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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren
zur Modulation einer Impulsfolge, auf Verfahren zur Verwendung eines
Interferometers, auf Interferometer mit einem Steuereingang und
auf optische Abtasteinrichtungen sowie optische Impulsformungsanordnungen.
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Hintergrund
der Erfindung
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An irgendeiner Stufe in dem optischen
Pfad von beispielsweise einem optischen Übertragungssystem für ein optisches
Rechnersystem können
zur Übertragung
von Daten verwendete Impulse verformt werden. Es ist äußerst wichtig,
dass die Information aus dem optischen Signal an einem Empfänger rückgewonnen
werden kann, oder dass das Signal an einem Zwischenverstärker oder
Repeater rekonstruiert werden kann, um weiter übertragen zu werden. Wenn die
Bitraten ansteigen, steigt der Aufwand und die Kompliziertheit von
Empfänger-
und Regenerations- (oder Repeater-) Hardware beträchtlich
an.
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Zur zeitlichen Nachsteuerung von
optischen Impulsen zum Multiplexieren oder zur Regeneration besteht
eine grundlegende Notwendigkeit eines Geräts, das das Signal genau abtastet.
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Es ist bekannt, dies bei niedrigeren
Geschwindigkeiten elektrisch durchzuführen und verschiedene Anstrengungen
wurden gemacht, dies bei höheren
Geschwindigkeiten optisch durchzuführen. Beispielsweise ist ein
Entscheidungsgatter für
eine rein optische zeitliche Nachsteuerung von Daten, das mit 1
Gbit/s arbeitet, aus der Veröffentlichung
Electronics Letters, 7. Januar 1993, Band 29, Nr. 1 „Decision Gate
for all Optical Data Retiming Using a Semiconductor Laser Amplifier
in a Loop Mirror Configuration",
Eiselt et al., bekannt. Einem Schleifeninterferometer wird das Rohdatensignal
und ein sauberes Taktsignal zugeführt. Die Taktimpulse werden
durch die Daten unter Verwendung eines Halbleiter-Laserverstärkers in
der Schleife moduliert. Hierdurch wird die Phase des Taktsignals
verschoben, wenn Daten vorhanden sind, um auf diese Weise eine konstruktive
oder destruktive Interferenz hervorzurufen. Somit kann das Taktsignal
mit seiner durch die Daten modulierten Amplitude als Ausgangssignal
geliefert werden. Dies bedeutet effektiv, dass der modulierte Takt als
ein regeneriertes, zeitlich nachgesteuertes Datensignal betrachtet
werden kann. Das Dokument diskutiert die Anwendung dieser Technik
in einem rein optischen Regenerator, obwohl keine Angaben gemacht
werden, wie der Takt von dem Datensignal zur Verwendung in dem Schleifeninterferometer
abgeleitet werden könnte.
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Ein weiterer Regenerator unter Verwendung eines
Sagnac-Interferometers, das eine Art von Schleifeninterferometer
ist, ist in Electronics Letters, 2. Juli 1992, Band 28, Nr. 14 „All Optical
Regenerator Based on Non-Linear Fibre Sagnac Interferometer", Jinno et al., gezeigt.
Auch hier wird die Zeitsteuerung und Amplituden-Wiederherstellung
an dem Datenstrom ausgeführt,
doch werden keine Angaben gemacht, wie das Taktsignal an dem Regenerator
erzeugt werden könnte.
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Ein Problem mit derartigen Interferometer-Abtasteinrichtungen
oder Regeneratoren vom Schleifentyp besteht darin, dass sie sich
in tatsächlich
ausgeführten
Systemen als unpraktisch erweisen, weil die Bitrate durch die Geometrie
der Einrichtungen festgelegt ist, weil sie schwierig zu steuern sind,
um in der Praxis gute Ergebnisse zu erzielen, und weil sie schwierig
zu integrieren wären.
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Eine weitere Verwendung von Interferometerstrukturen
wurde für
das optische Schalten vorgeschlagen, beispielsweise für optische
Zeitmultiplex-Systeme. Eine rein optische Demultiplexierung und
Hinzufügungs-/Ableitungs-Multiplexierung
ist in der Veröffentlichung „Topical
meeting on Optical Amplifiers and their Applications", 11. bis 13. Juli
1996, Monterey, Kalifornien, „Optical
Signal Processing Using Monolithically Integrated Semiconductor
Laser Amplifier Structures",
Agrawal et al., beschrieben. Ein optischer Halbleiter-Verstärker wird
als ein Phasenschieber in einem Arm eines zweiarmigen Interferometers
verwendet. Der zu schaltenden Datenstrom wird beiden Armen des Interferometers
zugeführt. Ein
Steuersignal, beispielsweise eine regelmäßige Impulsfolge zum Demultiplexieren,
wird in einen Arm eingespeist. Eine konstruktive oder destruktive
Interferenz wird hervorgerufen, wenn die Signale in den beiden Armen
kombiniert werden. Eine derartige Anordnung ist in 1 gezeigt. Optische Verstärker 1, 2 sind
in jedem Arm vorgesehen.
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Eine ähnliche Anordnung, wie die
die in dem vorhergehenden Absatz beschrieben wurde, ist in der WO-A-96
22562 offenbart, die einen optischen Schalter unter Verwendung einer
Mach-Zehnder-Interferometer-Anordnung beschreibt. Ein Halbleiter-Verstärkungsmedium
ist in jeden Arm des Interferometers eingeschaltet. Diese Anordnung
verwendet eine optische Impulsfolge als einen Eingang an einer Seite
des Interferometers, und der Ausgang des Interferometers ist durch
eine Kombination der optischen Signale in jedem Arm des Interferometers
an dessen gegenüberliegender
Seite gebildet. Bei dieser Anordnung wird der zu modulierende optische Datenstrom
beiden Armen des Interferometers als Eingang zugeführt.
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Es ist weiterhin bekannt, optische
Signale unter Verwendung eines Kristalls abzutasten, um Augendiagramm-Messungen
durchzuführen,
wie dies in 22nd European Conference on
Optical Communication, 1996, Oslo, „Eye-diagram Measurement of
100 Gbit/s Optical Signal Using Optical Scanning" von Takara et al., beschrieben ist.
Ein Hochleistungs-Abtastimpuls
mit 200 Watt und mit Impulsdauern von weniger als einer halben Picosekunde
wurde einem organischen , nichtlinearen Kristall zugeführt. Die
nichtlineare Charakteristik des Kristalls ermöglicht es, dass das Datensignal
optisch abgetastet wird, obwohl die erforderlichen hohen Leistungen
das System für
eine kommerzielle Anwendung unpraktisch machen.
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Es ist weiterhin bekannt, ein zweiarmiges
Interferometer, wie zum Beispiel ein Mach-Zehnder-Interferometer, zur Umwandlung
der Wellenlänge
eines Datenstroms und zur gleichzeitigen Signalregeneration zu verwenden,
wie dies in IEEE Photonics Technology Letters, Band 8, Nr. 9, September
1996, „10 Gbit/s
Wavelength Conversion with Integrated Multi-Quantum-Well-Based Three-Port
Mach-Zehnder Interferometer" von
Idler et al., beschrieben ist. Wie dies in 2 gezeigt ist, wird eine rein optische
Wellenlängen-Umwandlung bei gleichzeitiger
Formung dadurch erzielt, dass einem zweiarmigen Interferometer ein
Dauer-Schwingungseingangssignal zugeführt wird. Dies wird mit den
Daten moduliert, um ein wellenlängen-umgewandeltes
Datenausgangssignal zu erzeugen. Optische Verstärker 10 und 11 in
jedem Arm des Interferometers ergeben die erforderliche Phasenverschiebung
entsprechend dem Dateneingang. Es tritt keine zeitliche Nachsteuerung
auf.
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Es besteht nach wie vor ein Bedarf
an einer praktischen optischen Abtasteinrichtung.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es ist ein Ziel der Erfindung, verbesserte
Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen.
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Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren
zur Modulation einer Impulsfolge mit den folgenden Schritten geschaffen:
Zuführung
der Impulsfolge als Eingangssignal an jeden der Arme eines keine Schleife
bildenden Interferometers und Zuführung eines optischen Datenstroms
als Eingangssignal an das Interferometer, wobei das Verfahren dadurch
gekennzeichnet ist, dass der optische Datenstrom als Eingangssignal
lediglich einem Arm des Interferometers zugeführt wird, um ein Ausgangssignal
der Impulsfolge mit einer Modulation entsprechend dem Datenstrom
zu gewinnen.
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Dies ermöglicht es, dass der Datenstrom
regeneriert oder zeitlich nachgesteuert wird, wobei eine praktische
Vorrichtung verwendet wird, die integriert werden kann, und die
einfach einstellbar und steuerbar ist.
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In vorteilhafter Weise umfasst das
Interferometer ein zweiarmiges Interferometer, und die Impulsfolge
wird beiden Armen als Eingang zugeführt. Diese Art von Interferometer
ist leichter in integrierter Form zu bauen, leichter zu steuern
und kann einen Bereich Bitraten handhaben.
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In vorteilhafter Weise umfasst jeder
der zwei Arme eine Einrichtung zum Ändern eines Interferenzzustands
des Interferometers. Dies ermöglicht
es, dass das Interferometer leichter symmetriert werden kann.
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In vorteilhafter Weise umfasst zumindest
einer der Arme eine elektrisch steuerbare Einrichtung zum Ändern eines
Interferenzzustands des Interferometers. Dies ermöglicht eine
einfache Steuerung des Interferometers entweder zur Abstimmung oder
zur Freigabe von optischen und elektrischen Eingängen von Daten- oder Taktsignalen.
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In vorteilhafter Weise wird ein optisches
Datensignal dadurch zeitlich nachgesteuert, dass eine Impulsfolge
betrieben wird, und sie in der vorstehend beschriebenen Weise moduliert
wird. Die zeitliche Nachsteuerung von optischen Datensignalen auf
diese Weise, ohne dass es erforderlich ist, das Datensignal auf
ein elektrisches Format umzuwandeln, hat viele Anwendungen bei der
Beseitigung von Jitter-Problemen, um ein Beispiel zu nennen, mit
weniger Hardware oder mit größeren Geschwindigkeiten als
bei äquivalenten
elektrischen Verfahren zur zeitlichen Nachsteuerung.
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In vorteilhafter Weise umfasst der
Schritt zur Erzeugung einer Impulsfolge den Schritt der Rückgewinnung
eines Taktsignals aus dem optischen Datensignal. In vielen Anwendungen
wird die Taktinformation nicht getrennt von den Daten übertragen
und muss aus den Daten zurückgewonnen
werden.
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In vorteilhafter Weise wird der Takt
optisch zurückgewonnen.
Entsprechende Vorteile wie die, die vorstehend erläutert wurden,
können
erzielt werden, wenn der Takt optisch zurückgewonnen wird.
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In vorteilhafter Weise wird eine
Zeitmultiplexierung von optischen Datensignalen durch Abtasten der
Signale mit voneinander verschiedenen Phasen ausgeführt, wobei
jeder Abtastvorgang das vorstehend genannte Modulationsverfahren
verwendet. Eine optische Multiplexierung kann leichter mit verringertem
Jitter erzielt werden.
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In vorteilhafter Weise können Datensignale dadurch
multiplexiert werden, dass sie zur Schaffung eines optisch multiplexierten
Signals kombiniert werden, und dass das multiplexierte Signal dadurch
zeitlich nachgesteuert wird, dass es zur Modulation einer Impulsfolge
verwendet wird, wie dies weiter oben beschrieben wurde. Eine zeitliche
Nachsteuerung nach der Multiplexierung kann weiterhin Jitter-Probleme verringern.
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In vorteilhafter Weise wird die Demultiplexierung
zumindest eines Teils eines optischen Zeitmultiplex-Signals dadurch
durchgeführt,
dass eine Impulsfolge erzeugt wird, die mit dem zu multiplexierenden
Teil synchronisiert ist, und dass der Teil unter Verwendung des
vorstehend beschriebenen Modulationsverfahrens abgetastet wird.
Entsprechende Vorteile gelten für
die Demultiplexierung.
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In vorteilhafter Weise kann die Demultiplexierung
durch zeitliches Nachsteuern des optischen multiplexierten Signals
dadurch ausgeführt
werden, dass es zur Modulation einer Impulsfolge in der vorstehend
beschriebenen Weise verwendet wird, und das zeitlich nachgesteuerte
Signal demultiplexiert wird. Eine derartige zeitliche Nachsteuerung
vor der Demultiplexierung kann ebenfalls Jitter verringern.
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In vorteilhafter Weise wird ein optisches Übertragungssystem
durch Aussenden eines optischen Datensignals an einen Empfänger und
die zeitliche Nachsteuerung des optischen Datensignals an dem Empfänger dadurch
betrieben, dass es zur Modulation einer Impulsfolge in der vorstehend
beschriebenen Weise verwendet wird. Die zeitliche Nachsteuerung
an einem. Empfänger
ist besonders vorteilhaft, um Verzerrungen in dem optischen Datensignal
zu kompensieren, die durch den optischen Pfad hervorgerufen werden.
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Entsprechend einem weiteren Gesichtspunkt der
Erfindung wird eine optische Abtasteinrichtung zum Abtasten eines
optischen Datenstroms geschaffen, die folgendes umfaßt: Einrichtungen
zur Lieferung einer optischen Impulsfolge; Einrichtungen zur Lieferung
eines optischen Datenstroms; und ein keine Schleife aufweisendes
Interferometer mit einem Eingang, der mit den Einrichtungen zur
Lieferung der optischen Impulsfolge derart verbunden ist, dass die Impulsfolge
jedem der Arme des Interferometers als Eingangssignal zugeführt wird
und einen Eingang aufweist, der mit den Einrichtungen zur Lieferung
des optischen Datenstroms verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
dass der mit den Einrichtungen zur Lieferung eines optischen Datenstroms
verbundene Eingang mit dem Interferometer derart verbunden ist, dass
der optische Datenstrom lediglich in einen Arm des Interferometers
als Eingang eingespeist wird.
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Diese vorteilhaften Merkmale können kombiniert
werden, wie dies für
den Fachmann zu erkennen ist, und sie können mit irgendwelchen Gesichtspunkten
der Erfindung kombiniert werden, wie dies geeignet ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Zum besseren Verständnis der
Erfindung und wie diese zur Wirkung gebracht werden kann, wird sie
nunmehr in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben, in denen
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1 und 2 bekannte Anordnungen zeigen;
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3 eine
Interferometer-Anordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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4 Schwingungsformen
für das
Interferometer nach 3 beim
Betrieb als Abtasteinrichtung zeigt;
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5 eine
optische Taktrückgewinnungsanordnung
zur Verwendung bei der Synchronisation der Abtasteinrichtung nach
den 3 und 4 zeigt;
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6 in
schematischer Form einen Phasenvergleicher zur Verwendung in der
Taktrückgewinnungsanordnung
nach 5 zeigt;
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7A Schwingungsformen
für das
Interferometer nach 3 zeigt,
wenn dieses als Teil des Phasenvergleichers nach 6 betrieben wird;
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7B das
Ansprechverhalten des Phasenvergleichers zeigt;
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8 eine
weitere optische Taktrückgewinnungsanordnung
zeigt;
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9 eine
nicht-lineare Funktion zur Verwendung in der optischen Taktrückgewinnungsanordnung
nach 8 zeigt;
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10 einen
Phasenvergleicher mit einer Gleichtaktkompensation zur Verwendung
in der Taktrückgewinnungsanordnung
nach 5 zeigt;
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11 einen
optischen Regenerator zeigt;
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12 den
optischen Regenerator nach 11 mit
weiteren Einzelheiten zeigt;
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13 und 14 Multiplexer zeigen;
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15 und 16 Demultiplexer zeigen;
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17 bis 20 alternative Interferometer-Anordnungen
zur Verwendung bei der Abtastung oder Taktrückgewinnung zeigen;
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21 eine
zweistufige Interferometer-Anordnung zeigt;
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22 das
Ansprechverhalten einer einzelnen invertierenden Stufe zeigt;
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23 das
Gesamt-Ansprechverhalten für zwei
Stufen zeigt; und
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24 Schwingungsformen
für die
Anordnung nach 21 im
Betrieb als Abtasteinrichtung zeigt.
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Ausführliche
Beschreibung
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In 3,
die Merkmale der Erfindung zeigt, ist eine Interferometer-Anordnung
gezeigt, die Phasenschieber-Einrichtungen 20 einschließt. Eine
optische Impulsfolge wird als Eingangssignal an einer Seite des
Interferometers zugeführt.
Optische Daten werden einer der Seiten des Interferometers, jedoch lediglich
an einem Arm des Interferometers als Eingangssignal zugeführt, so
dass der Interferenzzustand des Interferometers geändert wird.
Somit hängt das
Ausgangssignal des Interferometers, das durch eine Kombination der
optischen Signale in jedem Arm gebildet ist, davon ab, ob sich die
optischen Signale von den zwei Armen mit einer konstruktiven Interferenz
oder einer destruktiven Interferenz kombinieren. Die Phasenschiebereinrichtung 20 kann
so angeordnet werden, dass sich eine konstruktive Interferenz ergibt,
wenn das Datensignal einen hohen Pegel aufweist. Alternativ kann
die Anordnung in invertierender Form ausgebildet werden, so dass
sich eine konstruktive Interferenz ergibt, wenn die Daten einen
niedrigen Pegel aufweisen. Alternativ kann der Spitzenausgang, bei
dem sich eine konstruktive Interferenz ergibt, so angeordnet werden,
dass er mit dem Datenstrahl an irgendeinem Punkt zwischen hohen
und niedrigen Pegeln zusammenfällt.
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4 zeigt
die Eingangs- und Ausgangs-Schwingungsformen für das Interferometer nach 3, wenn dieses als Abtasteinrichtung
arbeitet. In diesem Fall wird eine Impulsfolge A beiden Armen des
Interferometers als Eingang zugeführt. Daten in optischer Form
werden einem Eingang der Arme zugeführt. Die Phasenschiebereinrichtung 20, die
typischerweise unter Verwendung eines optischen Halbleiter-Verstärkers realisiert
ist, ruft eine Phasenverschiebung in einem Arm hervor, was zu der
Ausgangsschwingungsform C nach 4 führt. Für hohe Pegel
des Dateneingangssignals wird die Impulsfolge als Ausgangssignal
mit einer ähnlichen Form
wie Impulsfolgen-Eingangssignal abgegeben, und zwar aufgrund der
konstruktiven Interferenz. Wenn der Datenpegel niedrig ist, ergibt
sich aufgrund der destruktiven Interferenz nur ein geringes oder kein
Ausgangssignal. Entsprechend kann das Ausgangssignal effektiv als
der Impulsfolgeneingang moduliert mit den Daten betrachtet werden,
oder er kann als Abtastproben der Daten betrachtet werden, die von
den Eingangsimpulsen abgetastet werden.
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Im Prinzip könnten verschiedene Arten von keine
Schleife bildenden Interferometern verwendet werden. Der Mach-Zehnder-Typ
kann am einfachsten zu integrieren sein und die besten Ergebnisse hinsichtlich
der Stabilität
und der einfachen Abstimmung ergeben. Im Prinzip könnte auch
ein Interferometer vom Michelson-Typ verwendet werden.
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3 zeigt,
dass die Daten in das Interferometer in der entgegengesetzten Richtung
zur Impulsfolge eingespeist werden. Dies bedeutet, dass die Anordnung
einfacher ist, weil die Daten an dem Ausgang nicht ausgefiltert
werden müssen.
Im Prinzip könnten
die Daten auch in das Interferometer in der gleichen Richtung wie
die Impulsfolge eingespeist werden, wobei in diesem Fall eine Filterung
erforderlich sein würde,
um das Datensignal aus dem Ausgang zu entfernen.
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Drei Arten von Anwendungen werden
für die in
den 3 und 4 gezeigte Anordnung beschrieben. Die
ersten und zweiten Anwendungen beziehen sich auf die optische Taktrückgewinnung.
Die dritte Art bezieht sich auf die Abtastung eines Signals, zu
dessen optischer Regeneration, ohne Umwandlung auf elektrisches
Format.
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Taktrückgewinnungs-Anwendungen
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5 zeigt
eine optische Taktrückgewinnungs-Anordnung 50 unter
Einschluß eines
Phasenvergleichers 51, eines Taktgenerators 52 und
eines Phasen-Schleifen-Filters 53. Üblicherweise wurde eine derartige
Anordnung für
elektrische Signale hergestellt, doch war es möglich, einen optischen Phasenvergleicher
zu erzielen, der lediglich für
einen Betrieb mit optischen Signalen geeignet war, bei dem die Daten
im RZ-Format kodiert sind.
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Bei der Taktrückgewinnungs-Anordnung nach 5 empfängt der Phasenvergleicher das
optische Dateneingangssignal und einen optischen Takt, der von dem
Generator 52 erzeugt wird. Aufgrund der eingebauten Stabilität derartiger
Generatoren kann das Schleifenfilter 53 effektiv mit einer Bandbreite
arbeiten, die wesentlich kleiner als die des optischen Datensignals
ist. Entsprechend ist es denkbar und weniger aufwendig, die Taktphasensteuerung
und den Taktgenerator in elektrischer Form zu realisieren und den
elektrischen Takt in optisches Format vor der Zuführung als
Eingangssignal an den Phasenvergleicher umzuwandeln.
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Der optische Phasenvergleicher 51 ist
in schematischer Form in 6 gezeigt.
Ein Interferometer 61 ist zur Modulation des Taktes mit
den optischen Daten vorgesehen. Das Interferometer ist so vorgespannt,
dass es ein Spitzen-Ausgangssignal liefert, wenn die Daten irgendwo
zwischen hohen und niedrigen Zuständen liegen, während ein
reduzierter Ausgang bei den hohen und niedrigen Zuständen geliefert
wird. Dies ermöglicht
es, dass das Interferometer auf Datenübergänge anspricht und somit optisch die
Zeitsteuerung der Impulse bestimmt. Das Interferometer kann so angeordnet
sein, wie dies in 3 gezeigt
ist.
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7A zeigt
die typischen Schwingungsformen, wenn das Interferometer als ein
Phasenvergleicher verwendet wird, der so ausgebildet ist, dass er ein
Spitzenausgangssignal liefert, wenn die Daten in der Mitte zwischen
hohen und niedrigen Zuständen liegen.
Als Ergebnis ergibt sich, wenn die Phase des Taktes eine Drift aufweist,
so dass die Taktimpulse außer
Synchronisation mit den Daten gelangen, eine Änderung der Amplitude der in
der Schwingungsform C nach 7 gezeigten
Ausgangsspitzen. Unter erneuter Bezugnahme auf 6 würde
die Ausgangsimpulsfolge durch Integrations- und Tiefpaßfilter-Funktionen 62 geleitet.
Diese Funktionen würden es
ermöglichen,
dass der Phasenvergleicherausgang unabhängig von Datenmustern ist,
weil sich ein Mittelwertbildungseffekt ergibt.
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In der Praxis kann dies durch eine
PIN-Diode realisiert werden, die ein eine niedrige Geschwindigkeit
aufweisendes elektrisches Signal, typischerweise mit einer Bandbreite
von bis zu hunderten von Kilohertz oder einigen wenigen Megahertz
als Ausgangssignal abgeben würde,
das in der in 5 gezeigten
Weise zum Schleifenfilter 53 zurückgeführt werden kann, das ein Analog-Tiefpaßfilter
ist. Das Ausgangssignal des Filters ist mit der Frequenzsteuerung
des Oszillators verbunden. Somit könnte eine Änderung der Amplitude der Impulse
von Interferometer als eine Änderung
des Pegels des integrierten gefilterten Ausgangssignals der PIN-Diode
festgestellt werden, was eine Einstellung der Frequenz des Oszillators
zur Kompensation hervorrufen könnte. Derartige
Verfahren mit phasenstarrer Schleife sind gut bekannt und werden
hier nicht ausführlicher
beschrieben.
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Das Ausgangssignal des Niederfrequenz-optisch/elektrischen
Wandlers ist die Faltung der Leistung in diesen Impulsen mit deren
Impulsantwort. Zur einfachen Vorstellbarkeit kann dies so betrachtet
werden, dass es angenähert
das Integral der Leistung in den Impulsen über eine Ansprechzeit von vielen
tausend Impulsen ist. Daher können
Daten mit ungleichen Mengen von Null- und Eins-Werten abgewickelt
werden, vorausgesetzt, dass Schwankungen in den Anteilen der Eins-
und Null-Werte keine wesentlichen Komponenten bei Frequenzen unterhalb
des Schwellenwerts des Wandlers haben.
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Die von dem Interferometer als Ausgangssignal
abgegebene Impulse werden am stärksten
sein, wenn die Takteingangsimpulse mit den Daten an dem 50%-Übergangspunkt zusammenfallen,
und sie fallen mit der Cosinusfunktion ab, wenn sich die Daten einem
1- oder 0-Symbol nähern.
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In der Praxis haben die Eingangsdaten
keine Rechteck-Schwingungsform, sondern können sich einer potenzierten
Cosinusform nähern.
In einem derartigen Fall ist das Gesamt-Ansprechverhalten des Phasendetektors
nach der Integration durch ein Tiefpaßfilter in 7B gezeigt.
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Die phasenstarre Schleife ist in
vorteilhafter Weise auf den 0,5-Pegel des Phasendetektorausgangs
verriegelt, und die optische Verzögerung wird zur Erzielung der
gewünschten
Takt-zu-Daten-Phase verwendet. Eine Verriegelung auf dem 0,5-Pegel
des Detektor-Ausgangssignal ergibt den maximalen Regelbereich (zwischen
0 und 0,5 Einhelts-Intervallen der relativen Phase) und verwendet
die steilste Steigung an der Ansprechkurve für eine starke Rückführung des
Phasenfehlers.
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Die Taktimpulse werden vorzugsweise
bei der vollen Bit-Rate erzeugt, obwohl auch Subharmonische verwendet
werden könnten.
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Eine sorgfältige Konstruktion und Einstellung des
Interferometers ermöglicht
einen maximalen Ausgang, invertierend oder nicht, wenn das Datensignal
sich im Übergang
zwischen logischen Zuständen
befindet. Im Prinzip könnte
ein derartiger Übergang
zwischen Mehrpegel-Logikzuständen
sein. Für eine
Zwei-Pegel-Logik sollte das Interferometer ein maximales Ausgangssignal
liefern, wenn das Datensignal eine Leistungsamplitude von 50% des
Auges hat. Um dies zu erzielen, kann die relative Phasenverschiebung
zwischen den Armen und die Größe der Phasenverschiebung,
die als Antwort auf den optischen Dateneingang auftritt, eingestellt
werden. In der Praxis können
auch Amplituden-Sättigungseffekte
zu berücksichtigen
sein. Die optische Leistung an dem Dateneingang kann eine Änderung
oder Verringerung der Verstärkung
der optischen Phasenschiebereinrichtungen hervorrufen. Dies beeinflusst
ebenfalls den Interferenzzustand und muss berücksichtigt werden, wenn das
Interferometer konstruiert wird. Ein ideales Ansprechverhalten,
unter Vernachlässigung
von Verstärkungseffekten,
und für
einen schmalen Taktimpuls, der wesentlich schmaler als die Bitperiode
ist, ist proportional zu der folgenden Gleichung.
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worin
φ die Phase des Taktimpulses,
T
die Bit-Periode
n eine ganze Zahl und
Signal die mittlere
Leistung der Daten, bewertet über einen
Taktimpuls, und
zentriert zu der Zeit ist.
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Auf diese Weise kann ein Phasenvergleicher realisiert
werden, der es ermöglicht,
dass der Takt unabhängig
von der Art der für
die Daten verwendeten Kodierung zurückgewonnen wird. Insbesondere kann
er mit NRZ-Daten arbeiten, wie sie bei den meisten eine hohe Bitrate
aufweisenden optischen Übertragungssystemen
verwendet werden.
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8 zeigt
die zweite optische Takt-Rückgewinnungs-Anordnung 70,
die eine nichtlineare Funktion 71, die die optischen Daten
verarbeitet, gefolgt von einem optischen Schmalbandfilter 72 umfasst, um
die Taktfrequenz zu extrahieren. Die Verwendung einer nicht-linearen
Funktion ermöglicht
es, dass der Takt aus Daten, wie zum Beispiel NRZ-Daten, zurückgewonnen
wird, die nur eine geringe Energie bei der Taktfrequenz aufweisen.
Die nicht-lineare Funktion ruft ein Ansprechverhalten bei der Taktfrequenz hervor.
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9 zeigt,
wie die nichtlineare Funktion 71 durch ein Interferometer 80 realisiert
werden kann, das in der in 3 gezeigten
Weise ausgebildet ist. Anstelle einer optischen Eingangs-Impulsfolge
wird, weil kein getrennt erzeugter Takt vorhanden ist, eine kontinuierliche
Schwingung aufweisendes oder Dauerstrich-Licht als Eingangssignal
zugeführt.
Dieses wird durch die optischen Daten moduliert, und das Interferometer
ist so vorgespannt, dass es einen Spitzenausgang bei Datenübergängen liefert,
wie dies vorstehend bezüglich 7 erläutert
wurde. Wenn ein optischer Impuls für jeden Datenübergang
von der nichtlinearen Funktion 71 abgegeben wird, kann das
in 8 gezeigte optische
Schmalbandfilter 72 dazu verwendet werden, alle Frequenzen
mit Ausnahme der Taktfrequenz zu beseitigen. Vorzugsweise wird das
optische Schmalbandfilter mit Hilfe eines Moden-gekoppelten Lasers
realisiert, obwohl alternative Realisierungen vorstellbar sind.
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Für
Systeme, bei denen sich Probleme wie zum Beispiel Pegelschwankungen
oder eine Datenmusterbildung ergeben, die übermäßige Phasenschwankungen oder
Jitter ergeben, kann die Anordnung nach 10 verwendet werden. Die Differenz zwischen
Ausgängen
von zwei Abtasteinrichtungen 91, 92, die als Phasenvergleicher
arbeiten, wird subtrahiert, um Gleichtakteffekte aufzuheben. Ein
Verzögerungselement 93 ist
zur Verzögerung
des Takteingangs eines der Phasenvergleicher vorgesehen. Die Verzögerung kann
derart vorgesehen sein, dass sich ein minimales Ansprechverhalten
von einem der Vergleichen ergibt, wenn der andere ein Spitzenausgangssignal
liefert. Somit werden die Ausgänge
der Abtasteinrichtungen 91, 92 durch optisch/elektrische Wandler 94 und 95 integriert
und gefiltert. Ein Subtrahieren 96 und ein Tiefpassfilter 97 können verwendet werden,
um ein Oszillator-Abstimmsignal abzuleiten, aus dem Gleichtakteffekte
herauskompensiert wurden.
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Optische Regeneration
und andere Anwendungen der optischen Abtastung
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Die vorstehend erläuterten
Taktrückgewinnungs-Schaltungen
können
in Empfängern
oder Regeneratoren verwendet werden. Sie können in Verbindung mit der
elektrischen Signal-Nachformung und
zeitlichen Nachsteuerung verwendet werden, oder sie können mit optischen
Zeitnachsteuer- oder Neuformungsfunktionen verwendet werden, um
einen rein optischen Regenerator zu schaffen, wie dies in 11 gezeigt ist. Einer Abtasteinrichtung 100 wird
der Ausgang der optischen Taktrückgewinnungs-Funktion 101 zugeführt. Eine ähnliche
Anordnung kann an einem Empfänger
auftreten, bei dem die optische Abtasteinrichtung 100 zur
zeitlichen Nachsteuerung und Neuformung der optischen Daten vor
der Umwandlung in elektrisches Format und eine nachfolgende Verarbeitung,
wie zum Beispiel eine Demultiplexierung, verwendet wird.
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12 zeigt
den optischen Regenerator nach 11 mit
weiteren Einzelheiten. Die Abtasteinrichtung 100 umfaßt ein Interferometer,
das so vorgespannt ist, dass sich ein maximaler Ausgang ergibt,
wenn sich der Dateneingang in einem vorgegebenen logischen Zustand
befindet. Die optische Rückgewinnungsschaltung 101 umfaßt ebenfalls
ein Interferometer, das dieses Mal so vorgespannt ist, dass sich
ein Spitzenausgang bei Datenübergängen ergibt,
um es zu ermöglichen,
dass dieses als ein Phasenvergieicher wirkt. Ein optischer Halbleiter-Verstärker 102 wirkt
als das optisch aktive Element zum Ändern des Interferenzzustands
des Interferometers, in Abhängigkeit
von dem Datensignal, das in den gleichen Arm des Interferometers
eingespeist wird. Phasenschiebereinrichtungen 103 sind zur
Vorspannung des Interferometers derart vorgesehen, dass die gewünschte Funktion
erzielt wird. Ein Tiefpassfilter 104 und ein optischer
Taktgeber 105 vervollständigen
die phasenstarre Schleife, um den optischen Takt auf die Übergänge in den
Daten zu verriegeln.
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In der Abtasteinrichtung 100 ist
wiederum ein optischer Halbleiter-Verstärker (SOA) vorgesehen, um den
Interferenzzustand in Abhängigkeit
von dem Datensignal zu ändern,
und Phasenschiebereinrichtungen 107 sind zur Vorspannung
des Interferometers zur Erzielung der Abtastfunktion vorgesehen.
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Auf diese Weise kann ein rein optischer
Regenerator geschaffen werden, der in der Lage ist, NRZ-Daten abzuwickeln,
und der für
eine kosteneffektive Regeneration integrierbar ist, die besonders für mit höherer Bitrate
arbeitende Übertragungssysteme
geeignet ist, bei denen eine elektrische Regeneration schwieriger
und aufwendiger wird.
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Die 13 und 14 zeigen Anwendungen der optischen
Abtasteinrichtung, wie sie in 12 oder 3 gezeigt sind, in Multiplexer-Anordnungen.
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13 zeigt
eine Multiplexer-Anordnung, bei der die Multiplexierung durch optische
oder elektrische Multiplexiereinrichtungen 110 ausgeführt wird,
worauf eine optische Abtasteinrichtung 111 vorgesehen ist,
um das kombinierte Signal für
eine weitere Übertragung
zeitlich nachzusteuern und neuzuformen. Eine Synchronisation wird
durch Takte 112 erzielt. Zwei Takte könnten dem Multiplexer 110 geliefert
werden, um die zwei ankommenden Datenströme in geeigneter Weise zu schalten,
um eine Zeitmultiplexierung zu ermöglichen. Dies könnte auf der
Grundlage eines Bit-Verschachtelungsschemas erfolgen, obwohl auch
andere gut bekannte Schema vorstellbar sind. Obwohl lediglich zwei
Dateneingänge
gezeigt sind, könnten
selbstverständlich
mehrere Eingänge
vorhanden sein.
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Eine alternative Multiplexer-Anordnung
unter Verwendung der vorstehend beschriebenen optischen Abtasteinrichtung
ist in 14 gezeigt. Eine optische
Abtasteinrichtung 111 ist für jeden der zu multiplexierenden
optischen Dateneingänge
vorgesehen. Getrennte Takte werden für jede Abtasteinrichtung geliefert,
um jeden optischen Dateneingang zu einem anderen Zeitintervall abzutasten.
Die gegenseitig phasenverschobenen Ausgangsabtastproben können dann
optisch kombiniert werden, um einen einzigen multiplexierten optischen
Datenausgangsstrom zu erzeugen.
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Die 15 und 16 zeigen entsprechende Demultiplexier-Anordnungen
unter Verwendung der vorstehend beschriebenen optischen Abtasteinrichtung.
In 15 wird die Abtasteinrichtung 111 zur zeitlichen
Nachsteuerung und Neuformung des ankommenden optischen Datenstroms
verwendet. Dies ermöglicht
es, dass für
den optischen oder elektrischen Demultiplexer 120 geringere
Betriebsverhaltens-Spezifikationen
verwendet werden, weil er mit einem sauberen optischen Signal mit
wenig Phasenschwankungen oder Jitter gespeist wird.
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16 zeigt
eine alternative Anordnung, bei der mehrfache optische Abtasteinrichtungen 111 mit dem
gleichen Eingangsdatenstrom gespeist werden. Getrennte Takte werden
für jede
Abtasteinrichtung geliefert, so dass die Abtastproben zu unterschiedlichen
Zeiten von unterschiedlichen Abtasteinrichtungen gewonnen werden.
Dies ermöglicht
es, dass die zeitmultiplexierten Daten voneinander getrennt werden.
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Im Prinzip könnten die Demultiplexer-Anordnungen
nach den 15 und 16 zur Dekodierung von Mehrpegel-Logiksignalen
verwendet werden. Unterschiedliche Abtasteinrichtungen könnten einzeln
so vorgespannt werden, dass sie ein maximales Ausgangssignal für unterschiedliche
Amplitudenpegel ergeben.
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Interferometer-Betrieb
und -Anordnungen
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Als eine Alternative zu der in 3 gezeigten Interferometer-Anordnung
zeigt 17 eine Anordnung,
bei der das optisch aktive Element, der optische Verstärker in
beiden Armen des Interferometers vorgesehen ist. Dies macht es einfacher,
das Interferometer zu symmetrieren. Im Prinzip hängt der Interferenzzustand
des Interferometers, und daher das Ansprechverhalten an dem Ausgang,
von der Amplitude der Modulation der optischen Schwingungsform und
von der Phase der optischen Schwingungsform in jedem Arm ab, wobei
Polarisationseffekte ignoriert werden. Die optischen Verstärker 130 und 131 in 17 können den Interferenzzustand ändern. Wenn
Daten als Eingangssignale dem Arm zugeführt werden, der den optischen
Verstärker 131 enthält, so wird
der Interferenzzustand geändert,
weil der optische Verstärker
einen Amplituden/optischen Phasen-Umwandlungseffekt hat. In idealer
Weise sind die beiden Armen als Eingangssignale zugeführten Impulse
ausreichend kurz und sie weisen eine ausreichend niedrige Energie
auf, damit der SOA nicht stark auf die Impulse reagiert. Der SOA
sollte jedoch eine ausreichend schnelle Ansprechzeit haben, um auf
die Datenschwingungsform anzusprechen. Die Impulse, die beiden Armen
des Interferometers als Eingangssignale zugeführt werden, können daher sehr
schmal sein, weil sich keine Beschränkung durch die Ansprechgeschwindigkeit
der SOA's ergibt. Weiterhin
ist es relativ einfach, sehr schmale Lichtimpulse in der Größenordnung
von mehreren Picosekunden oder weniger zu erzeugen.
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Die Konstruktion eines integrierten Mach-Zehnder-Interferometers
zur Verwendung mit hohen Bitraten und mit guten Betriebsleistungs-Charakteristiken
ist in IEEE Photonics Technology, Band 8, September 1996 „Ten Gbs
Wavelength Conversion With Integrated Multiquantum-Well-Based Three-Port
Mach-Zehnder Interferometer" von
Idler et al beschrieben. Die Struktur wird durch eine metallorganische
Niederdruck-Dampfphasen-Epitaxy
aufgewachsen. Die beschriebene Vorrichtung kann zur Abgabe entweder
invertierter oder nicht-invertierter Daten bezüglich der Signaleingangsdaten
verwendet werden. Obwohl die Vorrichtung für den Zweck der Wellenlängen-Umwandlung
auf der Grundlage einer Zuführung
einer kontinuierlichen Schwingung an beide Arme des Interferometers
als Eingangssignal beschrieben ist, könnte ein derartige Vorrichtung
für die vorstehend
beschriebene Anwendung verwendet werden.
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18 zeigt
eine alternative Anordnung, bei der eine kontinuierliche Schwingung
zusätzlich
zu den Eingangsimpulsen eingespeist wird. Dies ermöglicht es,
dass der Betriebspunkt der Verstärker
eingestellt wird. Ein Filter 140 würde erforderlich sein, um die
kontinuierliche Schwingung am Ausgang zu entfernen. In dieser Figur
und in 17 ist ein Ausgangspfad
am oberen rechten Ende gezeigt, der unbenutzt ist und lediglich
zur Symmetrierung der Anordnung vorgesehen ist.
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19 zeigt
eine weitere Interferometer-Anordnung, bei der einer der optischen
Verstärker
durch einen elektrisch gesteuerten Phasenschieber ersetzt ist. Ein
Beispiel eines derartigen Phasenschiebers ist in Photonics Technology
Letters, Juni 1990, Seiten 404 bis 406 und Photonics Technology
Letters, August 1996, Seiten 1018 bis 1020 (Rolland et al) beschrieben.
Die Verstärkung/der
Verlust des den Phasenschieber enthaltenden Armes kann so eingestellt werden,
dass er an die Verstärkung/den
Verlust in dem den SOA enthaltenden Arm angepaßt ist. Der Phasenschieber
kann zur Einstellung des gewünschten
Interferenzzustands verwendet werden, um einen Spitzenausgang für einen
Logikzustand des Eingangssignals, der hoch oder niedrig oder irgendwo dazwischen
liegt, zu ermöglichen,
wie dies gewünscht
wird.
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Ein Vorteil der Verwendung eines
derartigen optisch passiven Bauteils besteht darin, dass weniger
ASE- (verstärkte
spontane Emissions-) Störung erzeugt
wird. Weiterhin kann durch die Verwendung einer Phasenschieber-Einrichtung
mit geringer oder keiner Verstärkungsänderung
der Interferenzzustand leichter gesteuert werden, weil sich eine
unabhängige
Steuerung der Verstärkung
und der Phasenunterschiede zwischen den beiden Armen ergibt.
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Der elektrisch gesteuerte Phasenschieber muss
lediglich mit niedrigen Frequenzen, beispielsweise unterhalb von 1 Megahertz
arbeiten, wenn er lediglich zur Abstimmung verwendet wird. Wenn
ein Hochfrequenz-Phasenschieber vorzusehen wäre, so könnten kombinierte optische
und elektrische Dateneingänge
gehandhabt werden.
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20 zeigt
eine weitere Interferometer-Anordnung. Wenn der Phasenschieber 160 in
dem gleichen Arm wie der SOA 161 angeordnet wird, wird
der andere Arm zu einer einfachen Übertragungsleitung. Dies hat
den Vorteil einer besseren Symmetrie hinsichtlich der Verluste zwischen
den zwei Armen. Die Phasenverschiebung neigt zu einer Dämpfung des Signals.
Der SOA kann diese Dämpfung
durch Verstärken
des Signals kompensieren. Elektrisch abgestimmte Dämpfungsglieder
könnten
weiterhin jedem Arm hinzugefügt
werden, um die Leistungspegel zu symmetrieren. Andere Elemente,
die eine optische Phasenverschiebung in Abhängigkeit von einem optischen
Leistungspegel haben, könnten
anstelle des SOA verwendet werden. Eine andere Interferometer-Konfiguration,
wie zum Beispiel eine Michelson-Anordnung, könnte verwendet werden. Das
gesamte Bauteil könnte
für eine
Produktion mit niedrigen Kosten und hohem Volumen integriert werden, wobei
Verfahren verwendet werden, wie sie von Rolland et al erläutert werden.
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Alle die erläuterten Anordnungen könnten entweder
in der Abtasteinrichtung oder dem Phasendetektor oder in Anwendungen
mit nicht-linearem Ansprechverhalten des Interferometers verwendet
werden. Eine zweistufige Interferometer-Anordnung wird nunmehr unter
Bezugnahme auf 21 erläutert, die insbesondere
auf die Abtasteinrichtung anwendbar ist.
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Zweistufige
Interferometer-Anordnung
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21 zeigt
eine Anordnung, die zum Ersatz des einzigen Interferometers der
Abtasteinrichtung in 12 geeignet
sein würde.
Die erste Stufe umfasst ein Interferometer mit SOA's 170 und 171.
Eine kontinuierliche Schwingung aufweisendes oder Dauerstrich-Licht
wird in beide Arme eingespeist, und Daten werden in einen Arm eingespeist.
Die Verstärkung
in der ersten Stufe kann so. ausgebildet werden, dass sie ausreicht,
um den Ausgang der ersten Stufe auf seinen Grenzwert für einen
Pegel von Eingangsdaten (hoch oder niedrig, in Abhängigkeit
davon, ob die Stufe invertierend ist oder nicht) anzusteuern. Dies
macht effektiv graduelle Datenübergänge steiler
und flacht einen der Logikzustände
ab.
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Die zweite Stufe kann so angeordnet
werden, dass sie ihren Ausgang auf den Grenzwert für den anderen
Logikpegel ansteuert. Somit können
die Daten optisch neu geformt werden. Wenn keine zeitliche Nachsteuerung
erforderlich ist, sondern lediglich eine Neuformung, so könnte die
zweite Stufe mit Dauerstrich-Licht gespeist werden. Alternativ könnte die
zeitliche Nachsteuerung durch Zuführen einer Impulsfolge an die
erste Stufe realisiert werden.
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22 zeigt
die Ausgangsleistung für
die erste Stufe gegenüber
der Eingangsleistung, wenn die erste Stufe eine invertierende Stufe
ist. Für
einen Dateneingang mit logischer Null ist die Ausgangsleistung hoch,
wodurch das Ausgangssignal auf seinen Grenzwert angesteuert wird,
wodurch der logische Pegel 1 am Ausgang abgeflacht wird.
Der Ausgang der ersten Stufe könnte
einer Ansprechkurve folgen, die bei niedrigen Eingangsleistungen
weniger steil als eine 1/x-Kurve und bei höheren Eingangsleistungen flacher
als die 1/x-Kurve ist, jedoch bei dazwischenliegenden Leistungen
steiler ist. Eine derartige Form führt bei Verwendung in zwei
Stufen zu dem Gesamt-Ansprechverhalten, das in 23 gezeigt ist. Für eine gute Abtastung der Daten
und zur Erzeugung steiler Übergänge sollte
der Übergangsbereich so
kurz wie möglich
sein. Weiterhin könnte
der Übergangsbereich
so angeordnet werden, dass er um den Schwellenwert zwischen hohen
und niedrigen Logikzuständen
für das
Eingangssignal zentriert ist. Wenn invertierende Bauteile verwendet
werden, kann der Übergang
leichter zentriert werden, weil die Invertierung bewirkt, dass das
Ansprechverhalten der zweiten Stufe den steilsten Teil des Ansprechverhaltens der
ersten Stufe symmetriert, statt dieses zu dämpfen.
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Im Prinzip könnte ein Bauteil mit mehr als zwei
Stufen konstruiert werden. Weiterhin könnten die Stufen parallel statt
in Serie angeordnet sein. Wenn sie parallel angeordnet sind, würde irgendeine Art
von Zeitmultiplexierung für
die zwei logischen Zustände
erforderlich sein. Weiterhin könnten
die Stufen nicht-invertierend sein, obwohl, zumindest bei Interferometern,
das invertierende Ansprechverhalten vorzuziehen ist. Andere Bauteile
als Interferometer könnten
verwendet werden, wenn sie ein nicht-lineares Ansprechverhalten ähnlich dem
nach 22 haben.
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Für
eine gute optische Regeneration von Daten bestimmt ein kurzer Übergangsbereich,
wie steil die Übergänge der Änderung
des Interferenzzustands des zweiten Interferometers sind. Dies kann andererseits
den Abtastvorgang beeinflussen, der in der zweiten Stufe erfolgt.
Wenn die zweite Stufe durch ein Dauerstrich-Licht gespeist wird,
bestimmt die Steilheit des Übergangs
des Interferenzzustands die Form der Ausgangsdatenübergänge.
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24 zeigt
an der Schwingungsform A den Dateneingang. Der Ausgang des ersten
invertierenden Interferometers ist in der Schwingungsform B gezeigt,
die steilere Übergänge als
die Schwingungsform A hat. Die Impulsfolge der Schwingungsform C ist
der andere Eingang an das zweite Interferometer. Die Schwingungsform
D zeigt, wie der Interferenzzustand des zweiten Interferometers
von dem Ausgang des ersten Interferometers abhängt.
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Die Begrenzungswirkung des ersten
Interferometers würde
Störungen
aus dem Signal für
die Periode beseitigen, über
die sich der Dateneingang in einem hohen Zustand befindet. Störungen im
niedrigen Zustand des Dateneingangs würden jedoch auf dem Ausgang
des ersten invertierenden Interferometers verbleiben. Der Interferenzzustand
des zweiten Interferometers, der durch die Schwingungsform D gezeigt
ist, würde
jedoch wenig Störungen
sowohl beim Zustand mit hohem Pegel als auch beim Zustand mit niedrigem
Pegel zeigen. Weiterhin könnten die Übergänge in der
Schwingungsform D noch steiler sein als die in der Schwingungsform
B, und zwar aufgrund des Ansprechverhaltens derart, wie es in 22 gezeigt ist. Hierdurch
verbleibt ein relativ breites „Auge" für den Abtastimpuls
der Impulsfolge in der Schwingungsform C. Entsprechend ist die Ausgangs-Schwingungsform E
in 24 relativ frei von Störungen und
relativ immun gegen über
Phasenschwankungen oder Jitter in dem Dateneingang.
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Für
Vorrichtungen oder Anordnungen, bei denen sich ein begrenztes Ausmaß an Verstärkung und
daher lediglich eine mäßige Begrenzung
ergibt, kann das Regenerations-Betriebsverhalten
hinsichtlich der Jitter-Immunität
und der Störverringerung nicht
so gut sein, wie dies mit einer elektrischen Regeneration erzielt
werden kann. Wenn beispielsweise die Verstärkung auf einen Faktor von
3 beschränkt ist,
könnte
ein Signal, das um 10% oberhalb des Schwellenwerts zwischen hoch
und niedrig liegt, auf 30 oberhalb des Schwellenwerts vergrößert werden. Wenn
der Schwellenwert auf 50% des maximalen Signals eingestellt ist,
so würde
das Ausgangssignal bei 80% des Maximums liegen, so dass die Begrenzungswirkung
lediglich teilweise ist. Dennoch würde dies eindeutig nützlich sein,
selbst ohne eine vollständige
Begrenzung auf bis zu 100% des Signalbereiches.
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Wenn die Ansprechkurven für die einzelnen Stufen
nicht identisch sind, so kann die Gesamt-Ansprechverhaltensform
dadurch geändert
werden, dass die relativen Verstärkungen
der zwei Stufen geändert
werden. Dies ergibt einen zusätzlichen
Freiheitsgrad. Bei der Konstruktion des Bauteils können die
Verstärkungscharakteristiken
der optischen Verstärker
in den Interferometern geändert
werden. Die relativen Leistungen der drei Eingänge, des Dateneingangs, des
Dauer-Schwingungsform-Eingangs und des Impulsfolgeneingangs, können geändert werden.
Weiterhin kann die Kopplung zwischen den zwei Stufen geändert werden.
Auf diese Weise bietet die zweistufige Vorrichtung eine größere Flexibilität zur Anpassung
des Ansprechverhaltens an die Notwendigkeiten der speziellen Anwendung.
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Es gibt eine Anzahl von Anwendungen,
bei denen eine derartige teilweise optische Regeneration nützlich sein
würde.
Erstens würde
innerhalb eine optischen Verstärkers,
beispielsweise eines bidirektionalen optischen Verstärkers mit
mehreren Stufen, eine verbesserte Betriebsleistung erzielt, wenn
der Ausgang einer ersten Verstärkungsstufe
einer derartigen teilweisen optischen Regeneration unterworfen würde, bevor
der Ausgang durch ein Filter und in eine zweite Verstärkungsstufe
geleitet wird. Störungen und
Phasenschwankungen könnten
verringert werden.
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Zweitens könnte es in einem optischen Schalter
nützlich
sein, eine teilweise optische Regeneration zu haben, um eine Akkumulation
von Beeinträchtigungen
zu vermeiden.
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Schließlich würde eine teilweise optische Regeneration
nützlich
sein, wenn sie zwischen WDM-Teilnetzen für die Zwecke einer zumindest
teilweisen Isolation angewandt würde,
so dass jedes Teilnetz unabhängig
von den Beeinträchtigungen
betrieben und ausgelegt werden könnte,
die in benachbarten Netzen auftreten.
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Andere Abänderungen, die in den Schutzumfang
der Ansprüche
fallen, sind für
den Fachmann ersichtlich.
