DE69534362T2

DE69534362T2 - Volloptischer mehrkanaliger TDM-WDM Konverter und volloptischer mehrkanaliger Zeit-Demultiplexer

Info

Publication number: DE69534362T2
Application number: DE69534362T
Authority: DE
Inventors: Morioka Yokosuka-shi Toshio; Takara Yokosuka-shi Hidehiko; Saruwatari Yokosuka-shi Masatoshi
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1994-08-15
Filing date: 1995-08-16
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2015-08-17
Also published as: US6023360A; EP0697775B1; EP0697775A3; EP0697775A2; DE69534362D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen mehrkanaligen volloptischen TDM-(Time-Division-Muliplexed = Zeitmultiplex)-WDM-(Wavelength Division Multiplexed = Wellenlängenmultiplex)-Wandler und einen mehrkanaligen volloptischen TDM-Demultiplexer, die den optischen Zeitmultiplex-Signalpulszug zu jedem Kanal räumlich und gleichzeitig trennen, in einem optischen TDM-Übertragungssystem.
Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
In Bezug auf optische Zeitmultiplex-Übertragungssysteme sind extensiv Untersuchungen durchgeführt worden, um einen TDM-Demultiplexer, der einen optischen Zeitmultiplex-Signalpulszug zu jedem Kanal mit hoher Geschwindigkeit trennt, ohne das optische Signal in ein elektrisches Signal umzuwandeln, sowie einen TDM-Multiplexer zu entwickeln.
14 zeigt die Konfiguration eines zukünftigen optischen Zeitmultiplex-Übertragungssystems, in welchem die gesamte Verarbeitung volloptisch durchgeführt wird, wie beispielsweise den TDM-Demultiplexer. In dem optischen Zeitmultiplex-Übertragungssystem des Aufbaus, der in 14 gezeigt ist, wird jedes Licht, das von N optischen Quellen L-1 bis L-N (N ist eine ganze Zahl größer als 1) mit den Signalpulszügen einer Frequenz f₀ (einem elektrischen Signal) in Modulatoren M-1 bis M-N, die entsprechend den optischen Quellen L-1 bis L-N angeordnet sind, moduliert wird.
Von Modulatoren M-1 bis M-N ausgegebene optische Signalpulszüge werden im optischen Multiplexer (MUX) zeitseriell multiplext und werden ein optischer Zeitmultiplex-Signalpulszug bei einer Bitrate von Nf₀ Bits/s über 100 Gbit/s. Der optische Zeitmultiplex-Signalpulszug wird in der Übertragungsleitung übertragen, die aus einer optischen Faser und optischen Repeatervorrichtungen bzw. Zwischenverstär kervorrichtungen (optischen Verstärkern) besteht, und zwar linear oder nichtlinear (Solitonübertragung), und wird bei f₀ bit/s durch den optischen Demultiplexer (DEMUX) räumlich in die ursprünglichen N optischen Signalpulszüge getrennt. Durch den optischen DEMUX bzw. Demultiplexer getrennte optische Signalpulszüge werden durch die N optischen Erfassungsvorrichtungen D-1 bis D-N erfasst.
Zusätzlich zu dem obigen ist die optische Abtastschaltung zum Überwachen der Wellenform des optischen Zeitmultiplex-Signalpulszugs vor dem optischen DEMUX positioniert. Die Bitrate von jedem durch den optischen DEMUX räumlich getrennten optischen Signalpulszug wird eine Bitrate f₀. Im TDM-Demultiplexer wird eine Demultiplexoperation volloptisch durchgeführt, um die Übertragungsbitrate von größer als 100 Gbits/s zu erreichen.
In den zukünftigen optischen Kommunikationsnetzwerken werden TDM-WDM-Wandler zum Umwandeln van optischen TDM-Signalpulszügen in optische WDM-Signalpulszüge benötigt.
15 zeigt die Rolle des TDM-WDM-Wandlers in der obigen Situation. Der in 15 gezeigte TDM-WDM-Wandler ist in dem Knoten angeordnet, der einen optischen TDM-Signalpulszug in einen optischen WDM-Signalpulszug umwandelt.
Wenn der optische TDM-Signalpulszug einer Wellenlänge λ₀ eingegeben wird, wandelt der TDM-WDM-Wandler die optischen TDM-Signalpulszüge in optische Signalpulszüge mit einer anderen Wellenlänge λ₁ bis λ₄ um und gibt diese optischen WDM-Zeitmultiplex-Signalpulszüge aus. Weil der TDM-Demultiplexer und der TDM-WDM-Wandler, die oben angegeben sind, auf der Basis desselben Prinzips wie die vorliegende Erfindung aufgebaut sind, wird hier nur der TDM-Demultiplexer (Demultiplexer für optische Pulse) erklärt werden.
16 zeigt ein Beispiel eines Aufbaus eines herkömmlichen Demultiplexers für optische Pulse. Der in 16 gezeigte Aufbau wird "nichtlinearer Schleifenspiegel" genannt. Bei dem Aufbau ist ein optisches Kerr-Medium (nichtlineares optisches Material) 42 in einer Schleife zwischen zwei Ports 41b und 41c in einer optischen Zwei-mal-Zwei-Kopplungsvorrichtung (einem optischen Koppler) 41 eingefügt. Weiterhin ist ein Multiplexer 43 für optische Wellenlängen zwischen einem Port 41b und dem optischen Kerr-Medium 42 eingefügt und ist ein Demultiplexer 44 für optische Wellenlängen zwischen einem Port 41c und dem optischen Kerr-Medium 42 eingefügt. Ein optischer Zeitmultiplex-Signalpulszug, der über einen optischen Zirkulator 45 eingegeben wird, wird in ein Port 41a der optischen Kopplungsvorrichtung 41 eingegeben.
Der optische Zeitmultiplex-Signalpulszug wird durch die optische Kopplungsvorrichtung 41 in zwei geteilt. Eines dieser geteilten Signale wird in die Schleife von dem Port 41b aus eingegeben, um sich in Uhrzeigerrichtung auszubreiten, und das andere Signal wird in die Schleife von dem Port 41c aus eingegeben, um sich in Gegenuhrzeigerrichtung auszubreiten. Zusätzlich wird ein optischer Steuerpulszug über den Multiplexer 43 für optische Wellenlängen in die Schleife eingegeben, breitet sich in Uhrzeigerrichtung aus und wird vom Demultiplexer 44 für optische Wellenlängen zur Außenseite der Schleife ausgegeben.
Die Phase des optischen Zeitmultiplex-Signalpulses, der sich in Uhrzeigerrichtung ausbreitet und der mit dem optischen Steuerpuls überlagert ist, wird durch den optischen Steuerpuls basierend auf dem optischen Kerr-Effekt geändert. Daher verschiebt sich die Phase des optischen Zeitmultiplex-Signalpulses in Uhrzeigerrichtung, der mit dem optischen Steuerpuls überlagert worden ist, gegenüber der Phase des optischen Zeitmultiplex-Signalpulses in Gegenuhrzeigerrichtung um π rad, wenn optische Zeitmultiplex-Signalpulse in Uhrzeigerrichtung und in Gegenuhrzeigerrichtung wieder in der optischen Kopplungsvorrichtung 41 kombiniert werden. Als Ergebnis wird der optische Signalpulszug 1, der mit dem optischen Steuerpuls überlagert worden ist, getrennt und vom Port 41d ausgegeben.
Andererseits stimmt die Phase des optischen Zeitmultiplex-Signalpulses in Uhrzeigerrichtung, der nicht mit dem optischen Steuerpuls überlagert worden ist, nahezu mit der Phase des optischen Zeitmultiplex-Signalpulses in Gegenuhrzeigerrichtung überein. Daher wird der optische Signalpulszug 2 vom Port 41a ausgegeben. Dieser optische Signalpulszug 2 wird über den optischen Zirkulator 45 zur Außenseite ausgegeben. Auf diese Weise ist es möglich, nur den spezifizierten Kanal zu trennen, bei dem der optische Steuerpulszug synchron zum optischen Zeitmultiplex-Signalpulszug ist.
Ein herkömmlicher Demultiplexer für optische Pulse mit einem Aufbau, der unterschiedlich von dem Aufbau ist, der in 15 gezeigt ist, wird unter Bezugnahme auf die 17A und 17B erklärt werden. 17A zeigt den Aufbau eines herkömmlichen Demultiplexers für optische Pulse, der den Vierwellenmischungseffekt verwendet. Die in 17A gezeigte Struktur verwendet eine optische Frequenzumwandlungsfunktion durch den Vierwellenmischungseffekt in einer optischen Faser (P.A. Andrekson et al., "16 Gb/s all-optical demultiplexing using four-wave-mixing", Elect. Lett. vol. 27, S. 922 – 924, 1991). Bei diesem Aufbau werden der optische Zeitmultiplex-Signalpuls (die optische Frequenz ν_s) und der optische Steuerpuls (die optische Frequenz ν_p) durch den Multiplexer 51 für optische Wellenlängen kombiniert und in ein nichtlineares optisches Material dritter Ordnung (eine polarisationserhaltende optische Faser) 52 eingegeben.
Im nichtlinearen optischen Material 52 interagieren der optische Zeitmultiplex-Signalpuls und der optische Steuerpuls durch den Vierwellenmischungseffekt parametrisch, der einer von nichtlinearen optischen Effekten dritter Ordnung ist. Aufgrund der obigen Interaktionen wird im nichtlinearen optischen Material 52 ein frequenzgewandelter optischer Puls mit einer optischen Frequenz ν (wobei ν = 2 ν_s – ν_p) oder ein frequenzgewandelter optischer Puls mit der optischen Frequenz ν' (wobei ν' = 2 ν_p – ν_s) erzeugt. Anders ausgedrückt wird ein frequenzgewandelter optischer Puls mit einer optischen Frequenz ν oder ν', wie es in 17B gezeigt ist, für den optischen Zeitmultiplex-Signalpuls erzeugt, der mit dem optischen Steuerpuls überlagert. Der optische frequenzgewandelte Pulszug, der aus einem solchen frequenzgewandelten optischen Puls besteht, kann von der Ausgabe des nichtlinearen optischen Materials 52 unter Verwendung eines Demultiplexers 53 für optische Wellenlängen oder eines optischen Filters getrennt werden. Anders ausgedrückt ist es möglich, nur den optischen Signalpulszug eines spezifizierten Kanals, der synchron zu dem optischen Steuerpulszug ist, vom optischen Zeitmultiplex-Signalpulszug zu trennen.
Weiterhin wird ein Demultiplexer für optische Pulse eines Aufbaus, der unterschiedlich von einem jeweiligen Demultiplexer für optische Pulse ist, der oben angegeben ist, unter Bezugnahme auf die 18A und 18B erklärt werden. 18A zeigt die Struktur eines Demultiplexers für optische Pulse eines polarisationsunabhängigen Typs, der einen Polarisationsdrehspiegel verwendet. Der in dieser Figur gezeigte Demultiplexer für optische Pulse unterscheidet sich stark von demjenigen, der in 17A gezeigt ist. Er verwendet die Polarisations-Diversitytechnik in zwei entgegengesetzten Ausbreitungsrichtungen der Schleife und er lässt die Wellenlänge des optischen Steuerpulszuges mit einer Wellenlänge einer Dispersion von Null des nichtlinearen optischen Materials (der optischen Faser) übereinstimmen, um die Umwandlungseffizienz zu maximieren, wie es in 18B gezeigt ist. Anders ausgedrückt ist die in 18A gezeigte Struktur ein polarisationsunabhängiger Typ, bei welchem es für eine Demultiplexoperation möglich ist, von der Polarisationsrichtung des eingegebenen optischen TDM-Signals unabhängig zu sein.
Zuerst wird der Aufbau des Polarisationsdrehspiegels MR erklärt werden. 19 zeigt ein Beispiel eines Aufbaus des Polarisationsdrehspiegels MR. Wie es in 19 gezeigt ist, weist der Polarisationsdrehspiegel MR folgendes auf: einen Polarisationsstrahlteiler 56, der die Polarisationskomponente des von der Außenseite aus eingegebenen Lichts reflektiert, welche in der vertikalen Richtung (l₁) in Bezug auf die Ebene des Papiers ist, und die Polarisationskomponente in einer parallelen Richtung (l₀) sendet; eine schleifenartige polarisationserhaltende optische Faser 57, von welcher die Enden mit den obigen zwei Ausgangsenden des Polarisationsstrahlteilers 56 entlang demjenigen der polarisationserhaltenden Faser zu den Hauptachsen der Polarisation verbunden sind.
Diese polarisationserhaltende optische Faser 57, die auch als nichtlineares optisches Material arbeitet, ist mit den zwei Ausgangsenden des oben angegebenen Polarisationsstrahlteilers 56 verbunden, wobei ein Ende um die Ausbreitungsrichtung um neunzig Grad verdreht ist, um die Polarisationsrichtung von Licht, das sich durch diese Faser 57 ausbreitet, um 90 Grad zu drehen. Zusätzlich ist es anstelle eines Verdrehens der polarisationserhaltenden optischen Faser 57 selbst möglich, die Polarisationsrichtung des Lichts in der Schleife durch Verwenden von Polarisationsdrehvorrichtungen um 90 Grad zu drehen, wie beispielsweise eines Farraday-Drehers oder einer Halbwellenplatte. Auf diese Weise gelangt das gesamte Licht, das zu dem Polarisationsdrehspiegel eingegeben ist, aus derselben Vorrichtung heraus, wobei seine Polarisationsrichtung um 90 Grad gedreht ist, und anstelle der polarisationserhaltenden optischen Fasern ist es möglich, andere nichtlineare optische Materialien zu verwenden.
Bei der in 18A gezeigten Struktur wird der optische Zeitmultiplex-Signalpuls (optische Frequenz ν_s), der zu dem Mehrfach-Demultiplexer 55 für optische Wellenlängen über den optischen Zirkulator 54 eingegeben wird, mit dem optischen Steuerpuls (optische Frequenz ν_p, Wellenlänge einer Dispersion von Null der polarisationserhaltenden optischen Faser 58) kombiniert und wird zu dem Polarisationsdrehspiegel MR eingegeben.
Zu dieser Zeit ist die Polarisationsrichtung des optischen Signalpulszugs zufällig und ist die Polarisationsrichtung des optischen Steuerpulszugs auf Winkel von 45 Grad zwischen zwei Hauptachsen der polarisationserhaltenden optischen Faser 57 eingestellt. Der zu dem Polarisationsstrahlteiler 56 des Polarisationsdrehspiegels MR eingegebene optische Pulszug wird in eine Polarisationskomponente, die vertikal in Bezug auf die Ebene des Papiers ist, und eine Polarisationskomponente geteilt, die parallel in Bezug auf die Papierebene ist, und beide Polarisationskomponenten in Uhrzeigerrichtung und in Gegenuhrzeigerrichtung breiten sich durch die Schleife aus, die aus der polarisationserhaltenden optischen Faser 57 besteht. Der optische Steuerpuls wird aufgrund der 45-Grad-Polarisation in gleicher Intensität in den zwei Richtungen aufgeteilt, und der optische Signalpuls wird in Abhängigkeit von dem Eingangspolarisationszustand mit einem beliebigen Verhältnis in die zwei Richtungen aufgeteilt. Bei dem Beispiel der 18 wird die Polarisationsrichtung der Komponente, die in Gegenuhrzeigerrichtung ausgebreitet wird, um 90 Grad gedreht, und stimmt mit der Polarisationsrichtung der Komponente überein, die in Uhrzeigerrichtung ausgebreitet wird. Daher wird nur eine Hauptachse der polarisationserhaltenden optischen Faser verwendet. Weil die Vierwellenmischungs-Umwandlungseffizienz durch die optische Steuerpulsintensität bestimmt wird, wird in beiden Richtungen die gleiche Effizienz erreicht.
Die polarisationsunabhängige Operation wird daher ungeachtet der Tatsache erreicht, dass die Intensität ursprünglicher Signale in beiden Richtungen unterschiedlich ist.
Der Pulszug, der von dem Polarisationsdrehspiegel MR ausgegeben wird, wird zum Wellenlängentrennelement 58 über den Mehrfachdemultiplexer 55 für optische Wellenlängen und den optischen Zirkulator 54 eingegeben und wird in eine jeweilige Wellenlänge getrennt. Dann veranlasst er, dass der optische Signalpulszug der Wellenlänge ν_s und der frequenzgewandelte optische Pulszug der Wellenlänge ν_s' räumlich getrennt sind.
Übrigens kann der in 16 gezeigte herkömmliche Demultiplexer für optische Pulse nur einen spezifizierten Kanal von anderen Kanälen trennen, zu welchen der optische Steuerpuls synchron ist. Daher gibt es als Ergebnis davon, dass N-1 Demultiplexer für optische Pulse verwendet werden müssen, um N TDM-Kanäle vollständig zu trennen, ein derartiges Problem, dass der Schaltungsaufbau des TDM-Demultiplexers komplex und großräumig ist.
Weiterhin kann der in den 17A und 18A gezeigte herkömmliche Demultiplexer für optische Pulse aus dem optischen TDM-Signalpulszug den frequenzgewandelten optischen Puls (ν, ν') des spezifizierten Kanals extrahieren, zu welchem der optische Steuerpuls synchron ist. Daher ist es zum vollständigen Trennen von N Kanälen nötig, einen Kanal pro Schaltung unter Verwendung von N Demultiplexern für optische Pulse zu trennen. Daher gibt es ein derartiges Problem, dass der Schaltungsaufbau komplex und großräumig ist.
Electronics Letters, vol. 30, n°7, 31 März 1994, S. 591 – 592, T. Morioka et al., offenbart einen polarisationsunabhängigen volloptischen 100-Gbit/s-Demultiplexer, der eine Vierwellenmischung in einer polarisationserhaltenden Faserschleife verwendet; Electronics Letters, vol. 27, n° 11, 23 Mai 1991, S. 922 – 924, P. A. Andrekson et al. offenbart ein volloptisches 16-Gbit/s-Demultiplexen unter Verwendung einer Vierwellenmischung; Electronics Letters, vol. 28, n° 11, 21 Mai 1992, S. 1070 – 1072, T. Morioka et al. offenbart einen ultraschnellen polarisationsunabhängigen optischen Demultiplexer unter Verwendung einer optischen Trägerfrequenzverschiebung durch eine Kreuzphasenmodulation; Electronics Letters, vol. 30, n° 3, 3 Februar 1994, S. 255 – 256, M. A. Summerfield et al. offenbart eine volloptische TDM-zu-WDM-Umwandlung in einem optischen Halbleiterverstärker.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen mehrkanaligen volloptischen TDM-WDM-Wandler und einen mehrkanaligen volloptischen TDM-Demultiplexer zur Verfügung zu stellen, die optische Signalpulse von einem optischen Zeitmultiplex-Signalpulszug räumlich und gleichzeitig trennen können, ohne eine mehrstufige Struktur zu verwenden.
Um die obige Aufgabe zu erreichen, ist die vorliegende Erfindung gemäß Anspruch 1.
Als Ergebnis ist es möglich, N Kanäle unter Verwendung von nur einem TDM-Demultiplexer gleichzeitig zu trennen, dessen Größe nahezu gleich derjenigen des herkömmlichen TDM-Demultiplexers ist, der nur einen Kanal gleichzeitig trennen kann.
Zusätzlich ist es möglich, N Kanäle durch Trennen des frequenzgewandelten optischen Pulszugs mit N optischen Frequenzen gleichzeitig zu trennen.
Weiterhin ist es möglich, den optischen Steuerpulszug auf einfache Weise zu erzeugen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht der optische Zeitmultiplex-Signalpulszug aus nur einer Polarisationskomponente entlang einer der zwei Hauptachsen des nichtlinearen optischen Materials und besteht der optische Steuerpulszug aus nur Polarisationskomponenten in einer Richtung, die identisch zu derjenigen der Polarisationskomponenten des optischen Zeitmultiplex-Signalpulszugs ist. Als Ergebnis ist selbst dann eine genaue Trennung möglich, wenn ein nichtlineares optisches Material verwendet wird, wobei die Effizienzen von Vierwellenmischungseffekten in ihren zwei Hauptachsen unterschiedlich sind.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung weist weiterhin eine Doppelbrechungskompensationseinrichtung auf, die eine Ausbreitungsgruppenlaufzeitdifferenz kompensiert, die zwischen zwei Hauptachsen des nichtlinearen optischen Materials erzeugt ist, das zwischen der Multiplexeinrichtung für optische Wellenlängen und der Demultiplexeinrichtung für optische Wellenlängen platziert ist. Als Ergebnis ist es möglich, eine polarisationsunabhängige Schaltung aufzubauen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gemäß Anspruch 4. Gemäß der oben beschriebenen Struktur drehen sich die Polarisationen des optischen Signalpulszugs und des optischen Steuerpulszugs um 90 Grad und laufen zweimal durch das nichtlineare optische Material. Als Ergebnis wird eine Differenz bezüglich der Gruppenlaufzeit zwischen den zwei Polarisationskomponenten in dem nichtlinearen optischen Material vollständig kompensiert, so dass eine polarisationsunabhängige Operation, die nicht von der Polarisation des optischen Zeitmultiplex-Signalpulszugs abhängt, erreicht wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gemäß Anspruch 5. Als Ergebnis wird der Vierwellenmischungseffekt in dem nichtlinearen optischen Material auf gleiche Weise in sowohl der Uhrzeigerrichtung als auch der Gegenuhrzeigerrichtung induziert, welche einer jeweiligen Polarisationskomponente des optischen Signalpulszugs entsprechen, was eine polarisationsunabhängige Operation erreicht.
Als Ergebnis ist es möglich, einen optischen Steuerpulszug mit einem beliebigen Muster zu erzeugen, der N optische Frequenzen enthält.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gemäß Anspruch 6. Als Ergebnis ist es möglich, auf einfache Weise einen optischen Steuerpulszug zu erzeugen, der ein linearer Chirp-Puls, d.h. der einer linearen Impulskompression durch FM unterzogen ist (Chirping) und eine erwünschte Zeitbreite hat.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gemäß Anspruch 7. Als Ergebnis ist es möglich, auf einfache Weise einen optischen Steuerpulszug zu erzeugen, der ein linearer Chirp-Puls ist und eine erwünschte Zeitbreite hat.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt die Struktur des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
2A und 2B zeigen Beispiele einer optischen Frequenzwandlung durch den Vierwellenmischungseffekt des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
3A zeigt ein spezifisches Beispiel der Struktur des Demultiplexers 13 für optische Wellenlängen.
3B zeigt ein spezifisches Beispiel der Struktur des Demultiplexers 13 für optische Wellenlängen.
4A zeigt ein spezifisches Beispiel der Struktur der optischen Steuerquelle 10.
4B zeigt eine Kennlinie eines Pulses, der durch die optische Faser 21 zur Erzeugung von weißen Pulsen erzeugt ist.
5A zeigt ein weiteres Beispiel für eine optische Frequenzwandlung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
5B zeigt ein weiteres Beispiel für eine optische Frequenzwandlung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt die Struktur des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
7A zeigt ein Beispiel einer optischen Frequenzwandlung durch den Vierwellenmischungseffekt des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
7B zeigt das Beispiel einer optischen Frequenzwandlung durch den Vierwellenmischungseffekt beim zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8A zeigt ein spezifisches Beispiel der Struktur der optischen Steuerquelle 26, d.h. ein erstes Erzeugungsverfahren eines optischen Steuerpulses mit einem linearen Chirp-Signal.
8B zeigt eine Kennlinie eines Pulses, der durch die optische Faser 27 zur Erzeugung von weißen Pulsen erzeugt ist.
8C zeigt eine Kennlinie des bezüglich der Wellenlänge abstimmbaren optischen Bandpassfilters 29.
8D zeigt eine Kennlinie einer Ausgabe von dem bezüglich der Wellenlänge abstimmbaren optischen Bandpassfilter 29.
9A zeigt ein spezifisches Beispiel der Struktur der optischen Steuerquelle 26, d.h. ein zweites Erzeugungsverfahren eines optischen Steuerpulses mit einem linearen Chirp-Signal.
9B zeigt eine spektrale Kennlinie eines Ausgangspulses von der optischen Faser 30 mit normaler Dispersion.
9C zeigt eine Kennlinie einer Ausgabe von der optischen Faser 30 mit normaler Dispersion.
10 zeigt ein Beispiel der Struktur des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt ein weiteres Beispiel der Struktur des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt ein Beispiel der Struktur des vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
13 zeigt ein Beispiel der Struktur des fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
14 zeigt ein Beispiel der Struktur eines zukünftigen optischen Kommunikationssystems.
15 beschreibt die Rolle eines TDM-WDM-Wandlers.
16 zeigt ein Beispiel der Struktur eines herkömmlichen TDM-Demultiplexers.
17A zeigt ein Beispiel der Struktur eines herkömmlichen TDM-Demultiplexers unter Verwendung des Vierwellenmischungseffekts.
17B zeigt ein Beispiel des Vierwellenmischungseffekts, der bei einem in
17A gezeigten Beispiel verwendet wird.
18A zeigt ein Beispiel der Struktur eines herkömmlichen TDM-Demultiplexers vom polarisationsunabhängigen Typ unter Verwendung des Vierwellenmischugnseffekts.
18B zeigt ein Beispiel des Vierwellenmischungseffekts, der bei einem in 18A gezeigten Beispiel verwendet wird.
19 zeigt ein Beispiel der Struktur des Polarisationsdrehspiegels.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Jedes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben werden. Auf Teile, die in den Figuren gemeinsam sind, ist unter Verwendung derselben Markierungen Bezug genommen worden.
Das erste Ausführungsbeispiel
1 zeigt ein Beispiel der Struktur eines mehrkanaligen volloptischen TDM-Demultiplexers, der auf dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung basiert. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Demultiplexer beschrieben werden, der vier Kanäle gleichzeitig trennt.
In 1 werden der optische Zeitmultiplex-Signalpulszug (optische Frequenz ν_s), der zeitmultiplext ist, und der optische Steuerpulszug, der vier Arten von optischen Frequenzen hat (optische Frequenz = ν_pi, wobei i = 1, 2, 3 und 4), in dem Multiplexer 11 für optische Wellenlängen auf eine solche Weise kombiniert, dass entsprechende optische Pulse sich bezüglich der Zeit überlagern, und werden in ein nichtlineares optisches Material 12 eingegeben. Weiterhin sind die optischen Frequenzen des optischen Steuerpulszugs bezüglich der Zeit mehr oder weniger synchron zu dem optischen Zeitmultiplex-Signalpulszug.
Im nichtlinearen optischen Material 12 wird der Vierwellenmischungseffekt zwischen dem optischen Zeitmultiplex-Signalpuls und dem optischen Steuerpuls induziert. Eine Ausgabe vom nichtlinearen optischen Material 12 wird auf der Basis von jeder optischen Frequenz durch einen Demultiplexer 13 für optische Wellenlängen vom Einzeleingabe- und vom Mehrfachausgabetyp getrennt. Es ist möglich, eine polarisationserhaltende optische Faser, ein halbleitendes nichtlineares Material, wie beispielsweise einen Halbleiterlaserverstärker, ein organisches nichtlineares Material oder ähnliches als das nichtlineare optische Material 12 zu verwenden. Ein Beispiel für eine optische Frequenzumwandlung basierend auf dem Vierwellenmischungseffekt wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 2A und 2B beschrieben werden.
2A zeigt eine Situation, in welcher die optische Frequenz ν_pi des optischen Steuerpulszugs höher als die optische Frequenz ν_s des optischen Zeitmultiplex-Signalpulszugs ist, und 2B zeigt die gegenteilige Situation. Der optische Steuerpulszug (optische Frequenz ν_pi, wobei i = 1, 2, 3 und 4) ist synchron zu einem optischen Zeitmultiplex-Signalpulszug (optische Frequenz ν_s) für jeden Zeitschlitz t₁, t₂, t₃ und t₄. Daher induziert der optische Signalpuls jedes Kanals den Vierwellenmischungseffekt mit dem optischen Steuerpuls, wobei optische Frequenzen unterschiedlich voneinander sind, und erzeugt den frequenzgewandelten optischen Pulszug A der optischen Frequenz νi (wobei νi = 2 ν_s – ν_pi) oder den frequenzgewandelten optischen Puls B der optischen Frequenz νi' (wobei νi' = 2 ν_pi – ν_s). Der frequenzgewandelte optische Pulszug A ist ein Beispiel, bei welchem ein optischer Zeitmultiplex-Signalpuls der optischen Frequenz ν_s sich bei dem Vierwellenmischungsprozess degeneriert. Der frequenzgewandelte optische Pulszug B ist ein Beispiel, bei welchem ein optischer Zeitmultiplex-Signalpuls der optischen Frequenz ν_pi sich bei dem Vierwellenmischungsprozess degeneriert.
Zusätzlich ist es dann, wenn eine polarisationserhaltende optische Faser als das nichtlineare optische Material 12 verwendet wird, möglich, die Erzeugungseffizienz des frequenzgewandelten optischen Pulszugs A oder des frequenzgewandelten optischen Pulszugs B durch Anpassen der zentralen Wellenlänge des optischen Zeitmultiplex-Signalpulszugs oder des optischen Steuerpulszugs zu maximieren, was das degenerierte Licht und die Wellenlänge einer Dispersion von Null des nichtlinearen optischen Materials 12 sein wird.
Andererseits ist dann, wenn ein Halbleiterlaserverstärker, dessen Eingabe- und Ausgabeoberflächen AR-beschichtet (antireflexionsbeschichtet) sind, als das nichtlineare optische Material 12 verwendet wird, die oben angegebene Einstellung unnötig, weil die Phasenanpassungsbedingung erfüllt ist, gleichgültig ob die zentrale Wellenlänge nahe der Wellenlänge der Dispersion von Null ist oder nicht. Durch Veranlassen, dass der frequenzgewandelte optische Pulszug A oder der frequenzgewandelte optische Pulszug B in eine jeweilige optische Frequenz demultiplext ist, ist es möglich, die vier Kanäle gleichzeitig zu trennen. Zusätzlich ist es bei der Struktur, die den Vierwellenmischungseffekt verwendet, möglich, den ursprünglichen optischen Zeitmultiplex-Signalpulszug durch den Demultiplexer 13 für optische Wellenlängen zu trennen, weil der optische Zeitmultiplex-Signalpulszug der optischen Frequenz ν_s auch ausgegeben wird.
Daher ist es durch Schalten der oben angegebenen Schaltungen in Reihe und durch Verwenden des optischen Zeitmultiplex-Signalpulszugs, der von der Vorstufe in jeder Schaltung ausgegeben wird, möglich, einen optischen Signalpuls der erwünschten Kanäle zu trennen, die in der Vorstufe nicht getrennt wurden. Weiterhin ist es möglich, beliebige Kanäle wiederholt zu lesen. Weiterhin ist es möglich, den optischen Steuerpulszug der optischen Frequenz νp₁, νp₂, νp₃ und νp₄ demultiplext zu trennen.
Es ist möglich, als den Demultiplexer 13 für optische Wellenlängen das Brechungsgitter 13a vom Reflexionstyp oder den Demultiplexer 15 für Wellenlängen vom optischen Wellenleitergruppentyp zu verwenden, wie es in der 3A und der 3B gezeigt ist. Der Demultiplexer 15 für Wellenlängen vom optischen Wellenleitergruppentyp besteht aus der Eingangswellenleitergruppe 15a, dem konkaven flachen optischen Eingangswellenleiter 17, der optischen Wellenleitergruppe (Wellenleiter haben optische Pfadlängendifferenzen von ΔL zueinander) 18, dem konkaven flachen optischen Ausgangswellenleiter 19, und der Ausgangswellenleitergruppe 20.
Licht, das zwischen der optischen Wellenleitergruppe 18 über den konkaven flachen optischen Eingangswellenleiter 17 von dem Eingangswellenleiter 15a aus verteilt ist, ist nach einem Durchlaufen der optischen Wellenleitergruppe 18 in Abhängigkeit von einer jeweiligen optischen Frequenz bezüglich der Phase unterschiedlich und hat eine andere Konvergenzposition bei dem konkaven flachen optischen Ausgangswellenleiter 19 gemäß der optischen Frequenz. Daher wird Licht, dessen optische Frequenzen anders sind, aus unterschiedlichen Ausgangswellenleitern 20 herausgenommen und wirkt als Demultiplexer für optische Wellenlängen (H. Takahashi, Y. Hibino, I. Nishi, "Polarization-insensitive arrayed-waveguide grating wavelength multiplexer on silicon", Optics Lett., vol. 17, S. 449 – 501, 1992).
Das Erzeugungsverfahren des optischen Steuerpulses, der Mehrfachwellenlängenkomponenten hat, anders ausgedrückt die Struktur der optischen Steuerquelle 10, wird beschrieben werden. Bei dem in den 4A und 4B gezeigten Erzeugungsverfahren werden die optische Faser 21 zum Erzeugen von breitbandigen weißen Pulsen, die 1 bis N optischen Teilungseinrichtungen 22, N Wellenlängenauswahleinrichtungen 23-1 bis 23-N, N-1 optische Laufzeiteinrichtungen 24-1 bis 24-(N-1) und die optische Kopplungseinrichtung 25 verwendet.
Wenn ein kurzer optischer Puls (optische Frequenz ν₀) in die optische Faser 21 zur Erzeugung weißer Pulse eingegeben wird, wird ein weißer Breitbandpuls (zentrale optische Frequenz ν₀) erzeugt, wie es in 4B gezeigt ist. Beispielsweise wird dann, wenn ein kurzer optischer Impuls von etwa einigen Pikosekunden mit einer Spitzenleistung von zwei bis drei W in die optische Faser 21 zur Erzeugung von weißen Pulsen mit der Länge von einigen Kilometern eingegeben wird, ein weißer Puls erzeugt, dessen Spektralbreite größer als 200 nm ist. Der erzeugte weiße Puls wird in der optischen Teilungsvorrichtung 22 in N Komponenten aufgeteilt und in die jeweilige Wellenlängenauswahleinrichtung 23-1 bis 23-N eingegeben. In der Wellenlängenauswahleinrichtung 23-1 bis 23-N werden nur optische Pulse einer spezifizierten optischen Frequenz, die jeweils unterschiedlich sind, in der optischen Verzögerungs- bzw. Laufzeiteinrichtung 24-1 bis 24-(N-1) übertragen und ausgegeben, und jeder optische Übertragungspuls wird um die Zeit verzögert, die jeweils verändert ist.
Zusätzlich ist es in 4A möglich, die N-te Verzögerungseinrichtung bzw. Laufzeiteinrichtung anzuordnen und alle optischen Übertragungspulse verzögert sein zu lassen. Alle optischen Übertragungspulse werden durch die optische Kopplungsvorrichtung 25 zusammengesetzt, und ein optischer Steuerpulszug einer Mehrfachwellenlänge, der bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird, wird geliefert. Zusätzlich kann, obwohl das oben angegebene Beispiel unter Verwendung einer optischen Faser 21 zur Erzeugung von weißen Pulsen beschrieben wurde, irgendetwas, was einen weißen Puls erzeugen kann, verwendet werden. Weiterhin wird ein monotones Ansteigen und ein monotones Abfallen nicht notwendigerweise für den oben angegebenen optischen Steuerpulszug benötigt. Beispielsweise ist es, wie es in der 5A und der 5B gezeigt ist, ausreichend, dass die optischen Frequenzen von jeweiligen optischen Pulsen innerhalb eines einzigen Zyklus unterschiedlich sind. Anders ausgedrückt ist es durch Bilden der Übertragungsfrequenz von jeder Wellenlängenauswahleinrichtung 23-1 bis 23-N auf willkürliche Weise möglich, den mehrkanaligen volloptischen TDM-WDM-Wandler zu erreichen, der optische Zeitmultiplex-Pulszüge in optische Wellenlängenmultiplex-Pulszüge umwandelt, die aus optischen Pulszügen einer beliebigen Wellenlänge bestehen.
Zusätzlich zeigt die 5A eine Situation, in welcher die optische Frequenz ν_pi des optischen Steuerpulszugs höher als die optische Frequenz ν_s des optischen Zeitmultiplex-Signalpulszugs ist, und zeigt die 5B die gegenteilige Situation. Es ist aus dem, was oben angegeben ist, klar, dass die Struktur des mehrkanaligen volloptischen TDM-WDM-Wandlers dieselbe wie diejenige des mehrkanaligen volloptischen TDM-Demultiplexers ist. Daher wird im Folgenden nur der mehrkanalige volloptische TDM-Demultiplexer beschrieben werden.
Das zweite Ausführungsbeispiel
6 zeigt die Struktur des mehrkanaligen volloptischen TDM-Demultiplexers basierend auf dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Struktur, die vier Kanäle gleichzeitig trennt, beschrieben werden. Die Struktur des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist mit der Ausnahme der optischen Steuerquelle 26 gleich dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Struktur ist durch die optische Steuerquelle 26, den Multiplexer 11 für optische Wellenlängen, das nichtlineare optische Material 12 und den Demultiplexer 13 für optische Wellenlängen gebildet.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird beim gleichzeitigen Trennen von vier Kanälen aus dem optischen Zeitmultiplex-Signalpulszug der optische Steuerpulszug der optischen Frequenzen νp1, νp2, νp3 und νp4 aus der optischen Steuerquelle 10 erzeugt und verwendet. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein optischer Steuerpuls mit einer Zeitbreite Δt, die den optischen Signalpulszug von vier Kanälen abdecken kann (t₁, t₂, t₃ und t₄) mit einer optischen Frequenz, die sich bezüglich der Zeit linear ändert (Chirp-Signal) und einer zentralen optischen Frequenz von νp aus der optischen Steuerquelle 26 erzeugt und verwendet. Allgemein sollte dann, wenn die Bitrate des optischen Zeitmultiplex-Signalpulses B ist und die Anzahl von Kanälen, die gleichzeitig zu trennen sind, N ist, Δt > N/B erfüllt sein. Der optische Steuerpuls hat die optischen Frequenzkomponenten ν_p1 = νp(t₁), ν_p2 = νp(t₂), ν_p3 = νp(t₃) und ν_p4 = νp(t₄). Hier stellt νp(t₁) eine momentane optische Frequenz zum Zeitpunkt t₁ dar.
Das auf dem Vierwellenmischungseffekt des vorliegenden Ausführungsbeispiels basierende Beispiel einer optischen Frequenzumwandlung wird unter Bezugnahme auf die 7A und 7B beschrieben werden. 7A zeigt eine Situation, in welcher die zentrale optische Frequenz νp des optischen Steuerpulses höher als die optische Frequenz ν_s des optischen Zeitmultiplex-Pulszugs ist, und 7B zeigt die gegenteilige Situation.
Der optische Zeitmultiplex-Signalpulszug (optische Frequenz ν_s) und die optische Frequenzkomponente ν_p des optischen Steuerpulses (t_i, wobei i = 1, 2, 3 und 4) sind in jedem Zeitschlitz t₁, t₂, t₃ und t₄ synchron zueinander. Daher induziert der optische Signalpuls jedes Kanals den Vierwellenmischungseffekt mit einem optischen Steuerpuls einer unterschiedlichen optischen Frequenz. Daher wird der fre quenzgewandelte optische Pulszug A der optischen Frequenz ν_i (wobei ν_i = 2 νs – νp_i) oder der frequenzgewandelte optische Pulszug B der optischen Frequenz ν_i' (ν_i' = 2 νp_i – νs) erzeugt wird.
Bei einer Vierwellenmischung ist der frequenzgewandelte optische Pulszug A oder der frequenzgewandelte optische Pulszug B der Pulszug, wenn der optische Signalpuls der optischen Frequenz ν_s oder der optische Steuerpuls der zentralen optischen Frequenz νp sich degeneriert. Zusätzlich ist es beim Verwenden einer polarisationserhaltenden optischen Faser als das nichtlineare optische Material 12 möglich, die Erzeugungseffizienz des frequenzgewandelten optischen Pulszugs A oder des frequenzgewandelten optischen Pulszugs B durch Anpassen der Wellenlänge einer Dispersion von Null und der zentralen Wellenlänge des optischen Zeitmultiplex-Signalpulszugs oder des optischen Steuerpulses, der bei einer Vierwellenmischung Licht degeneriert, zu maximieren. Durch Veranlassen, dass der frequenzgewandelte optische Pulszug A oder der frequenzgewandelte optische Pulszug B bei jeder optischen Frequenz demultiplext ist, ist es möglich, vier Kanäle gleichzeitig zu trennen. Zusätzlich ist es deshalb, weil es auch möglich ist, den optischen Zeitmultiplex-Signalpulszug der optischen Frequenz ν_s zu trennen, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, indem die vorliegende Schaltung angeschlossen wird, um eine mehrstufige Struktur zu bilden, und indem der optische Signalpulszug verwendet wird, der auch ausgegeben wird, möglich, den optischen Signalpuls von Kanälen in jeder Stufe zu trennen, die in früheren Stufen nicht getrennt worden sind. Weiterhin ist es möglich, damit zu beginnen, einen beliebigen Kanal wiederholt zu lesen.
Das Erzeugungsverfahren des optischen Steuerpulses mit einem linearen Chirp, anders ausgedrückt die Struktur der optischen Steuerquelle 26, wird beschrieben werden. Bei dem ersten Erzeugungsverfahren, das in den 8A, 8B, 8C und 8D gezeigt ist, werden die optische Faser 27 zur Erzeugung weißer Pulse, die optische Faser 28 zur Einstellung eines Chirps und das wellenlängenabstimmbare optische Bandpassfilter 29 verwendet.
Wenn der kurze optische Puls (optische Frequenz ν₀) in die optische Faser 27 zur Erzeugung weißer Pulse eingegeben wird, wie in dem oben angegebenen Fall, wird ein breitbandiger weißer Puls (zentrale optische Frequenz ν₀) erzeugt, wie es in 8B gezeigt ist. Das wellenlängenabstimmbare optische Bandpassfilter 29 hat eine rechteckförmige spektrale Übertragungsfunktion, wie es in 8C gezeigt ist, filtert den weißen Puls, der über die optische Chirp-Einstellfaser 28 eingegeben ist, und gibt den optischen Steuerpuls aus, der eine lange Zeitbreite und einen linearen Chirp hat, wie es in 8D gezeigt ist. Weiterhin ist es möglich, einen optischen Steuerimpuls mit einem linearen Chirp bei beliebigen optischen Frequenzen zu erzeugen, indem man die zentrale Übertragungswelle sich im Wellenlängenbereich des weißen Pulses ändern lässt. Die optische Chirp-Einstellfaser 28 stellt den Absolutwert und das Vorzeichen des Chirps durch ihre eigene Dispersionskennlinie ein.
Bei dem zweiten Erzeugungsverfahren, das in den 9A, 9B und 9C gezeigt ist, wird eine optische Faser 30 mit normaler Dispersion verwendet. Wenn ein kurzer optischer Puls (optische Frequenz ν₀) in die optische Faser 30 mit normaler Dispersion eingegeben wird, wird ein Pulsspektrum mit einem linearen Chirp durch die kombinierten Effekte einer Eigenphasenmodulation und der Dispersion erzeugt, wie es in 9B gezeigt ist. Als Ergebnis wird der optische Steuerimpuls mit langer Zeitbreite und einem linearen Chirp erzeugt, wie es in 9C gezeigt ist. Dies basiert auf demselben Prinzip wie das Pulskompressionsverfahren zum Erzeugen eines kurzen optischen Pulses (G. P. Agrawal, "Nonlinear Fiber Optics", chapter 6, Academic Press, 1989). Jedoch wird zum Erhalten einer spektralen Breite von 200 nm unter Verwendung einer optischen Faser 30 mit normaler Dispersion von 1 km bezüglich der Länge ein kurzer optischer Puls benötigt, der eine Spitzenleistung von etwa 200 bis 300 W und eine Pulsbreite in der Größenordnung von ps hat. Das bedeutet, das bei dem vorliegenden Verfahren eine erforderliche Erregungsleistung etwa hundertmal größer als die Leistung ist, die dann erforderlich ist, wenn ein weißer Puls verwendet wird.
Zusätzlich ist die Neigung eines Chirps normalerweise auf einen "blau verschobenen" Chirp begrenzt (das heißt, dass sich die vordere Flanke des Pulses zu längeren Wellenlängen verschiebt und dass sich die hintere Flanke des Pulses zu den kürzeren Wellenlängen verschiebt). Weiterhin wird dann, wenn ein "rot verschobener" Chirp (wobei die Verschiebung umgekehrt zu derjenigen des "blau verschobenen" Chirps ist) benötigt wird, die Dispersion unter Verwendung einer zusätzlichen optischen Faser mit einer anormalen Dispersion gesteuert. Das vorliegende Erzeugungsverfahren kann auch einen optischen Steuerimpuls mit linearem Chirp bei beliebigen optischen Frequenzen erzeugen, indem man die zentrale Übertragungswellenlänge des wellenlängenabstimmbaren optischen Bandpassfilters sich bezüglich des erzeugten Wellenlängenbereichs ändern lässt.
Bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel ist angenommen worden, dass die Polarisationsrichtung des optischen Zeitmultiplexsignalpulses und des optischen Steuerpulses mit den Hauptachsen des nichtlinearen optischen Materials 12 übereinstimmen. Der Fall, bei welchem der Polarisationszustand des optischen Zeitmultiplex-Signalpulses nicht gebildet worden ist, wird erklärt werden, wie es folgt. Zuerst wird ein nichtlineares optisches Material 12 verwendet, wobei die Polarisationsabhängigkeit des Vierwellenmischungseffekts gering ist, und die Polarisationsdispersion gering genug ist, um im Vergleich mit dem Kehrwert der Bitrate des Signals vernachlässigt zu werden. Weiterhin ist es so eingestellt, dass die Intensitäten der Polarisationen des optischen Steuerpulses für zwei Richtungen der Hauptachsen des nichtlinearen optischen Materials 12 gleich sind. Anders ausgedrückt sind allgemein die Hauptachse der Polarisation des optischen Steuerpulses und die Hauptachsen des nichtlinearen optischen Materials 12 auf 45 Grad eingestellt. Daher kann die Zeitmultiplex-Pulsdemultiplexoperation erreicht werden, die nicht vom Polarisationszustand des optischen Zeitmultiplex-Signalpulses abhängt.
Weiterhin werden dann, wenn ein nichtlineares optisches Material 12 verwendet wird, wobei die Polarisationsabhängigkeit eines Vierwellenmischungseffekts und die Polarisationsdispersion nicht vernachlässigt werden können, die Strukturen, die bei dem dritten, dem vierten und dem fünften Ausführungsbeispiel beschrieben sind, verwendet, um die polarisationsunabhängige Operation zu realisieren, die nicht vom Polarisationszustand des optischen Signalpulses abhängt. Weiterhin ist es nicht nötig, dass ein Chirp linear ist, und es ist ausreichend, dass sich die optische Frequenz kontinuierlich ändert.
Das dritte Ausführungsbeispiel
10 zeigt die Struktur eines mehrkanaligen volloptischen TDM-Demultiplexers basierend auf dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Anordnung beschrieben werden, durch welche vier Kanäle gleichzeitig getrennt werden. In 10 werden der optische Zeitmultiplex-Signalpulszug (optische Frequenz ν_s), wobei optische TDM-Signalpulse und der optische Steuerpulszug (optische Frequenz ν_pi, i = 1, 2, 3 und 4) durch den Multiplexer 11 für optische Wellenlängen kombiniert sind, so dass sich die optischen Pulse bezüglich der Zeit überlagern, in nichtlineares optisches Material 12 eingegeben.
Dann werden die Intensitäten der Polarisationskomponenten des optischen Steuerpulses entlang der zwei Hauptachsen des nichtlinearen optischen Materials 12 gleich zueinander eingestellt, was anders ausgedrückt bedeutet, dass der relative Winkel zwischen den Hauptachsen des nichtlinearen optischen Materials 12 und die Polarisationsachse des optischen Steuerpulses derart eingestellt wird, dass er 45 Grad ist. Auf diese Weise werden die Intensitäten der Polarisationskomponenten entlang der zwei Hauptachsen des nichtlinearen optischen Materials 12 gleich gemacht.
Die Ausgabe des nichtlinearen optischen Materials 12 wird in die Doppelbrechungskompensationseinrichtung 31 eingegeben. Die Ausbreitungszeitdifferenz entlang der zwei Hauptachsen des nichtlinearen optischen Materials 12 wird durch die Doppelbrechungskompensationseinrichtung 31 kompensiert. Weiterhin wird der optische Steuerpuls als das degenerierte Licht bei der Vierwellenmischung beim vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet. In diesem Fall wird die Umwandlungseffizienz durch die Steuerlichtintensität in jeder Polarisationsrichtung und den Verlust, einen nichtlinearen Brechungsindex und das Ausmaß an Phasenfehlanpassung des nichtlinearen optischen Materials bestimmt. Wenn diese Parameter entlang der zwei Hauptachsen nahezu gleich sind, ist es möglich, eine polarisationsunabhängige Operation sicherzustellen.
Wenn die obigen Parameter, wie beispielsweise ein nichtlinearer Brechungsindex und das Ausmaß an Phasenfehlanpassung, für jede Polarisation unterschiedlich sind, ist es ausreichend, die Steuerlichtpolarisation so einzustellen, dass die Umwandlungseffizienzen in jeder Polarisationsrichtung gleich gemacht werden. Die Ausgabe der Doppelbrechungskompensationseinrichtung 31 wird in den Demultiplexer 13 für optische Wellenlängen vom Einzeleingangs/Mehrfachausgangs-Typ eingegeben und wird in die jeweiligen optischen Frequenzen demultiplext. Weiterhin ist es beim vorliegenden Ausführungsbeispiel möglich, die optische Steuerquelle 26 zu verwenden, die in 6 gezeigt ist, und einen optischen Chirp-Steuerpuls, dessen optische Frequenz bezüglich der Zeit linear geändert ist und der eine feste Zeitbreite hat, einzugeben.
Weiterhin ist die Doppelbrechungskompensationseinrichtung 31 ein lineares Material, so dass die Doppelbrechungskompensationseinrichtung 31 irgendwo positioniert sein kann, wo der optische Steuerpulszug und der optische Zeitmultiplex- Signalpulszug durchlaufen, und ist nicht auf die in 10 gezeigte Position beschränkt. Ebenso ist es deshalb, weil der optische Zeitmultiplex-Signalpulszug der optischen Frequenz ν_s getrennt werden kann, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, möglich, den optischen Signalpulszug in der folgenden Stufe zu verwenden.
Ein modifiziertes Beispiel des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird unter Bezug auf 11 beschrieben werden. 11 zeigt ein strukturelles Beispiel eines modifizierten Beispiels des mehrkanaligen volloptischen TDM-Demultiplexers basierend auf dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Diese Struktur ist von der oben beschriebenen Struktur diesbezüglich unterschiedlich, dass ein Polarisationsstrahlteiler 33 hinter dem Multiplexer 11 für optische Wellenlängen angeordnet ist und dass ein schleifenförmiger optischer Pfad 32 durch Verbinden der Enden, zu welchen die zwei Polarisationskomponenten von dem Strahlteiler 33 ausgegeben werden, ausgebildet ist und dass das nichtlineare optische Material 12 und die Doppelbrechungskompensationseinrichtung 31 auf diesem optischen Pfad 32 platziert sind und dass ein weiteres Ende des Polarisationsstrahlteilers 33 mit dem Demultiplexer 13 für optische Wellenlängen verbunden ist.
Dann wird die Polarisationsachse des optischen Steuerpulses auf 45 Grad in Bezug auf die Hauptachsen des Polarisationsstrahlteilers 33 eingestellt, wobei eine vertikale Polarisationskomponente des optischen Steuerpulses in ein Ende des optischen Pfads 32 eingegeben wird und eine parallele Polarisationskomponente in das andere Ende mit derselben Intensität wie der vertikalen Polarisation eingegeben wird. Andererseits wird der optische Signalpuls in den Polarisationsstrahlteiler 33 in einem beliebigen Polarisationszustand eingegeben, und die zwei Komponenten werden jeweils in das eine oder das andere Ende des optischen Pfads 32 unter einem Teilungsverhältnis in Abhängigkeit von dem Polarisationszustand eingegeben. Der optische Pfad 32 ist in der Form einer Schleife angeordnet, wobei sich eine Lichtkomponente in Uhrzeigerrichtung ausbreitet, während sich die andere Komponente in Gegenuhrzeigerrichtung ausbreitet. Das Licht in Uhrzeigerichtung und das Licht in Gegenuhrzeigerrichtung im optischen Pfad 32 werden jeweils in das im optischen Pfad 32 eingefügte nichtlineare optische Material 12 eingegeben.
Wenn der optische Steuerpuls degeneriert ist, kann eine polarisationsunabhängige Operation durchgeführt werden, weil die Umwandlungseffizienz einer Vierwellenmischung in der Uhrzeigerrichtung und der Gegenuhrzeigerrichtung gleich ist. Allge mein veranlasst eine Doppelbrechung eine zeitliche Verzögerungsdifferenz bzw. eine Laufzeitdifferenz zwischen dem Licht, das in einer Richtung läuft, weil sich das Licht in Uhrzeigerrichtung und das Licht in Gegenuhrzeigerrichtung entlang unterschiedlicher Polarisationsachsen ausbreiten. Es ist möglich, die Laufzeitdifferenz durch Einfügen einer Doppelbrechungskompensationseinrichtung 31 in der Schleife zu kompensieren, wie es in 11 gezeigt ist. Das Licht in Uhrzeigerrichtung und das Licht in Gegenuhrzeigerrichtung, die zum Polarisationsstrahlteiler 33 zurückkehren, werden jeweils reflektiert und transmittiert und dann vom vierten Port ausgegeben.
Bei der obigen Beschreibung ist die Polarisationsabhängigkeit von Eigenschaften, wie beispielsweise einem nichtlinearen Brechungsindex, einer Dispersion (dem Ausmaß an Phasenfehlanpassung) und einem Verlust des nichtlinearen optischen Materials, welche die Umwandlungseffizienz der Vierwellenmischung bestimmt, ignoriert worden. Jedoch ist die Polarisationsabhängigkeit bei jeder Polarisation in einem realen nichtlinearen optischen Material geringfügig unterschiedlich. Daher muss, um die polarisationsunabhängige Operation des volloptischen TDM-Demultiplexers zu erreichen, die Umwandlungseffizienz einer Vierwellenmischung in jeder Richtung durch Einstellen der Intensitäten von jeder Komponente des optischen Steuerpulses gleich gemacht werden.
Zu diesem Zweck wird der Winkel zwischen der Polarisationsachse des Steuerlichts, das in den Polarisationsstrahlteiler 33 eingegeben wird, und der Hauptachse des Polarisationsstrahlteilers derart eingestellt, dass er gegenüber 45 Grad geringfügig versetzt ist. Weiterhin ist es, wie es in 11 klar ist, möglich, die Doppelbrechungskompensationseinrichtung 16 vor dem Polarisationsstrahlteiler 33 oder dem Demultiplexer 13 für optische Wellenlängen anzuordnen.
Das vierte Ausführungsbeispiel
12 zeigt die Struktur eines mehrkanaligen volloptischen TDM-Demultiplexers basierend auf dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Anordnung beschrieben werden, durch welche vier Kanäle gleichzeitig getrennt werden. In 12 werden der optische Zeitmultiplex-Signalpulszug (optische Frequenz ν_s) und der optische Steuerpulszug (optische Frequenz ν_pi, i = 1, 2, 3 und 4) durch den Multiplexer 11 für optische Wellenlängen so kombiniert, dass sich jeder optische Puls bezüglich der Zeit überlagert, und werden über einen optischen Zirkulator 14 zum nichtlinearen optischen Material 12 eingegeben.
Die Ausgabe des nichtlinearen optischen Materials 12 wird durch einen Polarisationsdrehspiegel 35 reflektiert und wird wieder in das nichtlineare optische Material 12 eingegeben. Die Ausgabe des nichtlinearen optischen Materials 12 wird in einen Demultiplexer 13 für optische Wellenlängen vom Einzeleingabe- und vom Mehrfachausgabetyp über den optischen Zirkulator 14 eingegeben und wird in die jeweiligen optischen Frequenzen demultiplext. Die Polarisationsdrehspiegel 35 sind durch einen Polarisationsstrahlteiler 33 und eine schleifenartig polarisationserhaltende optische Faser 34, die um 90 Grad verdreht ist, gebildet (CT. Morioka et al., "Ultrafast reflective optical Kerr demultiplexer using polarization rotation mirror", Elect. Lett., vol. 28, no. 6, S. 521 – 522, 1992).
Der optische Signalpuls (optische Frequenz ν_s) wird mit beliebiger Polarisation in das nichtlineare optische Material 12 eingegeben. Weiterhin wird der optische Steuerpuls (optische Frequenz ν_pi) mit einer spezifizierten Polarisation von 45 Grad zu den Hauptachsen des nichtlinearen optischen Materials 12 in das nichtlineare optische Material 12 eingegeben. Aus diesem Grund stimmen die Intensitäten der Polarisationskomponenten in den zwei Richtungen der Hauptachsen des nichtlinearen optischen Materials 12 miteinander überein.
Bei der vorliegenden Struktur werden der optische Signalpuls und der optische Steuerpuls, die durch das nichtlineare optische Material 12 laufen, in den Polarisationsdrehspiegel eingegeben, in welchem jede Polarisation um 90 Grad gedreht wird, und wieder zu dem nichtlinearen Material eingegeben. Der optische Signalpuls und der optische Steuerpuls treten zweimal in das nichtlineare optische Material 12 ein.
Weil die Polarisationen bei dem Eintrittsteil und dem Rückkehrteil um 90 Grad gedreht sind, anders ausgedrückt deshalb, weil die Polarisationskomponente der vertikalen Richtung durch die Polarisationskomponente der parallelen Richtung ersetzt ist, wird die Polarisationsdispersion in der Ausgabe von dem Rückkehrteil vollständig kompensiert, und stimmen die zwei Polarisationskomponenten des optischen Zeitmultiplex-Signalpulses und des optischen Steuerpulses bezüglich der Zeit überein.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird veranlasst, dass der optische Steuerpuls für eine Vierwellenmischung degeneriert ist. Daher ist es möglich, eine polariationsunabhängige Operation sicherzustellen. Ein frequenzgewandelter optischer Pulszug B, der von dem nichtlinearen optischen Material 12 ausgegeben wird, wird über den optischen Zirkulator 14 zum Demultiplexer 13 für optische Wellenlängen gebracht. Im Demultiplexer 13 für optische Wellenlängen wird der frequenzgewandelte optische Pulszug B gleichzeitig in vier Kanäle getrennt.
Weil der optische Zeitmultiplex-Signalpulszug der optischen Frequenz ν_s auch auf dieselbe Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel getrennt werden kann, ist es möglich, den optischen Signalpulszug in der Schaltung der folgenden Stufe zu verwenden. Weiterhin ist es möglich, optische Koppler anstelle des optischen Zirkulators 14 zu verwenden und einen Teilabschnitt der Ausgabe des nichtlinearen optischen Materials 12 in den Demultiplexer 13 für optische Wellenlängen auszugeben. Weiterhin ist es beim vorliegenden Ausführungsbeispiel möglich, die in 6 gezeigte optische Steuerquelle 26 zu verwenden und den optischen Steuerpuls einzugeben, der so einem Chirp unterzogen ist, dass die optische Frequenz bezüglich der Zeit linear geändert wird, und der eine feste Zeitbreite hat.
Das fünfte Ausführungsbeispiel
13 zeigt die Struktur des fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Struktur zum Trennen von vier Kanälen beschrieben werden. In 13 werden der optische Zeitmultiplex-Signalpulszug (optische Frequenz ν_s) und der optische Steuerpulszug (optische Frequenz ν_pi, i = 1, 2, 3 und 4) durch einen Multiplexer 11 für optische Wellenlängen auf derartige Weise kombiniert, dass sich jeder optische Puls bezüglich der Zeit überlagert, und werden über einen optischen Zirkulator 14 in den Polarisationsstrahlteiler eingegeben.
Die von dem Polarisationsstrahlteiler 33 entlang der Hauptachse des nichtlienaren optischen Materials 12 ausgegebene Polarisationskomponente wird mit einem Ende des nichtlinearen optischen Materials 12 über die polarisationserhaltende optische Faser 34-1 verbunden, und die Polarisationskomponente, die senkrecht zu der Hauptachse des nichtlinearen optischen Materials 12 ist, wird mit dem anderen Ende des nichtlinearen optischen Materials 12 über die polarisationserhaltende optische Faser 34-2 verbunden, die um 90 Grad verdreht worden ist.
Der Polarisationsstrahlteiler 33 und das nichtlineare optische Material 12 sind mittels der polarisationserhaltenden optischen Faser 34-1, 34-2 mit ihren Hauptachsen ausgerichtet in einer Schleife miteinander verbunden. Wenn eine optische Freiluft-Übertragungskonfiguration zum Verbinden des Polarisationsstrahlteilers 33 und des nichtlinearen optischen Materials 12 verwendet wird, wird ein Polarisationsdrehelement zum Drehen der Polarisation um 90 Grad anstelle einer polarisationserhaltenden optischen Faser 34-2, die um 90 Grad verdreht ist, verwendet. Die Ausgabe des Polarisationsstrahlteilers 33 wird in den Demultiplexer 12 für optische Wellenlängen vom Einzeleingabe/Mehrfachausgabe-Typ über den optischen Zirkulator 14 eingegeben und wird in eine jeweilige optische Frequenz demultiplext. In Bezug auf den Eingabe-Polarisationszustand wird der optische Zeitmultiplex-Signalpuls (optische Frequenz ν_s) in das nichtlineare optische Material 12 mit einer beliebigen Polarisation eingegeben. Weiterhin wird der optische Steuerpuls (optische Frequenz ν_pi) durch den Polarisationsstrahlteiler 33 in eine jeweilige Polarisationskomponente getrennt und wird in das nichtlineare optische Material 12 eingegeben, so dass die Intensitäten von jeder Polarisationskomponente an beiden Eingangsenden des nichtlinearen optischen Materials 12 identisch sind (normalerweise bildet die Haupt-Polarisationsachse einen Winkel von 45 Grad in Bezug auf die Hauptachsen des nichtlinearen optischen Materials 12). Anders ausgedrückt wird im Polarisationsstrahlteiler 33 der optische Steuerpuls in eine Komponente in Uhrzeigerrichtung und in eine Komponente in Gegenuhrzeigerrichtung mit einem optischen Intensitätsverhältnis von Eins zu Eins aufgeteilt und wird der optische Zeitmultiplex-Signalpuls in Abhängigkeit vom Polarisationszustand in einem beliebigen Verhältnis aufgeteilt.
Andererseits werden deshalb, weil die polariationserhaltende Fasern 34-1, 34-2 und das nichtlineare optische Material 12 so verbunden sind, dass ihre Hauptachsen übereinstimmen, die Komponenten in Uhrzeigerrichtung und in Gegenuhrzeigerrichtung in das nichtlineare optische Material 12 mit derselben Polarisation eingegeben. Da die Phasenanpassungszustände in jeder Richtung identisch sind, hängt die Umwandlungseffizienz nur von der optischen Intensität des optischen Steuerpulses in dem Fall ab, in welchem der optische Steuerpuls für eine Vierwellenmischung degeneriert ist.
Daher hängt in dem nichtlinearen optischen Material 12 die Summe der optischen Intensitäten des frequenzgewandelten optischen Pulszugs B der optischen Fre quenzen νi' (= 2 ν_pi – ν_s, i = 1, 2, 3 und 4) für von beiden Richtungen eingegebene optische Signalpulse nicht von dem Polarisationszustand des optischen Zeitmultiplex-Signalpulszugs ab und bleibt konstant. Daher wird ein frequenzgewandelter optischer Pulszug B, der stabil ist und nicht von der Polarisation des optischen Zeitmultiplex-Signalpulses abhängt, als die Ausgabe des Polarisationsstrahlteilers 33 geliefert, und wird eine polarisationsunabhängige Operation erreicht. Der frequenzgewandelte optische Pulszug B, der von dem Polarisationsstrahlteiler 33 ausgegeben wird, wird über den optischen Zirkulator 14 zum Demultiplexer 13 für optische Wellenlängen gesendet. Im Demultiplexer 13 für optische Wellenlängen ist es möglich, den frequenzgewandelten optischen Pulszug B gleichzeitig in vier Kanäle zu trennen, indem dieser frequenzgewandelte optische Pulszug B bei den optischen Frequenzen ν₁' bis ν₄' einem Wellenlängendemultiplexen unterzogen wird.
Weil der optische Zeitmultiplex-Signalpulszug der optischen Frequenz ν_s auch wie beim ersten Ausführungsbeispiel getrennt werden kann, ist es möglich, diesen optischen Signalpulszug in der Schaltung der folgenden Stufe zu verwenden. Weiterhin ist es möglich, optische Koppler anstelle des optischen Zirkulators 14 zu verwenden und einen Teil einer Ausgabe des Polarisationsstrahlteilers 33 in den Demultiplexer 13 für optische Wellenlängen auszugeben. Weiterhin ist es beim vorliegenden Ausführungsbeispiel möglich, die in 6 gezeigte optische Steuerquelle 26 zu verwenden und einen optischen Steuerpuls einzugeben, der einem Chirp unterzogen ist, so dass seine Frequenz bezüglich der Zeit seriell linear geändert wird, welche eine feste Zeitbreite hat.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele erfolgen zum Beschreiben einer Trennung in vier Kanäle; jedoch ist es möglich, unter Verwendung eines optischen Steuerpulszugs mit mehreren optischen Frequenzen oder mit einer breiteren Bandbreite und Pulsbreite mehrere Kanäle gleichzeitig zu trennen. Insbesondere dann, wenn die Bitrate des optischen Zeitmultiplex-Signals auf 200 Gibt/s eingestellt ist, wird die Bandbreite von jedem optischen Signalpuls nahezu 1 nm sein. Daher ist es nötig, dass das Frequenzintervall zwischen Kanälen nach einer Umwandlung wenigstens ein nm ist, wenn die Leistungsfähigkeit des Multiplexers für optische Wellenlängen und die Unterdrückung des Übersprechens zwischen Kanälen berücksichtigt wird.
Daher ist ein Band mit 1 nm × 10 × 2 = 20 nm erforderlich, um 10 Kanäle gleichzeitig zu trennen. Übrigens ist als nichtlineares optisches Material ein derartiges wünschenswert, von welchem sich die Effizienz für eine Vierwellenmischung über ein breites Band nicht signifikant ändert. Wenn eine normale polarisationserhaltende optische Faser verwendet wird, ist eine 3-dB-Bandbreite einer Effizienz für eine Vierwellenmischung nahezu 14 nm, was es möglich macht, sechs bis sieben Kanäle gleichzeitig zu trennen. Weiterhin ist dann, wenn ein Halbleiterlaserverstärker verwendet wird, eine 3-dB-Bandbreite nahezu 26 nm breit, und zwar aufgrund der Vierwellenmischung basierend auf einem spektralen Lochbrennung, was es möglich macht, zwölf bis dreizehn Kanäle gleichzeitig zu trennen (K.Kikuchi et al., "Analysis of origin of nonlinear gain in 1.5 μm semiconductor active layers by highly nondegenerate four-wave mixing", Appl. Phys. Lett., vol. 64, S. 548 – 550, 1994).

Claims

Volloptischer mehrkanaliger TDM-WDM-Wandler und volloptischer mehrkanaliger TDM-Demultiplexer mit: – einer optischen Steuerquelle (10) zum Erzeugen eines optischen Steuerpulszugs, der N unterschiedliche optische Frequenzen enthält, die höher oder niedriger als eine Frequenz eines zeitmultiplexten optischen Signalpulszugs sind, wobei N eine ganze Zahl ist, die größer als oder gleich 2 ist, zu einer Zeit, zu welcher jeder optische Steuerpuls des optischen Steuerpulszugs synchron zu einem der N Kanäle des zeitmultiplexten optischen Signalpulszugs ist, die vom zeitmultiplexten optischen Signalpulszug zu trennen sind; – einer optischen Wellenlängen-Multiplexeinrichtung (11), die angepaßt ist, den zeitmultiplexten optischen Signalpulszug und den optischen Steuerpulszug zu kombinieren; – einem nichtlinearen optischen Material (12) zum Eingeben von Licht, das von der optischen Wellenlängenmultiplexeinrichtung ausgegeben ist, zum Induzieren eines Vierwellen-Mischeffekts zwischen dem zeitmultiplexten optischen Signalpulszug und dem optischen Steuerpulszug, der N optische Frequenzen enthält, und zum Ausgeben eines frequenzgewandelten optischen Pulszugs, der zusammengesetzt ist aus N optischen Pulszügen mit unterschiedlichen optischen Frequenzen, die gemischt sind; – einer optischen Wellenlängen-Demultiplexeinrichtung (13) zum räumlichen Trennen der N optischen Pulszüge von dem frequenzgewandelten optischen Pulszug gemäß jeder der N optischen Frequenzen, wobei die optische Steuerquelle angepaßt ist, einen optischen Steuerpulszug mit einem Chirp zu erzeugen, wobei eine optische Frequenz angepaßt ist, sich in zeitlicher Ablauffolge kontinuierlich zu ändern, und eine Zeitbreite angepaßt ist, optische Signalpulszüge von N Kanälen abzudecken.
Volloptischer mehrkanaliger TDM-WDM-Wandler und volloptischer mehrkanaliger TDM-Demultiplexer nach Anspruch 1, wobei der zeitmultiplexte optische Signalpulszug aus nur einer Polarisationskomponente entlang einer der zwei Hauptachsen des nichtlinearen optischen Materials besteht und der optische Steuerpulszug aus nur Polarisationskomponenten in einer Richtung identisch zu derjenigen der Polarisationskomponenten des zeitmultiplexten optischen Signalpulszugs besteht.
Volloptischer mehrkanaliger TDM-WDM-Wandler und volloptischer mehrkanaliger TDM-Demultiplexer nach Anspruch 1, weiterhin mit einer Doppelbrechungs-Kompensationseinrichtung, die angepaßt ist, einen Ausbreitungsgruppenlaufzeitverzögerungsunterschied zu kompensieren, der zwischen den zwei Hauptachsen des nichtlinearen optischen Materials erzeugt wird, platziert zwischen der optischen Wellenlängen-Multiplexeinrichtung und der optischen Wellenlängen-Demultiplexeinrichtung.
Volloptischer mehrkanaliger TDM-WDM-Wandler und volloptischer mehrkanaliger TDM-Demultiplexer nach Anspruch 1, wobei die optische Steuerquelle dazu geeignet ist, einen optischen Steuerpulszug zu erzeugen, der in einer Richtung polarisiert ist, in welcher die Umwandlungseffizienzen für eine Vierwellen-Mischung in den zwei Hauptachsen des nichtlinearen optischen Materials gleich sind, und weiterhin mit: einem Polarisations-Drehspiegel (35) zum Drehen von beiden Polarisationskomponenten von Licht, das von dem nichtlinearen optischen Material ausgegeben ist, um einen Winkel von 90 Grad und zum erneuten Einführen des gedrehten Lichts in das nichtlineare optische Material; einer optischen Teilereinrichtung (14) zum Senden von Licht, das von der optischen Wellenlängen-Multiplexeinrichtung ausgegeben ist, zu dem nichtlinearen optischen Material und zum Senden eines Teils von dem gesamten Licht, das von dem Polarisations-Drehspiegel durch das nichtlineare optische Material reflektiert ist, zu der optischen Wellenlängen-Demultiplexeinrichtung.
Volloptischer mehrkanaliger TDM-WDM-Wandler und volloptischer mehrkanaliger TDM-Demultiplexer nach Anspruch 1, weiterhin mit: einem Polarisations-Strahlteiler (33) zum Trennen von Licht, das von der optischen Wellenlängen-Multiplexeinrichtung ausgegeben ist, in zwei Polarisationskomponenten, die in den Richtungen der Hauptachsen des nichtlinearen optischen Materials polarisiert sind; einer optischen Verbindungseinrichtung (34-1, 34-2), die eine Schleife bildet, die den Polarisations-Strahlteiler und das nichtlineare optische Material verbindet, wobei eine der zwei Polarisationskomponenten angepaßt ist, entlang den Hauptachsen des nichtlinearen optischen Materials zu einem Ende des nichtlinearen optischen Materials eingegeben zu werden, und die andere der zwei Polarisationskomponenten angepaßt ist, nach einem Unterziehen einer Polarisationsdrehung von 90 Grad zu einem anderen Ende des nichtlinearen optischen Materials eingegeben zu werden; einer optischen Teilereinrichtung (14) zum Senden von Licht, das von der optischen Wellenlängen-Multiplexeinrichtung ausgegeben ist, entlang den Hauptachsen der nichtlinearen optischen Materialien in den Polarisations-Strahlteiler und zum Senden eines Teils oder der Gesamtheit des Lichts, das von dem Polarisations-Drehspiegel durch den Polarisations-Strahlteiler reflektiert ist, zu der optischen Wellenlängen-Demultiplexeinrichtung.
Volloptischer mehrkanaliger TDM-WDM-Wandler und volloptischer mehrkanaliger TDM-Demultiplexer nach Anspruch 1, wobei die optische Steuerquelle folgendes aufweist: eine Breitbandpuls-Erzeugungseinrichtung (27) zum Ausweiten einer Bandbreite von eingegebenen optischen Pulsen und zum Ausgeben der breitbandigen optischen Pulse; eine Impulskompressions- bzw. Chirp-Einrichtung (28) zur Impulskompression durch FM der breitbandigen optischen Pulse, die von der Breitbandpuls-Erzeugungseinrichtung ausgegeben sind; und ein optisches Bandpassfilter (29) zum Filtern der von der Chirp-Einrichtung ausgegebenen Pulse.
Volloptischer mehrkanaliger TDM-WDM-Wandler und volloptischer mehrkanaliger TDM-Demultiplexer nach Anspruch 1, wobei die optische Steuerquelle ein nichtlineares Dispersionsmaterial (30) mit gewöhnlicher Dispersion zum Ausweiten der Bandbreite von eingegebenen impulskomprimierten optischen Pulsen und zum Ausgeben der breitbandigen optischen Pulse aufweist.