssignal-Generator 5 erzeugten
Signal en bloc einer Phasenmodulation in einem optischen
Phasenmodulator 3 unterzogen. Das der Phasenmodulation
unterzogene optische Wellenlängenmultiplexsignal wird vom
Wellenlängenmultiplex-Sendegerät 110 zu einer optischen Faser
1001 gesendet und von einem optischen
Wellenlängendemultiplexer 114 empfangen, um es in die ursprünglichen
Wellenlängen zu demultiplexen. Optische Signale, die sich aus
dem optischen Demultiplexen ergeben, werden von jeweiligen
optischen Empfängern 115-1, 115-2, ..., 115-n empfangen.
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Im vorstehend beschriebenen optischen
Wellenlängenmultiplex-Signalübertragungssystem kann die stimulierte
Brillouin-Streuung auf ein Minimum unterdrückt werden, weil
das Spektrum des optischen Signals verbreitert ist.
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In dem vorstehend mit Bezug auf Fig. 20 beschriebenen
System wurde das optische Sendegerät 111 als aus der
Lichtquelle, dem Intensitätsmodulator und dem
Sendesignalgenerator bestehend beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen,
daß das optische Sendegerät einen Phasenmodulator zum
Unterdrücken des Chirpphänomens auf weisen kann. Es sei am
Rande bemerkt, daß der zum Synthetisieren der optischen
Signale verwendete optische Koppler 116 durch einen optischen
Wellenlängenmultiplexer ersetzt werden kann.
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Wie anhand der vorstehenden Beschreibung verständlich
geworden sein wird, kann die stimulierte Brillouin-Streuung
nach der Lehre der vorliegenden Erfindung, daß das einer
optischen Phasenmodulation unterzogene optische Signal
übertragen wird, wirksam unterdrückt werden.
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Weiterhin kann durch Steuern der Takterzeugungsschaltung
des optischen Sendegeräts unter Verwendung des
Spektralverbreiterungssignals verhindert werden, daß die
Empfangsempfindlichkeit infolge der zeitlichen Schwankungen
beeinträchtigt wird.
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Schließlich sei hinzugefügt, daß der Lichtenergieverlust
an Zwischenelementkopplungs- oder Verbindungsabschnitten
durch Einrichten des optischen Intensitätsmodulators und des
optischen Phasenmodulators in einer integrierten Struktur bei
verminderter Anzahl optischer Elemente verringert werden
kann, woraus sich weitere Vorteile ergeben.