DE10244818A1

DE10244818A1 - Demultiplexing of data provides passive process for handling of data stream that is fed through an optical transmission path

Info

Publication number: DE10244818A1
Application number: DE2002144818
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Leich
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-04-15

Abstract

The system has a pulsed laser (60) input to a star coupler (64) connected to optical modulators (68) and a further star coupler (71). The output feeds to a polarising splitter (76) and the optical data is fed through a cable (78) to a 2 x 2 coupler (92) through a polarising arrangement.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur passiven Demultiplexierung eines durch Modulation elektromagnetischer Wellen erzeugten Datenstroms, insbesondere eines optischen Datenstroms, der über einen Übertragungskanal, insbesondere einen optischen Übertragungskanal, übertragen wird.The present invention relates to a method for passive demultiplexing one by modulation Electromagnetic waves generated data stream, especially one optical data stream over a transmission channel, in particular an optical transmission channel becomes.

In vielen technischen Bereichen, insbesondere der Nachrichtentechnik, ist die Übertragung von Datenströmen mit sehr hohen Datenraten erforderlich. Gerade optische Übertragungssysteme spielen in diesem Zusammenhang aufgrund ihrer großen Übertragungsbandbreite eine wesentliche Rolle. Bekannte faseroptische Übertragungssysteme nutzen dabei zum einen das so genannte Frequenz-Multiplexverfahren (WDM–Wavelength Division Multiplex), bei dem unterschiedliche Kanäle mit unterschiedlichen Wellenlängen zur Übertragung in einem gemeinsamen Übertragungskanal zusammengefasst werden, zum anderen das Zeitmultiplexverfahren (TDM–Time Division Multiplex), bei dem die Datensymbole der einzelnen Kanäle zueinander zeitlich versetzt über den gemeinsamen Übertragungskanal übertragen werden.In many technical areas, especially the communications technology, is the transmission of data streams with very high data rates required. Optical transmission systems in particular play in this context due to their large transmission bandwidth an essential role. Known fiber optic transmission systems use this on the one hand, the so-called frequency multiplex method (WDM – Wavelength Division Multiplex), in which different channels with different Wavelengths for transmission in a common transmission channel time division multiplexing (TDM – Time Division Multiplex), in which the data symbols of the individual channels to each other staggered over transmit the common transmission channel become.

Die Demultiplexierung zeitlich multiplexierter optischer Datenströme erfolgt üblicherweise mittels elektronischer Vorrichtungen nach einer optoelektronischen Wandlung des gesamten übertragenen Datenstroms. Aufgrund von linearen und nichtlinearen optischen Effekten innerhalb des Übertragungskanals sind die Übertragungsraten jedoch deutlich begrenzt, da die nach der opto-elektronischen Wandlung vorliegenden Signale noch ausreichend voneinander unterscheidbar sein müssen. Bei einem weiteren Verfahren der voll-optischen Demultiplexierung werden optische Verstärker auf Halbleiterbasis eingesetzt, um die Daten aus den multiplexierten Datenströmen zu extrahieren. Dieses Verfahren ist jedoch relativ aufwendig.Demultiplexing is time-multiplexed optical data streams usually takes place by means of electronic devices after an optoelectronic Conversion of the entire transmitted Data stream. Due to linear and non-linear optical effects within the transmission channel are the transmission rates however clearly limited, since that after the opto-electronic conversion signals present can still be sufficiently distinguished from one another have to be. Another method of fully optical demultiplexing uses optical amplifier used on a semiconductor basis to multiplex the data from the streams to extract. However, this process is relatively complex.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur passiven Demultiplexierung eines durch Modulation elektromagnetischer Wellen erzeugten Datenstroms, insbesondere eines optischen Datenstroms, anzugeben, das sich einfach und mit ausschließlich passiven Komponenten realisieren lässt.The object of the present invention is a method of passive demultiplexing a data stream generated by modulation of electromagnetic waves, in particular an optical data stream, which is simple and with exclusively passive components.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ausführungsbeispielen entnehmen.The task is with the procedure according to claim 1 solved. Advantageous embodiments of the method are the subject of under claims or can be derived from the following description and the exemplary embodiments remove.

Beim vorliegenden Verfahren zur passiven Demultiplexierung eines durch Modulation elektromagnetischer Wellen erzeugten Datenstroms, insbesondere eines optischen Datenstroms, der über einen Übertragungskanal, insbesondere einen optischen Übertragungskanal wie beispielsweise eine Monomode-Faser, übertragen wird, wird über den gleichen Übertragungskanal zusammen mit dem Datenstrom eine Folge von Mustersymbolen bzw. Musterimpulsen übertragen. Am Ende der Übertragungs strecke wird jeweils ein Datensymbol bzw. -impuls des Datenstroms mit einem Mustersymbol durch Interferenz ihrer Felder verglichen und ein aus der Interferenz resultierendes Datensignal abgeleitet. Dieses abgeleitete Datensignal trägt die in dem Datenstrom mit dem jeweiligen Datensymbol übermittelte Information.In the present procedure for passive Demultiplexing one by modulating electromagnetic waves generated data stream, in particular an optical data stream, the over a transmission channel, in particular an optical transmission channel such as a single mode fiber, is transmitted over the same transmission channel transmit a sequence of pattern symbols or pattern pulses together with the data stream. At the end of the transmission line a data symbol or pulse of the data stream with a Pattern symbol compared by interference of their fields and on off data signal resulting from the interference. This derived Data signal carries the one transmitted in the data stream with the respective data symbol Information.

Die Datensymbole werden dabei vorzugsweise als modulierte Pulsfolge und die Mustersymbole als unmodulierte Pulsfolge über den gleichen Übertragungskanal übertragen. Die Folge von Mustersymbolen kann hierbei entweder nach dem Multiplexer in den Datenstrom eingekoppelt oder einem Eingangskanal des Multiplexers zugeführt werden. Die elektromagnetischen Wellen des Datenstroms können selbstverständlich in der Phase und/oder der Frequenz und/oder der Amplitude moduliert sein.The data symbols are preferred as a modulated pulse sequence and the pattern symbols as unmodulated Pulse train over transmit the same transmission channel. The sequence of pattern symbols can either be after the multiplexer coupled into the data stream or an input channel of the multiplexer supplied become. The electromagnetic waves of the data stream can of course be in the phase and / or the frequency and / or the amplitude modulated his.

Ein wesentliches Merkmal des vorliegenden Verfahrens ist der Vergleich eines einzelnen Datensymbols des vorzugsweise optischen Datenstroms mit einem in demselben Kanal übermittelten, keine Information übertragenden Mustersymbol mittels Interferenz ihrer optischen Felder. Durch Korrelation eines determinierten mit einem informationstragenden Symbol nach der Übertragung in demselben Kanal können degradierende Einflüsse durch lineare oder nichtlineare Verzerrungen beider Symbole reduziert oder eliminiert werden. Das Verfahren ermöglicht somit beispielsweise die Übertragung von optischen Datenströmen mit höheren Übertragungsraten und erfordert keine aufwendigen aktiven optischen Komponenten für die Demultiplexierung.An essential feature of the present The method is preferably to compare a single data symbol optical data stream with a transmitted in the same channel, no information transferring Pattern symbol by interference of their optical fields. Through correlation a determined with an information-bearing symbol the transfer can in the same channel degrading influences reduced by linear or nonlinear distortions of both symbols or be eliminated. The method thus enables, for example the transfer of optical data streams with higher transfer rates and does not require complex active optical components for demultiplexing.

Unter einem Datensymbol wird in der vorliegenden Anmeldung eine informationstragende Einheit des Datenstroms verstanden, so z.B. ein optischer Impuls einer bestimmten Intensität, die auch Null sein kann. Bei der Übertragung einer Bitfolge, bei der das Bit 1 einem Impuls entspricht und das Bit 0 keinem Impuls, entspricht somit auch das Fehlen eines Impulses zu einem bestimmten Zeitpunkt im Datenstrom einem Symbol.Under a data symbol in the present application an information-carrying unit of the data stream understood, e.g. an optical pulse of a certain intensity that too Can be zero. When transferring a bit sequence in which bit 1 corresponds to a pulse and that Bit 0 no pulse, thus corresponds to the absence of a pulse a symbol at a certain point in the data stream.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung beispielhaft anhand der Demultiplexierung eines optischen Datenstroms erläutert, der über einen optischen Übertragungskanal übertragen wird. Selbstverständlich lassen sich diese Ausführungen auch auf Datenströme aus elektromagnetischen Wellen anderer Wellenlängenbereiche, wie beispielsweise Mikrowellen, übertragen.In the following, the present invention is exemplified based on the demultiplexing of an opti The data stream explained, which is transmitted via an optical transmission channel. Of course, these statements can also be transferred to data streams from electromagnetic waves of other wavelength ranges, such as microwaves.

Vorzugsweise wird der Vergleich des Mustersymbols mit dem Datensymbol in einem optischen Koppler oder in einer Überlagerungseinrichtung (z.B, einem entsprechend abgewandelten Michelson-Interferometer), insbesondere in einem optischen 2×2-Koppler mit zwei Eingangs- und zwei Ausgangskanälen durchgeführt. In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird hierbei der zu demultiplexierende optische Datenstrom auf dem einen Eingangskanal und die Folge von Mustersymbolen auf dem anderen Eingangskanal eingespeist. Durch eine geeignete Synchronisation der Mustersymbole mit den Symbolen des Datenstroms interferieren die optischen Felder jeweils eines Datensymbols und eines Mustersymbols im optischen Koppler. Auf einem der beiden Ausgangskanäle ergibt sich dabei destruktive Interferenz, auf dem anderen der beiden Ausgangskanäle konstruktive Interferenz. Durch Vergleich der aus den beiden Ausgangskanälen austretenden Intensitäten kann somit ein Datensignal abgeleitet werden, das die mit dem Symbol ΰbertragene Information trägt. Wird beispielsweise der Bitwert 1 durch einen optischen Puls realisiert und der Bitwert 0 durch ein Fehlen eines optischen Pulses zu einem gegebenen Zeitpunkt, so können die Mustersymbole als optische Pulse gewählt werden, die den den Bitwert 1 repräsentierenden optischen Pulsen des optischen Datensignals entsprechen. Werden in diesem Fall das Datensymbol und das Mustersymbol durch Interferenz ihrer optischen Felder miteinander verglichen, so ergibt sich auf dem einen Ausgangskanal ein konstruktiv inteferierter optischer Impuls mit doppelter Intensität, während auf dem anderen Ausgangskanal durch destruktive Interferenz kein Signal ankommt. Wird hingegen der Bitwert 0 übermittelt, so liegen an beiden Ausgangskanälen die gleichen Signale in Form eines optischen Impulses mit halber Intensität an, da lediglich der halbe Anteil des optischen Feldes des Musterimpulses in den anderen Kanal eingekoppelt wird. Durch Vergleich der Ausgangssignale der beiden Ausgangskanäle kann somit die übertragene Information wiedergewonnen werden.Preferably the comparison of the Pattern symbol with the data symbol in an optical coupler or in an overlay facility (e.g. a modified Michelson interferometer), especially in an optical 2 × 2 coupler with two input and two output channels carried out. In one embodiment of the method, the one to be demultiplexed optical data stream on one input channel and the sequence of Pattern symbols fed in on the other input channel. By an appropriate synchronization of the pattern symbols with the symbols of the data stream, the optical fields each interfere one Data symbol and a pattern symbol in the optical coupler. On one of the two output channels this results in destructive interference on the other of the two Outputs constructive interference. By comparing those emerging from the two output channels Intensities can thus a data signal can be derived which is the one transmitted with the symbol Carries information. For example, bit value 1 is realized by an optical pulse and the bit value 0 due to a lack of an optical pulse given time, so can the pattern symbols are chosen as optical pulses that represent the bit value 1 representing correspond to optical pulses of the optical data signal. Become in this case the data symbol and the pattern symbol by interference their optical fields compared with each other, it follows that the one output channel is a constructively integrated optical Double intensity pulse, while none on the other output channel due to destructive interference Signal arrives. If, on the other hand, bit value 0 is transmitted, both are due output channels the same signals in the form of an optical pulse with half intensity because only half of the optical field of the pattern pulse is coupled into the other channel. By comparing the output signals of the two output channels can thus the transferred Information can be recovered.

Die Synchronisation zwischen den Symbolen des optischen Datenstroms und der. Mustersymbolen erfolgt über eine Verzögerungsleitung, über die die Folge von Mustersymbolen oder der optische Datenstrom geführt wird. In dieser Ausgestaltung ist es erforderlich, die Folge von Mustersymbolen nach Durchlaufen des Übertragungskanals von dem optischen Datenstrom zu trennen.The synchronization between the Symbols of the optical data stream and the. Pattern symbols are made using a Delay line over which the sequence of pattern symbols or the optical data stream is carried. In this embodiment, it is necessary to follow the sequence of pattern symbols after passing through the transmission channel separate from the optical data stream.

Dies kann beispielsweise polarisationsoptisch erfolgen, indem die Folge von Mustersymbolen mit einer anderen Polarisation in den Übertragungskanal eingekoppelt wird als der optische Datenstrom. Selbstverständlich müssen die Polarisationen des optischen Datenstroms und der Folge von Mustersymbolen zur Herstellung einer Interferenz wieder auf gleiche Polarisation gebracht werden. Dies stellt für den Fachmann jedoch kein Problem dar, da entsprechende, die Polarisation drehende Komponenten aus der Optik bekannt sind.This can be polarization-optical, for example be done by the sequence of pattern symbols with a different polarization in the transmission channel is coupled in as the optical data stream. Of course they have to Polarizations of the optical data stream and the sequence of pattern symbols to create interference again on same polarization to be brought. This represents for to the person skilled in the art, however, is not a problem, since the corresponding polarization rotating components are known from optics.

In einer weiteren Ausgestaltung wird der optische Datenstrom nach Durchlaufen des optischen Übertragungskanals nicht von der Folge von Mustersymbolen getrennt. Der gemeinsame Datenstrom wird vielmehr lediglich in zwei gleiche Datenströme aufgespalten, die jeweils auf einen Eingangskanal des optischen 2×2-Kopplers geführt werden. Auch in diesem Fall wird durch entsprechende Synchronisation über eine geeignet gewählte Verzögerungsleitung ein Mustersymbol des einen gemeinsamen Datenstroms mit einem Datensymbol des anderen gemeinsamen Datenstroms hinsichtlich ihrer optischen Felder im Koppler überlagert. In diesem Fall entstehen möglicherweise zwei kurz aufeinander folgende Datensignale, da sich für beide Kanäle wechselseitig ein Muster- und ein Datensymbol überlagern. Liegen die beiden Datensignale zu nahe beieinander, so kann durch eine spezielle Unterscheidung einzelner Datenpakete über unterschiedliche Polarisation ein derartiger Effekt auch vermieden werden. Ein Beispiel hierfür ist in den Ausführungsbeispielen dargestellt. Weiterhin wird in dieser Ausgestaltung bei der Zusammenführung der Folge von Mustersymbolen und des optischen Datenstroms vor der Übertragung über den optischen Übertragungskanal darauf geachtet, dass die Mustersymbole im gemeinsamen Datenstrom außerhalb der Periode der Datensymbole liegen.In a further embodiment the optical data stream after passing through the optical transmission channel not separated from the sequence of pattern symbols. The common one Rather, the data stream is simply split into two identical data streams, each on an input channel of the optical 2 × 2 coupler guided become. In this case too, synchronization is carried out using a suitably chosen delay line a pattern symbol of a common data stream with a data symbol the other common data stream in terms of their optical Fields overlaid in the coupler. In this case may arise two data signals in quick succession, since there are two channels alternately overlay a pattern and a data symbol. The two lie Data signals too close to each other, can be due to a special distinction individual data packets via different polarization such an effect also avoided become. An example of this is in the embodiments shown. Furthermore, in this embodiment, when the Sequence of pattern symbols and the optical data stream before transmission via the optical transmission channel made sure that the pattern symbols in the common data stream outside the period of the data symbols.

Der Vergleich von Muster- und Datensymbol mittels Interferenz wird vorzugsweise über einen balancierten optischen Empfänger durchgeführt. Ein derartiger balancierter optischer Empfänger kann aus zwei Photodioden, die die aus den beiden Ausgangskanälen des 2×2-Kopplers austretenden optischen Signale in elektrische Signale umwandeln, sowie einem Differenzverstärker bestehen, auf dessen beide Eingänge die beiden elektrischen Signale der Ausgangskanäle gelegt werden. Das Ausgangssignal dieses balancierten optischen Empfängers trägt dann direkt die Information des jeweils betrachteten Symbols des optischen Datenstroms.The comparison of pattern and data symbols by means of interference is preferably a balanced optical receiver carried out. Such a balanced optical receiver can consist of two photodiodes, the optics emerging from the two output channels of the 2 × 2 coupler Convert signals into electrical signals, as well as a differential amplifier, on its two entrances the two electrical signals of the output channels are laid. The output signal this balanced optical receiver then carries the information directly of the respective symbol of the optical data stream considered.

Auch wenn in der vorliegenden Beschreibung und in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen jeweils nur die Überlagerung eines Mustersymbols mit einem Datensymbol eines Kanals beschrieben wird, das über den Multiplexer mit den Datensymbolen anderer Kanäle über den gemeinsamen Übertragungskanal übertragen wurde, so ist dem Fachmann geläufig, dass die Informationen der anderen Kanäle in gleicher Weise erhalten werden, indem beispielsweise der über den Übertragungskanal übertragene gemeinsame Datenstrom in entsprechend viele Kanäle aufgeteilt wird, in denen dann parallel der vorgeschlagene Vergleich stattfindet. Wurden beispielsweise drei Kanäle gemultiplext, so sind im bevorzugten Ausführungsbeispiel auch drei 2×2-Koppler für den Vergleich erforderlich.Even if in the present description and in the following examples only the overlay a pattern symbol with a data symbol of a channel will that about the multiplexer with the data symbols of other channels via the transmit common transmission channel the expert is familiar with, that the information of the other channels get in the same way by, for example, the one transmitted via the transmission channel common data stream is divided into a corresponding number of channels in which then the proposed comparison takes place in parallel. For example three channels multiplexed, so in the preferred embodiment there are also three 2 × 2 couplers for the Comparison required.

Das vorliegende Verfahren wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals erläutert. Hierbei zeigen:The present procedure is as follows based on exemplary embodiments explained again in connection with the drawings. Here show:

1 ein erstes Beispiel für ein System zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens; 1 a first example of a system for performing the present method;

2 ein zweites Beispiel für ein System zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens; 2 a second example of a system for performing the present method;

3 ein Beispiel für einen optischen Datenstrom und die gleichzeitig übertragene Folge von Mustersymbolen, wie sie beim Ausführungsbeispiel der 2 realisiert sein können; 3 an example of an optical data stream and the simultaneously transmitted sequence of pattern symbols, as in the embodiment of 2 can be realized;

4 ein weiteres Beispiel für ein System zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens; 4 another example of a system for performing the present method;

5 ein Beispiel für einen optischen Datenstrom und die Folge von Mustersymbolen, wie sie mit einem System gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 realisiert sein können; 5 an example of an optical data stream and the sequence of pattern symbols, as they are with a system according to the embodiment of the 4 can be realized;

6 ein Beispiel für eine mögliche Ausgestaltung eines Teilsystems des Systems der 4; und 6 an example of a possible configuration of a subsystem of the system of 4 ; and

7 ein weiteres Beispiel für eine Ausgestaltung eines Teilsystems des Systems der 4. 7 another example of a configuration of a subsystem of the system of 4 ,

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to Execute the invention

1 zeigt beispielhaft ein System zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens, bei dem, wie auch bei den nachfolgenden Figuren, der vollständige optische Signalweg von der Aufmodulierung der Signale, der Multiplexierung, der Übertragung über einen gemeinsamen Übertragungskanal bis hin zur Demultiplexierung aufgezeigt ist. 1 shows an example of a system for performing the present method, in which, as in the following figures, the complete optical signal path from the modulation of the signals, the multiplexing, the transmission via a common transmission channel to demultiplexing is shown.

Ein Pulslaser 60 erzeugt periodische optische Impulse, die über einen Lichtwellenleiter 62 einem Sternkoppler 64 zugeführt werden. Im Sternkoppler 64 werden die optischen Impulse in ihrer Intensität aufgeteilt und über verschieden lange Lichtwellenleiter 66 elektrooptischen Modulatoren 68 zugeführt. Diese elektrooptischen Modulatoren 68 werden angesteuert, um Datenfolgen auf die einzelnen Pulsfolgen zu modulieren. Für jeden Kanal, d.h. jeden Lichtwellenleiter 66, können hierbei unterschiedliche Informationen aufmoduliert werden. Ein weiterer Sternkoppler 70 führt die aus den Modulatoren 68 gelangenden modulierten optischen Pulsfolgen zeitlich multiplexiert auf einem Lichtwellenleiter 74 zusammen, der zu einem Polarisations-Strahlteiler 76 führt.A pulse laser 60 generates periodic optical pulses through an optical fiber 62 a star coupler 64 are fed. In the star coupler 64 the intensity of the optical impulses is divided and over different lengths of optical fiber 66 electro-optical modulators 68 fed. These electro-optical modulators 68 are controlled in order to modulate data sequences on the individual pulse sequences. For every channel, ie every optical fiber 66 , different information can be modulated. Another star coupler 70 leads that out of the modulators 68 arriving modulated optical pulse sequences multiplexed in time on an optical fiber 74 together which leads to a polarization beam splitter 76 leads.

Weiterhin wird vom Sternkoppler 64 ein unmodulierter optischer Pulsstrom über einen Lichtwellenleiter 72 in den Polarisations-Strahlteiler 76 geführt, wie dies in der 1 erkennbar ist. Die von den Lichtwellenleitern 74 und 72 geführten optischen Pulsfolgen werden im Polarisations-Strahlteiler 76 orthogonal zueinander polarisiert auf einem nicht notwendigerweise polarisationserhaltenden Lichtwellenleiter 78 übertragen.Furthermore, the star coupler 64 an unmodulated optical pulse current via an optical fiber 72 into the polarization beam splitter 76 led like this in the 1 is recognizable. The one from the optical fibers 74 and 72 guided optical pulse trains are in the polarization beam splitter 76 polarized orthogonally to one another on a not necessarily polarization-maintaining optical waveguide 78 transfer.

Dieser Lichtwellenleiter 78 entspricht dem gemeinsamen optischen Übertragungskanal, über den der optische Datenstrom übertragen werden soll. Am Ende der durch den Lichtwellenleiter 78 gebildeten Übertragungsstrecke werden durch einen Polarisationsteller 80 die eingangsseitigen Polarisationen der aus den Lichtwellenleitern 72 und 74 stammenden optischen Pulsfolgen wieder hergestellt und über einen polarisationserhaltenden Lichtwellenleiter 82 einem weiteren Polarisations-Strahlteiler 84 zugeführt. Durch diesen Polarisations-Strahlteiler 84 wird der optische Datenstrom mit den gemultiplexten modulierten Pulsfolgen von der unmodulierten Pulsfolge, die die Folge von Mustersymbolen gemäß dem vorliegenden Verfahren darstellt, getrennt. Der optische Datenstrom wird über einen Lichtwellenleiter 90 auf einen Eingang eines optischen 2×2-Kopplers 92 geführt. Die unmodulierte optische Pulsfolge wird in der Polarisation so gedreht, dass sie die Polarisation des optischen Datenstroms aufweist und in einem optischen Verzögerungsglied 88 zeit- und phasengetreu mit einer der im Lichtwellenleiter 90 zeitlich multiplexiert geführten modulierten Pulsfolgen synchronisiert und dem weiteren Eingangskanal des optischen 2×2-Kopplers 92 über einen Lichtwellenleiter 91 zugeführt.This fiber optic cable 78 corresponds to the common optical transmission channel over which the optical data stream is to be transmitted. At the end of the through the optical fiber 78 Transmission path are formed by a polarization controller 80 the polarizations on the input side of those from the optical fibers 72 and 74 optical pulse sequences originating and restored via a polarization-maintaining optical waveguide 82 another polarization beam splitter 84 fed. Through this polarization beam splitter 84 the optical data stream with the multiplexed modulated pulse sequences is separated from the unmodulated pulse sequence, which represents the sequence of pattern symbols according to the present method. The optical data stream is via an optical fiber 90 to an input of a 2 × 2 optical coupler 92 guided. The unmodulated optical pulse train is rotated in the polarization so that it has the polarization of the optical data stream and in an optical delay element 88 true to time and in phase with one of the in the optical fiber 90 Time-multiplexed modulated pulse trains synchronized and the further input channel of the optical 2 × 2 coupler 92 via an optical fiber 91 fed.

In diesem optischen 2×2-Koppler werden aufgrund der Synchronisation das optische Feld eines modulierten optischen Impulses mit dem optischen Feld eines unmodulierten optischen Impulses überlagert, so dass sie interferieren. Auf einem der beiden Ausgangskanäle 93 des 2×2-Kopplers 92 wird dann ein durch konstruktive Interferenz gebildetes Signal erhalten, auf dem anderen Ausgangskanal 93 ein durch destruktive Interferenz gebildetes Signal. Die optischen Signale werden jeweils Photodioden 94 eines balancierten optischen Empfängers zugeführt, der die Differenz der in elektrische Signale umgewandelten optischen Signale der beiden Ausgangskanäle 93 über einen Differenzverstärker 96 bildet. Am Ausgang dieses Verstärkers 96 liegt dann ein Signal an, das die Information des jeweils betrachteten modulierten Impulses eines Kanals beinhaltet.In this 2 × 2 optical coupler, the optical field of a modulated optical pulse is superimposed on the optical field of an unmodulated optical pulse due to the synchronization, so that they interfere. On one of the two output channels 93 The 2 × 2 coupler 92 then receives a signal formed by constructive interference on the other output channel 93 a signal formed by destructive interference. The optical signals become photodiodes 94 a balanced optical receiver, which is the difference between the optical signals converted into electrical signals of the two output channels 93 via a differential amplifier 96 forms. At the output of this amplifier 96 then there is a signal which contains the information of the modulated pulse of a channel in question.

2 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Systems, mit dem das vorliegende Verfahren durchführbar ist. Alternativ zum ersten Ausführungsbeispiel erfolgt hierbei die Übertragung des optischen Multiplexsignals ohne Verwendung zweier Polarisationen und ohne Wiederherstellung derselben im Empfänger. Ein Pulslaser 201 speist einen Sternkoppler 203 mit einer optischen Pulsfolge, die an dessen Ausgängen in verschieden lange optische Verzögerungsleitungen 205 geführt werden, um in optischen Modulatoren 207 mit passiv zu multiplexierenden Datensignalen getastet zu werden. Die getasteten optischen Pulsfolgen werden in einem weiteren optischen Sternkoppler 211 passiv miteinander zeitlich multiplexiert, wobei über eine optische Verzögerungsleitung 209 eine als Mustersignal dienende unmodulierte optische Pulsfolge hinzugefügt wird. Aus dem Sternkoppler 211 tritt somit ein optischer Datenstrom aus, der aus einzelnen, multiplexierte Datenströme transportierenden optischen Pulsen 303 sowie einer Folge von als Mustersymbole bzw. Musterimpulse dienenden, mittels des Wellenleiters 209 gewonnenen optischen Pulsen 305 bestehen. 3 zeigt eine derartige Pulsfolge, wobei die vier jeweils hintereinander folgenden optischen Impulse 301 zu vier unterschiedlichen Kanälen gehören, die zeitlich gemultiplext wurden. Diese Datenfolge wiederholt sich entsprechend der Anzahl der pro Kanal übertragenen Symbole. Die Folge von Musterimpulsen 305 wird beim vorliegenden Verfahren diesem Datenstrom beigemischt. 2 shows a further embodiment of a system with which the present method can be carried out. As an alternative to the first exemplary embodiment, the optical multiplex signal is transmitted without using two polarizations and without restoring them in the receiver. A pulse laser 201 feeds a star coupler 203 with an optical pulse train which at its outputs in different length optical delay lines 205 to be performed in optical modulators 207 to be sampled with passively multiplexed data signals. The keyed optical pulse trains are in a further optical star coupler 211 passively time multiplexed with each other, with an optical delay delay line 209 an unmodulated optical pulse train serving as a pattern signal is added. From the star coupler 211 an optical data stream thus emerges, the optical pulses transporting individual, multiplexed data streams 303 as well as a sequence of serving as pattern symbols or pattern pulses by means of the waveguide 209 obtained optical pulses 305 consist. 3 shows such a pulse sequence, the four successive optical pulses 301 belong to four different channels that have been time-multiplexed. This data sequence is repeated according to the number of symbols transmitted per channel. The sequence of pattern impulses 305 is added to this data stream in the present method.

In einem zur Übertragung dienenden optischen Wellenleiter 213 wird diese kontinuierliche Folge von durch passive optische Multiplexierung entstandenen Paketen optischer Impulse 301 zusammen mit der Folge von Musterimpulsen 305 übertragen. Der optische Wellenleiter 213 ist am Ende der Übertragungsstrecke mit einem Verzweiger 215 verbunden, welcher das optische Gesamtsignal in zwei Teilsignale aufteilt, die durch verschieden lange optische Wellenleiter 217 und 219 geführt werden, die mit den Eingängen eines Kopplers 221 verbunden sind. Sofern die beiden Teilsignale derart gegeneinander verzögert sind, dass der Puls 305 eines Teilsignals mit einem Puls 303 des anderen Teilsignals phasenrichtig im Koppler interferiert, wird die resultierende optische Leistung nicht auf beide Ausgangskanäle des Kopplers 221 gleichmäßig verteilt und verursacht in den sich anschließenden Photodioden 223 eines optisch balancierten Verstärkers unterschiedliche Ströme, welche am Ausgang des Differenzverstärkers 225 zu einem entsprechenden Signal führen.In an optical waveguide used for transmission 213 becomes this continuous sequence of packets of optical pulses created by passive optical multiplexing 301 along with the sequence of pattern pulses 305 transfer. The optical waveguide 213 is at the end of the transmission path with a branch 215 connected, which divides the total optical signal into two sub-signals by different lengths of optical waveguide 217 and 219 be performed with the inputs of a coupler 221 are connected. If the two partial signals are delayed against each other in such a way that the pulse 305 of a partial signal with a pulse 303 of the other sub-signal is interfered in phase in the coupler, the resulting optical power is not applied to both output channels of the coupler 221 evenly distributed and caused in the subsequent photodiodes 223 of an optically balanced amplifier different currents, which at the output of the differential amplifier 225 lead to a corresponding signal.

Da der optische Puls 305 in dem Paket 301 außerhalb der Periode der informationstragenden Pulse 303 eingefügt ist, interferieren letztere im Koppler 221 nicht miteinander, so dass eine gleichmäßige Verteilung der resultierenden optischen Leistung auf die Photodioden 223 und somit kein Signal am Ausgang des Differenzverstärkers 225 resultiert. Allerdings gelangen auf diese Weise pro Paket 301 zwei Paare von Pulsen 303 und 305 miteinander in Interferenz, wobei am Ausgang des Differenzverstärkers 225 zeitlich dicht nebeneinander liegende Signale erzeugt werden können. Aus Symmetriegründen erzeugen diese Interferenzen jeweils gegenpolige Ausgangssignale des Verstärkers 225 und können deshalb leicht mittels Dioden 227 getrennt werden, wie dies im unteren Teil der 2 angedeutet ist.Because the optical pulse 305 in the package 301 outside the period of the information-carrying pulses 303 is inserted, the latter interfere in the coupler 221 not with each other, so that an even distribution of the resulting optical power to the photodiodes 223 and therefore no signal at the output of the differential amplifier 225 results. However, in this way arrive per package 301 two pairs of pulses 303 and 305 in interference with each other, at the output of the differential amplifier 225 signals that are close in time can be generated. For reasons of symmetry, these interferences each generate opposite-pole output signals from the amplifier 225 and can therefore be easily using diodes 227 be separated like this in the lower part of the 2 is indicated.

Dispersion im optischen Wellenleiter 213 wirkt der Funktion dieses Demultiplexers aufgrund des Korrelationsprinzips sowie der gleichartigen Verzerrungen der Pulse 303 und 305 grundsätzlich nicht entgegen, bedeutet aber eine zeitliche Streckung der Symbole des Ausgangssignals und somit eine mögliche gegenseitige Kompensation der durch die Dioden 227 zu trennenden Teilsignale. Abhilfe kann hier durch eine hinreichende Kompensation der Dispersion oder eine Ausgestaltung des Verfahrens erfolgen, wie dies in den 4 und 5 angedeutet ist.Dispersion in the optical waveguide 213 works the function of this demultiplexer due to the correlation principle and the similar distortion of the pulses 303 and 305 basically not contrary, but means a temporal stretching of the symbols of the output signal and thus a possible mutual compensation of the diodes 227 partial signals to be separated. This can be remedied by adequately compensating for the dispersion or by designing the method as described in the 4 and 5 is indicated.

In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel erzeugt ein Pulslaser 401 ebenfalls einen Strom optischer Pulse, welcher in einem Sternkoppler 403 auf eine Anzahl von Lichtwellenleitern 405 sowie zwei weitere Lichtwellenleiter 409 aufgeteilt wird. Die weiteren Lichtwellenleiter 409 tragen hierbei wiederum eine unmodulierte Pulsfolge, die der Folge von Mustersymbolen entspricht. Mittels der Modulatoren 407 ergeben sich aus den unterschiedlich verzögerten Pulsfolgen optische Datenströme, welche in den zwei Sternkopplern 411 zu zwei Strömen von Paketen 501 und 511 passiv multiplexiert werden. Weiterhin wird diesen beiden Datenströmen im Sternkoppler 411 die über die Lichtwellenleiter 409 übertragene unmodulierte Pulsfolge beigemischt. Die sich ergebenden beiden Datenströme werden über verschieden verzögernde Wellenleiter 419 und 421 in einem Polarisations-Strahlteiler 417 derart zu einer Gesamtfolge von Paketen mit zueinander orthogonal polarisierten optischen Signalfolgen passiv zeitlich multiplexiert, wie dies anhand der 5 zu erkennen ist. In der 5 sind die modulierten optischen Impulse 503 eines Datenpakets 501 zusammen mit dem jeweiligen unmodulierten Impuls (Mustersymbol) 505 zu erkennen. Jeweils aufeinander folgende Datenpakete 501 und 511 haben hierbei unterschiedliche Polarisationen, d.h. dass die im Paket 511 enthaltenen modulierten optischen Impulse 513 und der unmodulierte optische Impuls 515 eine orthogonale Polarisation zu den optischen Pulsen des jeweils vorangehenden und nachfolgenden Datenpakets 501 aufweisen. Nach der Übertragung über den gemeinsamen optischen Übertragungskanal, den Wellenleiter 413, wird diese Gesamtfolge in einer Vorrichtung 423 demultiplexiert, die nach dem vorliegenden Verfahren arbeitet. Die 6 und 7 zeigen zwei unterschiedliche Ausführungsformen dieser Vorrichtung 423.In the in 4 illustrated embodiment generates a pulse laser 401 also a stream of optical pulses, which in a star coupler 403 on a number of optical fibers 405 as well as two further optical fibers 409 is divided. The other optical fibers 409 here again carry an unmodulated pulse sequence which corresponds to the sequence of pattern symbols. Using the modulators 407 The differently delayed pulse sequences result in optical data streams which are in the two star couplers 411 to two streams of packets 501 and 511 be passively multiplexed. Furthermore, these two data streams are in the star coupler 411 the over the optical fiber 409 transmitted unmodulated pulse sequence added. The resulting two data streams are via different delaying waveguides 419 and 421 in a polarization beam splitter 417 passively multiplexed in time to form a total sequence of packets with mutually orthogonally polarized optical signal sequences, as is shown in FIG 5 can be seen. In the 5 are the modulated optical impulses 503 a data packet 501 together with the respective unmodulated impulse (sample symbol) 505 to recognize. Successive data packets each 501 and 511 have different polarizations, ie that in the package 511 contained modulated optical pulses 513 and the unmodulated optical pulse 515 an orthogonal polarization to the optical pulses of the preceding and following data packet 501 exhibit. After transmission over the common optical transmission channel, the waveguide 413 , this overall sequence is in one device 423 demultiplexed, which works according to the present method. The 6 and 7 show two different embodiments of this device 423 ,

In der Ausgestaltung gemäß 6 resultiert die Demultiplexierung in einem elektrischen demultiplexierten Signal, wie dies bereits im Zusammenhang mit der 2 erläutert wurde. Die in 5 illustrierte Gesamtfolge wird dabei in einem Verzweiger 601 in zwei Teilsignale zerlegt, welche mittels optischer Wellenleiter 603 und 605 gegeneinander verzögert einem Koppler 607 zugeführt werden. Bei entsprechendem Abgleich der gegenseitigen Verzögerung interferieren in den Paketen 501 sowie 511 nur jeweils ein Paar von Pulsen 503 sowie 505 bzw. 513 sowie 515. Alle anderen sich im Zeitbereich überlappenden Pulse sind zueinander orthogonal polarisiert, so dass sie sich in ihren Intensitäten lediglich addieren und in ihrer Gesamtleistung gleichmäßig auf die Photodioden 609 verteilt werden. Diese überlappenden Pulse verursachen somit am Ausgang des Differenzverstärkers 611 kein elektrisches Signal.In the design according to 6 the demultiplexing results in an electrical demultiplexed signal, as already in connection with the 2 was explained. In the 5 illustrated overall sequence is in a branch 601 broken down into two partial signals, which by means of optical waveguides 603 and 605 against each other decelerates a coupler 607 are fed. If the mutual delay is compared accordingly, the packets interfere 501 such as 511 only one pair of pulses at a time 503 such as 505 respectively. 513 such as 515 , All other pulses overlapping in the time domain are polarized orthogonally to each other, so that they only add up in their intensities and evenly on the photodiodes in their total output 609 be distributed. These overlapping pulses thus cause the output of the differential amplifier 611 no electrical signal.

In der in 7 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 423 wird die Gesamtfolge zunächst wiederum in einem Verzweiger 701 in zwei Teildatenströme zerlegt, die mittels verschieden langer Lichtwellenleiter 707 und 711 gegeneinander verzögert und einem weiteren Koppler 703 zugeführt werden. Bei entsprechendem Abgleich der Längen der Lichtwellenleiter 707 und 711 interferieren datenmodulierte Pulse 503 bzw. 513 mit entsprechenden Pulsen 505 bzw. 515 der Folge von Mustersymbolen. Je nach dem die entsprechende Pulsfolge 503 oder 513 modulierenden Datensignal ergibt sich konstruktive bzw. destruktive Interferenz in einem optischen Wellenleiter 709 bzw. 713 oder eine Gleichverteilung der gesamten optischen Leistung auf beide Wellenleiter 709 und 713. Die Wellenleiter 709 und 713 sind bezüglich ihrer Längendifferenz wiederum derart abgeglichen, dass im Falle von in ihrer optischen Leistung auf beide Wellenleiter gleich verteilten Signalen nach deren Zusammenführung in einem dritten Koppler 705 beispielsweise konstruktive Interferenz im Wellenleiter 717 sowie destruktive Interferenz im Wellenleiter 715 auftritt. Signale, welche durch Interferenz nach Passieren des Kopplers 703 ausschließlich auf einem der beiden Wellenleiter 709 oder 713 geführt werden, werden bezüglich ihrer optischen Leistung auf beide Wellenleiter 715 und 717 gleich verteilt. Somit kann im Wellenleiter 715 ein in der Hälfte seiner optischen Leistung reduziertes demultiplexiertes optisches Signal gewonnen werden.In the in 7 illustrated embodiment of the device 423 the overall sequence is like therefore in a branch 701 broken down into two partial data streams by means of optical fibers of different lengths 707 and 711 delayed against each other and another coupler 703 are fed. With a corresponding adjustment of the lengths of the optical fibers 707 and 711 data-modulated pulses interfere 503 respectively. 513 with appropriate pulses 505 respectively. 515 the sequence of pattern symbols. Depending on the corresponding pulse train 503 or 513 modulating data signal results in constructive or destructive interference in an optical waveguide 709 respectively. 713 or an equal distribution of the total optical power over both waveguides 709 and 713 , The waveguide 709 and 713 are again adjusted in terms of their length difference in such a way that, in the case of signals which are equally distributed in their optical power over both waveguides, after their combination in a third coupler 705 for example constructive interference in the waveguide 717 as well as destructive interference in the waveguide 715 occurs. Signals caused by interference after passing through the coupler 703 exclusively on one of the two waveguides 709 or 713 are guided in terms of their optical performance on both waveguides 715 and 717 evenly distributed. Thus, in the waveguide 715 a demultiplexed optical signal reduced in half its optical power can be obtained.

BEZUGSZEICHENLISTE

LIST OF REFERENCE NUMBERS

Claims

Passive demultiplexing method data stream generated by modulation of electromagnetic waves, in particular an optical data stream that is transmitted via a transmission channel, where together with the data stream a sequence of pattern symbols over the transmit the same transmission channel is and a data symbol of the data stream with a pattern symbol compared by interference of their fields and one from the interference resulting data signal is derived.

A method according to claim 1, characterized in that the data symbols as modulated and the pattern symbols as unmodulated Transfer pulse train become.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that that the comparison of the pattern symbol with the data symbol in one Coupler or an overlay device with two input and two output channels, in or the data stream over one and the sequence of pattern symbols above the other of the two input channels be fed in, so that the pattern symbol and the data symbol constructive on one of the two output channels and on the other of the two output channels is destructive interfere.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the sequence of pattern symbols and the data stream with different Polarization over transmit the transmission channel and before comparing over their polarization are separated again.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the data stream and the sequence of pattern symbols are divided together into two sub-streams and the comparison of the pattern symbol with the data symbol in a coupler or a superimposition device with two input and two off channel channels takes place, into which the two sub-streams are fed with a delay in relation to one another via the input channels, so that the pattern symbol and the data symbol interfere constructively on one of the two output channels and destructively on the other of the two output channels.

Method according to one of claims 3 to 5, characterized in that that the data signal resulting from the interference with a balanced receiver is obtained on which the two output channels are routed.

A method according to claim 5, characterized in that the data stream and the sequence of pattern symbols are transmitted in data packets be, of which successive data packets have different polarization exhibit.

A method according to claim 7, characterized in that the output channels the coupler or the superimposition device with input channels connected to a further coupler or a further superposition device are one of the channels so opposite delayed the other is that the signals carried on both output channels are again constructive or overlap destructively in the further coupler or the further superimposition device.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the data symbols are periodically arranged in time in the data stream and the pattern symbols are outside this period.