DE69636098T2

DE69636098T2 - Erzeugung und übertragung dunkler pulse

Info

Publication number: DE69636098T2
Application number: DE69636098T
Authority: DE
Inventors: David Andrew Ipswich Suffolk ELLIS
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: IPG Photonics Corp
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1996-04-01
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2016-04-02
Also published as: EP0818091B1; AU5158296A; EP0818091A1; CN1185254A; DE69636098D1; CN1080491C; US6381056B1; WO1996031029A1; JPH11502944A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft optische Signale und eine Erzeugung von optischen Signalen zur Verwendung in optischer Kommunikation, und findet insbesondere Anwendung in einem optischen Zeitmultiplex-Verfahren (optical time division multiplexing – OTDM-Verfahren).
Die Verwendung von OTDM-Signalen bietet im Moment sowohl einen Zugriff auf zusammengesetzte Datenkapazitäten über die Reichweite von kommerzieller Breitband-Elektronik hinaus als auch die zusätzliche Flexibilität eines optischen Routings ohne Rückgriff auf elektronische Schalter mit hoher Kapazität.
Typischerweise können kurze Impulse codiert und verschachtelt (interleaved) werden, um eine herkömmliche OTDM-Datensequenz zu erzeugen, oder Modulatoren können verwendet werden, um Impulse zu formen und durch Kombinieren mehrerer derartiger Sequenzen ein optisches Multiplexsignal zu bilden. Beide dieser optischen Techniken erfordern mehrere optische Pfade und eine akkurate Synchronisation der optischen Pfadlängen. Es ist in einer OTDM-Interleave-Vorrichtung in diesen bekannten Anordnungen auch wichtig, ein genügend hohes Löschungsverhältnis (extinction ratio) zu zeigen, um Interferenzeffekte (interference effects) zwischen Datenkanälen an ihrer Ausgabe zu vermeiden. Darüber hinaus wird die maximale Zeilenfrequenz (z.B. 100 GHz) eines OTDM-Systems zum größten Teil durch die Breite der Impulse der Basisrate (z.B. 10 GHz) bestimmt, wie in „Transmission of a true single polarisation 40 Gbit/s soliton data signal ...", Electronics Letters, Vol. 29, Nr. 11, S. 990–992, dargestellt wird.
Ein alternatives Verfahren zum Erzeugen eines OTDM-Signals wird in „All-optical time division multiplexing using four-wave mixing", Electronics Letters, Vol. 30, Nr. 20, S. 1697–1698, beschrieben. In dieser Veröffentlichung wird OTDM durch Modifizieren eines 100 GHz, 1547 nm optischen Signals durch zeitverzögerte 6.3 Gbit/s Signale erreicht, um Unterkanäle in einem 1557 nm, 100 Gbit/s Signal über ein Vier-Wellen-Mischen zu erzeugen. Dieses Verfahren erfordert eine Reihe von Wellenlängenmultiplexern, von denen jeder einen Unterkanal oder Datenkanal zu einem OTDM-Strom hinzufügt. Während dieses Verfahren die Beschränkungen für das Löschungsverhältnis des 100 GHz Signals lockert, ist noch immer eine genaue Steuerung der optischen Verzögerungen erforderlich.
Dieses Verfahren beschäftigt sich nur mit dem, was als „helle Impulse"-OTDM-Übertragung bezeichnet werden kann. In „Dark soliton prototype devices ...", Swartzlander, Optics Lett, Vol. 7, Nr. 7, S. 493, (1991), werden dunkle Solitonen diskutiert.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass es sowohl möglich als auch vorteilhaft ist, optische Kommunikationssysteme zu implementieren, in denen „dunkle Impulse" „helle Impulse" als die Informations-tragende Komponente ersetzen.
Gemäß einem Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines optischen Datensignals vor, wobei dunkle Impulse, die eine oder mehrere Daten-Sequenzen) darstellen, von zumindest zwei Erzeugungsvorrichtungen für dunkle Impulse auf ein optisches Eingangssignal, das von den Erzeugungsvorrichtungen zur nachfolgenden Übertragung auf einer optischen Faser erhalten wurde, aufgeprägt werden, wobei sich die Erzeugungsvorrichtungen für dunkle Impulse in einer optisch gekoppelten Ausrichtung zu dem optischen Eingangssignal befinden.
Der optische Eingang kann eine im Wesentlichen kontinuierliche Signalfolge (burst) optischer Strahlung aufweisen, wie sie von der Ausgabe einer optischen Signal-Erzeugungsvorrichtung für kontinuierliche Wellen geliefert werden kann. Alternativ kann der optische Eingang eine Impulsfolge aufweisen, wie sie von einem optischen Takt geliefert werden kann. Die Auswirkung auf eine ankommende Impulsfolge, wie die von einem optischen Takt gelieferte, kann dann sein, dass helle Impulse in der Impulsfolge fehlen.
In dieser Spezifikation ist ein „dunkler Impuls" eine temporäre Lücke oder ein Bereich reduzierter Strahlungsintensität in einer ankommenden optischen Strahlung oder einem Lichtstrahl (Obwohl im Allgemeinen in der optischen Kommunikation der Schwerpunkt auf der Geschwindigkeit liegt und deswegen kurze Impulslängen vorteilhaft sind, sollte der Begriff „dunkle Impulse" nicht derart verstanden werden, dass er selbst eine Begrenzung der Länge der temporären Lücke oder des Bereichs reduzierter Strahlungsintensität anzeigt).
Ein Vorteil der Verwendung dunkler Impulse statt heller Impulse liegt darin, dass eine Erzeugung optischer Signale vereinfacht werden kann, wie in der nachfolgenden Beschreibung erläutert wird.
Jede der Erzeugungsvorrichtungen für dunkle Impulse kann ein jeweiliges Datensignal liefern und diese können verschachtelt werden, um so zusammen ein OTDM-Signal zu liefern. Ein besonders geeigneter Weg für das Interleave-Verfahren ist, die Erzeugungsvorrichtungen für dunkle Impulse auf einem gemeinsamen Substrat herzustellen, wobei sie optisch ausgerichtet sind, so dass die Ausgabe einer Erzeugungsvorrichtung, die deren dunkle Impulsdatenfolge überträgt, direkt an die nächste Erzeugungsvorrichtung geliefert wird, die dann ihre eigene Impulsdatenfolge in einem anderen Zeitschlitz des OTDM-Signals hinzufügen kann. Wie im Folgenden weiter diskutiert, vermeidet dies die Verwendung von optischen Verzögerungsleitungen, obwohl es noch immer notwendig ist, eine elektrische Synchronisation zwischen den Erzeugungsvorrichtungen für dunkle Impulse vorzusehen.
(Es sollte angemerkt werden, dass Ausführungsbeispiele der Erfindung nicht auf OTDM beschränkt sind, da es sicherlich andere Anwendungen gibt, die von der vorliegenden Erfindung profitieren. Es wäre zum Beispiel möglich, ein einziges Ausgabesignal mittels aufeinander folgender dunkler Impulse zu erzeugen, die von aufeinander folgenden Erzeugungsvorrichtungen für dunkle Impulse erzeugt werden. Eine derartige Anordnung kann noch immer von einem Geschwindigkeitsvorteil profitieren.)
Die Verwendung von dunklen Impulsen in OTDM ist insbesondere vorteilhaft. Während eine Impuls-Ausrichtung für ein OTDM mit dunklen Impulsen wichtig bleibt, ist das Löschungsverhältnis ein geringeres Problem als in ODTM mit hellen Impulsen. Das gilt deswegen, weil in einem ODTM mit hellen Impulsen mehrere parallele optische Pfade bereitgestellt werden müssen, so dass jede Impuls-Erzeugungsvorrichtung ihre Impulse hinzufügen kann, ohne Impulse „auszulöschen", die von einer anderen Erzeugungsvorrichtungen für Impulse aufgeprägt werden. Diese mehrfachen optischen Pfade müssen neu kombiniert werden und dies führt aufgrund von Phasenschwankungen im Hintergrund zu Interferenzproblemen. Die zufällige Interferenz verursacht Fehler, außer es gibt ein Löschungsverhältnis von beispielsweise 40 dB in einem Vierkanal-System. In einem ODTM mit dunklen Impulsen gibt es jedoch nur den einen optischen Pfad, deswegen muss es keine Neukombination der Pfade geben und die beschriebenen Interferenzeffekte treten ganz einfach nicht auf. Obwohl es in dem ODTM mit dunklen Impulsen noch immer eine Be schränkung auf das Löschungsverhältnis gibt, ist es eine Frage des Leistungsbudgets in dem Empfänger. Ein angemessenes Löschungsverhältnis in einem Vierkanal-System für ein ODTM mit dunklen Impulsen liegt wahrscheinlich in dem Bereich von 15 dB.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erzeugt jede der Erzeugungsvorrichtungen für dunkle Impulse dunkle Impulse für nur einen Datenkanal des OTDM-Signals. Eine Elektronik würde somit nur die Datenrate eines einzelnen Datenkanals einschränken. Die gesamte optische Signaldatenrate könnte dann weit über die zusammengesetzte Datenrate von kommerzieller Breitband-Elektronik hinausgehen.
Vorzugsweise weist eine Erzeugungsvorrichtung für dunkle Impulse einen optischen Modulator auf, mit sowohl hohen als auch niedrigen optischen Übertragungszuständen und einem hohen Löschungsverhältnis (jedoch, wie oben diskutiert, nicht so hoch, wie für eine OTDM mit hellen Impulsen erforderlich). Der Betrieb in einem oder einem anderen Zustand kann zum Beispiel durch ein elektrisches Bias-Signal bestimmt werden. Das optische Löschungsverhältnis, wie oben diskutiert, könnte zum Beispiel signifikant geringer als 40 dB in einem Vierdatenkanal-System sein, zum Beispiel in dem Bereich von 10 bis 30 dB liegen, und ein angemessener Wert könnte in der Größenordnung von 15 dB sein.
Die Anmelder haben gezeigt, dass ein geeigneter optischer Modulator ein Elektro-Absorptions-Modulator (EAM – electro-absorption modulator) ist. Ein geeignetes elektrisches Bias-Signal für einen EAM weist auf Takt-(zum Beispiel eine Sinuswelle) und Daten-Komponenten, die zum Beispiel unter Verwendung einer einfachen Leistungsteilungsanordnung kombiniert werden, wobei ein dunkler Impuls gebildet wird, wenn sowohl die Takt- als auch die Daten-Komponenten negativ sind. Diese Anordnung erübrigt die Notwendigkeit für eine Signalverarbeitung in der elektrischen Domäne, die ansonsten erforderlich wäre, um ein geeignetes datencodiertes Bias-Signal zu liefern.
Vorzugs weise ist ein EAM vorgespannt (biased), um eine hohe optische Löschung für eine kurze Zeitdauer zu liefern, um einen dunklen Impuls auf einem eingegebenen Lichtstrahl zu codieren. Sind keine Daten vorhanden, ist das elektrische Signal ausgebildet, den EAM mit einer Vorspannung (bias) zu versehen, damit er sich in seinem hohen optischen Übertragungszustand befindet.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind eine Vielzahl von EAMs optisch kaskadiert und angeordnet, um dunkle Impulse auf einem Lichtstrahl von einer einzelnen Lichtquelle zu erzeugen.
Vorzugsweise ist jeder EAM angeordnet, einen OTDM-Kanal zu erzeugen. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass jeder EAM das Licht zwischen den dunklen Impulsen, die er erzeugt, im Wesentlichen ungestört lässt und jeder nachfolgende Modulator in der Kaskade kann dann das ungestörte Licht modulieren. Somit ist es mit einem geeigneten elektrischen Timing möglich, ein schnelles OTDM-Datensignal zu erzeugen.
In der Theorie kann jede Anzahl von EAMs kaskadiert werden, um jede Anzahl von Datenkanälen eines OTDM-Signals aus einer einzigen Lichtquelle zu liefern. Im Gegensatz dazu würden andere bekannte Verfahren, die mehrere EAMs und helle Impulse verwenden, entweder mehrere Lichtquellen oder eine Lichtquelle mit mehrfachen Ausgaben erfordern, um ein vergleichbares OTDM-Signal zu liefern.
In der Praxis würde die Anzahl der EAMs, die gemäß der vorliegenden Erfindung kaskadiert werden können, von der kürzesten Impulsbreite begrenzt, die von jedem Modulator verfügbar ist. Wenn zum Beispiel der kürzeste dunkle Impuls, der erzeugt werden kann, 10 ps ist, dann können nur zehn Modulatoren in einer Reihe platziert werden (bei 10 Gbit/s), um Daten mit 100 Gbit/s zu erzeugen. Wenn jedoch dunkle Impulse mit Breiten von weniger als 5 ps erzeugt werden können, können doppelt so viele Modulatoren kaskadiert werden.
Eine weitere Beschränkung der Anzahl von Modulatoren, die kaskadiert werden können, besteht aufgrund eines von jedem EAM erlittenen optischen Verlustes, da ein EAM tatsächlich einen Verlust erleidet, wenn er sich in seinem hohen optischen Übertragungszustand befindet. Jedoch könnte ein derartiger Verlust durch ein Aufnehmen einer optischen Verstärkung zwischen einem oder mehreren der EAMs kompensiert werden. Zum Beispiel könnten ein oder mehrere optische Faserverstärker, wie mit seltener Erde gedopte Faserverstärker, die Erbium oder Praseodym verwenden, verwendet werden, um eine Verstärkung zwischen EAMs zu liefern.
Vorteilhafterweise ermöglicht die Verwendung von optisch kaskadierten EAMs, dass eine Zeitschlitz-Ausrichtung im Wesentlichen nur in der elektrischen Domäne ausgeführt wird, wenn die EAMs zu Erzeugung von dunklen Impulsen verwendet wird. Somit kann man im Allgemeinen auf optische Verzögerungsleitungen verzichten, um eine Zeitschlitz-Ausrichtung vorzusehen.
In einer besonders vorteilhaften Form der Erfindung ist eine Vielzahl von EAMs integriert, indem die EAMs in einer kaskadierten optischen Ausrichtung auf einem einzigen Halbleitersubstrat (zum Beispiel InP) ausgebildet werden. Vorzugsweise kann auch eine einzelne Lichtquelle auf demselben Substrat in optischer Ausrichtung mit den kaska dierten Modulatoren integriert werden, um eine einzige Vorrichtung zum Erzeugen eines OTDM-Signals zu liefern. Vorteilhafterweise könnte das gesamte optische System für eine Erzeugungsvorrichtung für ein OTDM-Signal als eine einzige Halbleitervorrichtung vorgesehen werden. Eine derartige Vorrichtung wäre im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen oder Systemen relativ kostengünstig und kompakt. In jeder dieser „integrierten" Anordnungen wäre es natürlich möglich, optische Halbleiter-Verstärker zwischen benachbarten EAMs zu verwenden.
Eine alternative Erzeugungsvorrichtung für dunkle Impulse zu einem EAM kann ein optisches UND-Gatter sein, zum Beispiel ein unter Verwendung eines nicht-linearen Spiegels mit optischer Schleife (NOLM – non-linear optical loop mirror) implementiertes UND-Gatter, das mit einem Schaltfenster (durch ein optisches Schaltsignal geliefert) arbeitet, das eine Lichtübertragung von einem Hauptübertragungspfad zu einem alternativen Übertragungspfad für die Dauer einer Impulsbreite schaltet. Jedoch erfordert ein NOLM typischerweise ein langes Stück optischer Faser, die eine Nichtlinearität enthält, wie eine nichtlineare Halbleitervorrichtung oder eine gedopte optische Faser, um ein Schalten durch bekannte Phasenmodulationseffekte durchzuführen. Eine derartige Anordnung wäre nicht so geeignet oder robust wie die oben beschriebene EAM-Anordnung. Ebenso müsste das Schaltfenster für einen NOLM von einem optischen Signal bereitgestellt werden und könnte nicht direkt von einem elektrischen Signal erzeugt werden. Somit würde ein derartiges System zwei optische Stufen zumindest zur Impulserzeugung (Stufe für optische Impulsentstehung und Stufe für optisches Fenster) erfordern, was eine Abschwächung der Vorteile von beispielsweise durch EAMs erzeugten dunklen Pulsen bedeutet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optisches Modulator-System, vorzugsweise zur Verwendung in einem OTDM, vorgesehen, wie in Anspruch 9 spezifiziert.
Das optische Eingangssignal kann zum Beispiel einen im Wesentlichen kontinuierlichen optischen Strahl oder einen optischen Takt aufweisen, der eine Serie von hellen Impulsen aufweist.
Während der Verwendung von Ausführungsbeispielen der Erfindung mit entweder einem im Wesentlichen kontinuierlichen optischen Strahl oder mit einem anderen Eingang, wie einem Eingang heller Impulse, wie oben diskutiert, wird es deutlich werden, dass es einen Bedarf für ein korrektes Timing zwischen einem nichtkontinuierlichen Eingang und den aufzuprägenden dunklen Impulsen gibt. Zum Beispiel muss es offensichtlich eine Synchronisierung zwischen einem ankommenden Taktsignal und den dunklen Impulsen geben, wenn die dunklen Impulse ausgewählte helle Impulse aus dem Taktsignal entfernen sollen. Diese kann zum Beispiel in dem Fall der EAMs von dem/den elektrischen Bias-Signalen) durchgeführt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun auf beispielhafte Weise detailliert beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 ein System gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem EAM darstellt;
2 ein Graph ist, der eine typische Betriebscharakteristik eines EAMs darstellt;
3 eine Darstellung eines optischen Ausgabesignals ist, das von dem System in 1 geliefert wird;
4 ein System mit drei EAMs darstellt; und
5 ein Augendiagramm eines von dem System in 4 gelieferten optischen Ausgabesignals ist.
Ein geeignetes System zur Erzeugung dunkler Impulse wird im Folgenden erläutert. Nur zur einfacheren Erläuterung behandelt die Beschreibung anfangs den Fall eines Systems mit nur einem EAM. In der Praxis würde mehr als ein EAM verwendet, wie unten detaillierter beschrieben wird.
In 1 ist eine 1555 nm DFB Laserquelle 110 in einen EAM 120 mit einem Leistungspegel von –2 dBm gekoppelt. Der EAM hat ein maximales Löschungsverhältnis von 20 dB und eine mittlere Absorptionscharakteristik von 2.5 dB/V. Ein 10 GHz Sinuswellen-Antrieb 142 ist synchronisiert mit und passiv hinzugefügt zu einer 10 Gbit/s Datensequenz von einer Datenquelle 144 über einen Leistungsteiler 140 (umgekehrt zur Kombination der beiden Signale verwendet). Ein geeigneter Leistungsteiler ist der von Anritsu Wiltron erhältliche Wiltron K240B.
Sowohl der Sinuswellenpegel als auch der Pegel des Datensequenzsignals haben eine 2.5 V Doppelamplitude (peak-to-peak amplitude). Das resultierende Signal weist eine Sinuswelle mit einer von dem Datensignal bestimmten Offsetspannung auf, wobei die relativen Amplituden derart angeordnet sind, dass der maximale Wert des Zyklus für die Daten „0" unter dem minimalen Pegel für die Daten „1" ist. Es ist offensichtlich, dass die Verwendung dieser präzisen Anordnung nicht wesentlich ist, und es wäre ausreichend, sicherzustellen, dass der gesamte 10 GHz Zyklus in dem niedrigen Absorptionsbereich des Modulators für die Daten „1" bleibt. Das elektrische Signal wird auf den EAM 120 angewendet und der DC-Bias wird angepasst, um sicherzustellen, dass der gesamte Zyklus für die Daten „1" eine geringe Löschung liefert, während die Durchläufe des Zyklus für die Daten „0" eine hohe Löschung liefern. Folglich werden dunkle Impulse für die Daten „0" gebildet, während eine niedrige Löschung für die Daten „1" beibehalten wird.
Ein zur Verwendung in dem System geeigneter EAM ist zum Beispiel der in „Generation of 6.3 ps optical pulses at a GHz repetition rate using packaged EAM and dispersion compensation fibre", Electronics Letters, Vol. 30, S. 1700–1701, beschriebene EAM. Die Absorptionscharakteristik dieses EAMs wird in 2 wiedergegeben. In 2 ist zu sehen, dass der EAM einen Betriebsbereich einer niedrigen Löschung bei positiven oder gering negativen Sperr-Vorspannungen (reverse biases), einen Betriebsbereich einer hohen Löschung bei hohen Sperr-Vorspannungen und einen exponentiell variierenden Betriebsbereich dazwischen hat. Es ist der exponentiell variierende Betriebsbereich des EAMs, der die Erzeugung von Soliton-ähnlichen dunklen Impulsen unterstützt.
In der Theorie sollten die erzeugten dunklen Impulse invertierten SECH²-Impulsen (das heißt, invertierten Solitonen) gleichen, mit der Form: P(t) = (Leistungsspitze) × (1 – SECH(1.76(t/τ))2) (Gleichung 1)wobei τ die Impulsbreite bei der Hälfte seiner Leistungsspitze darstellt. In Betrieb erfährt der EAM eine elektrische Vorspannung (Bias), um in seinem Zustand geringen Verlustes zu verbleiben, außer, wenn sowohl Daten als auch Sinuswelle negativ sind. Das heißt, der EAM überträgt Licht, außer wenn beide elektrischen Signalkomponenten negativ sind. Somit werden dunkle Impulse entsprechend Datennullen erzeugt, wie in 3 dargestellt, die der theoretischen Form der Gleichung 1 ziemlich nahe kommen.
4 zeigt ein System gemäß der vorliegenden Erfindung mit drei EAMs. In dem System sind drei EAMs 400, 410 und 420 optisch kaskadiert oder sind in einer optisch gekoppelten Ausrichtung angeordnet, mit einer optischen Lichtquelle 100, die einen 1555 nm DFB-Laser aufweist. Geeigneterweise ist das Laserlicht unter Verwendung einer standardmäßigen optischen Telekommunikationsfaser 105 auf den ersten EAM 400 gekoppelt, wobei das Licht einen Leistungspegel von –2 dBm hat. In diesem Beispiel folgen optische Verstärker 405, 415 und 425, zum Beispiel EDFAs, auf jeden EAM, um in den EAMs aufgetretene Verluste zu kompensieren. Die Verstärker werden im Allgemeinen nur eingesetzt, wenn es zum Kompensieren der in den EAMs aufgetretenen Verluste erforderlich ist. Wie für das in 1 dargestellte System wird jeder EAM von einem elektrischen Signal angesteuert, das eine Sinuswellen-Komponente und eine Daten-Komponente aufweist, die in den Datenkanalschlitzen A, B oder C ausgerichtet ist. Da drei elektrische Antriebssignale erforderlich sind, ist eine elektrische Timing-Schaltung 450 erforderlich, um sicherzustellen, dass die Datensignale A, B und C korrekt mit der Sinuswelle ausgerichtet sind und auch in den korrekten Schlitzpositionen des erforderlichen OTDM-Signals ausgerichtet sind, das stromabwärts von dem dritten Verstärker 425 ausgegeben wird.
Die Lichtquelle kann von dem Modulator getrennt sein, wobei das Licht von der Lichtquelle über zum Beispiel eine optische Faser in den Modulator gekoppelt ist, wie oben beschrieben. Jedoch sind in einer alternativen Anordnung die Lichtquelle und die EAMs als eine einheitliche Vorrichtung auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat hergestellt. Neben der Bequemlichkeit hat diese Anordnung den Vorteil, dass ein Kopplungsverlust zwischen jedem Modulator und zwischen der Lichtquelle und dem ersten Modulator reduziert wird. Ebenso kann, wenn erforderlich, eine Verstärkung durch Integrieren von SLAs (semiconductor laser amplifiers – Halbleiterlaserverstärker) zwischen einem oder mehreren EAMs vorgesehen werden.
Für Fachleute ist offensichtlich, dass jede Form von optischem, akusto-optischem oder elektro-optischem Modulator, der die notwendigen Übertragungs- und Löschungs- oder Schalten-Eigenschaften zum Liefern von dunklen Impulsen hat, zur Implementierung der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
Das oben beschriebene elektrische Bias-Schema zum Ansteuern der EAMs ist aufgrund zweier Gründe insbesondere vorteilhaft. Erstens ist nur ein elektrisches Signal erforderlich, um jeden EAM mit einem Bias zu versehen und zweitens erfordert das elektrische Signal keine elektrische Verarbeitung. Eine elektrische Verarbeitung wäre erforderlich, wenn das in „Generation of 2.5 Gbit/s soliton data stream with an integrated Laser modulator transmitter", Electronics Letters, Vol. 30, S. 1880–1881, beschriebene Verfahren verwendet würde.
EAMs erleiden etwas optischen Verlust auch, wenn sie in ihren niedrigen optischen Verlustbereichen arbeiten. Das Ausmaß von optischem Verlust eines EAMs wird teilweise von der Länge des optischen Modulatorabschnitts bestimmt, durch den Licht von einer Lichtquelle hindurchgeht. Somit erleiden in bekannten Modulatorschemen, die zwei Modulatoren oder mehrfache Modulatorabschnitte aufweisen, die erstens einen optischen Impulsstrom unter Verwendung eines elektrischen Sinuswellenansteuerungssignals erzeugen und zweitens Daten auf den Impulsstrom unter Verwendung eines elektrischen Datensignals modulieren, beide Modulatoren oder beide Modulator abschnitte einen optischen Einfügungsverlust. Da das vorgeschlagene System nur einen Modulator (Abschnitt) pro Datenkanal implementiert, erleidet das System an sich einen geringeren Overhead für den Einfügungsverlust, unabhängig von dem Typ des verwendeten Modulators, als andere Schemen, die mehr als einen Modulator oder Modulatorabschnitt einsetzen, um einen Datenkanal zu erzeugen.
Wie oben beschrieben, besteht die optische Strahlung in der Form einer im Wesentlichen kontinuierlichen Signalfolge. Offensichtlich hängt die Dauer der Signalfolge von der Anwendung ab. Für das Beispiel eines Fernkommunikationsnetzwerks, wo wahrscheinlich meistens Verkehr vorhanden ist, kann die optische Quelle die meiste Zeit angeschaltet bleiben. Alternativ kann für eine weniger belastete optische Verbindung die Quelle nur dann angeschaltet werden, wenn eine Übertragung von Daten, oder eines Teils davon (für ein paketvermitteltes Netzwerk zum Beispiel), erforderlich ist. Deswegen kann „im Wesentlichen kontinuierlich" als kontinuierlich während einer Datenübertragung interpretiert werden.
In einem zu dem oben beschriebenen alternativen Ausführungsbeispiel kann das in den ersten EAM eingegebene cw-Licht durch einen optischen Takt ersetzt werden, zum Beispiel einen Sinuswellen- oder Impulsstrom. Dann kann mit derselben allgemeinen Systemanordnung, wie sie für die Erzeugung von dunklen Impulsen verwendet wurde, jeder EAM verwendet werden, um einen Zeitschlitz des optischen Takts zu modulieren. Das heißt, jeder EAM kann entweder Licht übertragen oder eine Übertragung verhindern, abhängig von den Anforderungen zur Datencodierung seines bestimmten Datenkanals. Zum Beispiel für einen Impulsstrom mit 100 Gbit/s optischen Takts können zehn EAMs kaskadiert werden, um zehn 10 Gbit/s-Kanäle zu codieren. Ebenso können ein oder mehrere EAM(s), die gemäß dieser Anordnung arbeiten, als Vorrichtungen zum Einfügen von Daten für einen Kanal oder mehrere Kanäle in einem OTDM-System verwendet werden. Fachleute können eine Daten-Modulation oder eine Einfügen-Funktion durch Anwenden der in der vorliegenden Erfindung offenbarten Theorie einfach implementieren.
Es ist erkennbar, dass es Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gibt, wo auf einen EAM kein anderer EAM oder Verstärker folgt, sondern eine andere Vorrichtung, die auf eine optische Signalfolge wirkt. Derartige Ausführungsbeispiele haben noch immer einen Vorteil aus der Art und Weise, mit welcher der EAM ermöglicht, dass das Signal weitergeleitet wird. Es kann zum Beispiel sein, dass gewünscht wird, ein Signal an eine von anderswoher ankommende Datenfolge hinzuzufügen. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, in denen nur ein EAM vorgesehen ist, ermöglichen diese Durchführung.
Für Fachleute ist auch offensichtlich, dass das oben zur Erzeugung von dunklen Impulsen beschriebene pegelverschobene Sinuswellen-Bias-Signal zur Erzeugung von hellen Impulsen geeignet ist, wenn auf einen einzelnen elektrischen Eingangs-EAM angewendet. Das elektrische Signal muss in diesem Fall ausgebildet sein, den EAM in seinem hohen optischen Löschungszustand zu halten, außer sowohl die Daten- als auch die Sinuswellen-Komponenten sind positiv. Eine derartige Anordnung würde die Notwendigkeit für eine elektrische Signalverarbeitung, um ein geeignetes Bias-Signal zu erzeugen, erübrigen und wäre somit eine einfache und robuste Lösung. Somit könnte diese Anordnung zur Erzeugung von Solitonen oder eines herkömmlichen OTDM-Signals verwendet werden.

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines optischen Datensignals, wobei dunkle Impulse, die eine oder mehrere Daten-Sequenzen) darstellen, von zumindest zwei Erzeugungsvorrichtungen (400, 410, 420) für dunkle Impulse auf ein optisches Eingangssignal, das von den Erzeugungsvorrichtungen zur nachfolgenden Übertragung auf einer optischen Faser erhalten wurde, aufgeprägt werden, wobei sich die Erzeugungsvorrichtungen für dunkle Impulse in einer optisch gekoppelten Ausrichtung zu dem optischen Eingangssignal befinden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das optische Eingangssignal eine im Wesentlichen kontinuierliche Signalfolge optischer Strahlung aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das optische Eingangssignal eine Folge von hellen Impulsen aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Erzeugungsvorrichtung (400, 410, 420) für dunkle Impulse dunkle Impulse erzeugt, die einen jeweiligen Datenkanal eines OTDM-Signals darstellen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Erzeugungsvorrichtung (400, 410, 420) für dunkle Impulse einen optischen Modulator (400, 410, 420) aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei jede Erzeugungsvorrichtung (400, 410, 420) für dunkle Impulse einen Elektro-Absorptions-Modulator aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, wenn abhängig von Anspruch 3, wobei die Erzeugung der dunklen Impulse unter Verwendung von Synchronisierungs-Mitteln mit den hellen Impulsen in der Folge synchronisiert wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Erzeugungsvorrichtung (400, 410, 420) für dunkle Impulse unabhängig gesteuert wird, um so dunkle Impulse auf das optische Eingangssignal in einem zugeteilten Zeitschlitz eines OTDM-Signals zu erzeugen.
Optisches Modulator-System, mit zumindest zwei optisch kaskadierten Erzeugungsvorrichtungen (400, 410, 420) für dunkle Impulse zum Erzeugen dunkler Impulse, die eine oder mehrere Daten-Sequenzen) darstellen, auf einem optischen Eingangssignal, das von einer Lichtquelle (100) zu einer ersten Erzeugungsvorrichtung (400) eingekuppelt wird.
Modulator-System gemäß Anspruch 9, wobei jede der Erzeugungsvorrichtungen (400, 410, 420) für dunkle Impulse in Betrieb Impulse erzeugt, die einen jeweiligen Datenkanal in einem Mehrkanal-Datensignal darstellen.
Modulator-System gemäß Anspruch 10, wobei das Mehrkanal-Signal ein OTDM-Signal aufweist und jeder der Erzeugungsvorrichtungen (400, 410, 420) ein jeweiliger Zeitschlitz des OTDM-Signals zugewiesen wird.
Modulator-System gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Erzeugungsvorrichtungen (400, 410, 420) für dunkle Impulse jeweils mit einem elektrischen Antrieb versehen sind, um die dunklen Impulse zu erzeugen, wobei die elektrischen Antriebe der jeweiligen Erzeugungsvorrichtungen (400, 410, 420) die Erzeugung der Impulse steuern, einschließlich deren relatives Timing.
Modulator-System gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei jede der Erzeugungsvorrichtungen (400, 410, 420) einen optischen Modulator aufweist.
Modulator-System gemäß Anspruch 13, wobei jede der Erzeugungsvorrichtungen (400, 410, 420) ein Elektro-Absorptions-Modulator ist.
Modulator-System gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die Erzeugungsvorrichtungen (400, 410, 420) auf einem gemeinsamen Stück eines Halbleitermaterials hergestellt sind.
Modulator-System gemäß Anspruch 15, wobei das System eine Lichtquelle (100) umfasst, die das optische Eingangssignal liefert, und wobei die Lichtquelle (100) auf dem gemeinsamen Stück eines Halbleitermaterials hergestellt ist, wobei das Stück des Halbleitermaterials ein Halbleitersubstrat ist.
Modulator-System gemäß einem der Ansprüche 9 bis 16, wobei die Erzeugungsvorrichtungen (400, 410, 420) für dunkle Impulse jeweils angeordnet sind, in Betrieb von einer Taktquelle empfangenes Licht selektiv auszuschalten, um dunkle Impulse zu erzeugen, die eine oder mehrere Daten-Sequenzen) darstellen.