DE60126751T2

DE60126751T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Wellenform eines optischen Signals

Info

Publication number: DE60126751T2
Application number: DE60126751T
Authority: DE
Inventors: Fumio Kawasaki-shi Futami; Shigeki Kawasaki-shi Watanabe
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-12-18
Also published as: US6751385B2; JP3895560B2; JP2003014548A; EP1271114A3; EP1271114A2; EP1271114B1; DE60126751D1; US20030002833A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Wellenform eines optischen Signals.
Beschreibung des Standes der Technik
In dem Gebiet der optischen Faserkommunikation nimmt die Modulationsrate eines Signals Jahr für Jahr kontinuierlich zu. Kürzlich ist es ernsthaft untersucht worden, eine Signalgeschwindigkeit von 100 Gb/s oder sehr viel höher als ein elektrisches Band durch Anwenden einer Zeittrennungsmultiplex-Technik zu verwenden, um ein RZ-Signal von ungefähr 10 Gb/s zu multiplexen. Beim Erforschen und Entwickeln einer Technik mit Bezug zu solch einem Höchstgeschwindigkeitssignal ist eine hochstabile Wellenformmessvorrichtung mit einer Zeitauflösung von Picosekunden bis Subpicosekunden unverzichtbar. Im Besonderen ist die Beobachtung eines Augenmusters als eine überlagerte Anzeige von Signalen aus dem Gesichtspunkt einer Anwendung für eine Kommunikation wichtig.
Als eine Vorrichtung zum Messen des Augendiagramms ist ein Abtast-Oszillograph bekannt. Der Abtast-Oszillograph ist eine Vorrichtung, die ein Signalabtastverfahren verwendet, um augenblickliche Spannungskomponenten, d.h. Abtastwerte bzw. Probenwerte, eines periodischen Eingangssignals bei seinen aufeinander folgend unterschiedlichen Teilstücken zu extrahieren und um ein Hochfrequenzsignal aus den extrahierten vielen Probenwerten in einer Niedrigfrequenzregion neu zu erzeugen.
Eine Zeitauflösung bei dem Abtasten ist eindeutig durch die Pulsbreite eines Auslösers bzw. Triggers bestimmt. Gegenwärtig ist das Band einer elektrischen Abtastmessvorrichtung für eine maximale Leistungsfähigkeit durch ein elektrisches Band begrenzt, und ist ungefähr 50 GHz. Demgemäß ist die Zeitauflösung höchstens ungefähr 20 ps.
In dem Fall eines Messens des Augenmusters eines optischen Signals wird üblicherweise das optische Signal einmal in ein elektrisches Signal durch einen opto/elektrischen Wandler umgewandelt, und das Augenmuster dieses elektrischen Signals wird als nächstes gemessen. Selbst obwohl ein opto/elektrischer Wandler mit einem weiten Band größer als 50 GHz verwendet wird, kann demgemäß das Augenmuster eines optischen Signals mit einer Breite kleiner als 20 ps nicht gemessen werden.
Wie in 1 gezeigt, meint der Begriff eines „Abtastens" ein Erhalten von „UND" eines Eingangssignals und eines Auslösers. In dem Fall von 1 erzeugt ein Pulsmustergenerator (PPG) 4 ein Moduliersignal gemäß einem Takt von einem Oszillator 2, und ein optischer LN-(Lithiumniobat) Modulator 6 moduliert CW-Licht (Licht mit ungedämpften Wellen bzw. Dauerstrich-Licht) von einer Laserdiode (LD) 8 gemäß dem obigen Moduliersignal. Ein durch diese Modulation erhaltenes optisches Signal wird durch eine optische Faser 10 übertragen und das übertragene optische Signal wird in elektrische Daten durch einen O/E-Wandler (opto/elektrischer Wandler) 12 umgewandelt. Dann misst ein elektrischer Abtastschaltkreis 14 die Wellenform der eingegebenen elektrischen Daten von dem O/E-Wandler 12 durch Verwenden des Taktes von dem Oszillator 2 als einen Auslöser bzw. Trigger.
Als der O/E-Wandler 12 ist bereits ein optischer Empfänger mit einem Band von ungefähr 60 GHz zur praktischen Verwendung gebracht worden, und als der elektrische Abtastschaltkreis 14 ist bereits eine Vorrichtung mit einem Band von ungefähr von 50 GHz zur praktischen Verwendung gebracht worden. Demgemäß kann eine Zeitauflösung von ungefähr 20 ps realisiert werden.
Durch Erhalten des elektrischen „UND", wie oben erwähnt, kann das Augenmuster eines Hochgeschwindigkeitssignals eines gewissen Pegels stabil gemessen werden. Jedoch ist es schwierig, das elektrische „UND" auf die Messung des Augenmusters eines Signals höherer Geschwindigkeit von 100 Gb/s oder mehr anzuwenden, was eine höhere Zeitauflösung erfordert.
Als ein Verfahren zum beträchtlichen Verbessern der Zeitauflösung ist ein optisches Abtastverfahren bekannt, in dem Licht eines kurzen Pulses in der Größenordnung von Picosekunden als der oben erwähnte Auslöser verwendet wird, und ein eingegebenes optisches Signal und dieser optische Auslöser in ein nichtlineares Medium eingegeben werden, um optisch die Kreuzkorrelation dazwischen zu untersuchen. Zum Realisieren einer hohen Zeitauflösung in dem optischen Abtastverfahren sind Ultrakurzpulse eines Lichts mit weniger Phasenrauschen für den optischen Auslöser erforderlich und ein nichtlineares Medium mit Höchstgeschwindigkeitseigenschaften und Ultrabreitbandeigenschaften ist als ein UND-Schaltkreis unverzichtbar.
In dem optischen Abtastverfahren ist die Zeitauflösung durch die Pulsbreite und den Jitter des optischen Auslösers bzw. Triggers und durch die Antwortschnelligkeit und Gruppengeschwindigkeitsdispersion des nichtlinearen Mediums bestimmt. Es ist berichtet worden, ein nichtlineares Medium mit zufrieden stellenden Hochgeschwindigkeitsantworteigenschaften und einer kleinen Gruppengeschwindigkeitsdispersion zu verwenden, um dadurch ein optisches Abtasten mit einer Zeitauflösung in der Größenordnung von Picosekunden zu bewirken.
Ein optischen Abtasten kann zum Beispiel durchgeführt werden durch Verwenden von KTP mit Hochgeschwindigkeitsantworteigenschaften der Größenordnung von Subpicosekunden und einer Gruppenverzögerungsdifferenz der Größenordnung von Subpicosekunden (Wechselwirkungslänge: einige Millimeter) als das nichtlineare Medium und durch Annehmen eines Verfahrens (SFG) zum Erzeugen eines Lichtes entsprechend einer Summenfrequenz eines optischen Signals, dessen Wellenform zu Messen ist (auf dieses Signal wird hier im Nachfolgenden als „betrachtetes optisches Signal" verwiesen werden), und eines optischen Auslösers. Die Zeitauflösung ist durch die Pulsbreite des optischen Auslösers begrenzt und ist ungefähr 8 ps mit einem S/N-Verhältnis von 22 dB. Demgemäß kann die Wellenform eines optischen Signals von 25 Gb/s gemessen werden. Im Allgemeinen hat ein anorganisches nichtlineares Medium, so wie KTP, ein Problem, dass die Umwandlungseffizienz niedrig ist.
Als eine Verbesserung in der Umwandlungseffizienz ist ein Verfahren eines Verwendens eines nichtlinearen organischen Kristalls als das nichtlineare Medium in IEE Electronics Letters, Vol. 32, Ausgabe 24, 21. November 1996, Seiten 2256–2258 berichtet worden. In diesem Verfahren wird ein organischer Kristall (AANP) mit einer hohen Umwandlungseffizienz von ungefähr 10-mal oder mehr als die eines anorganischen nichtlinearen Mediums verwendet, um die Umwandlungseffizienz zu verbessern, und ein optischer Auslöser von 0,4 ps wird verwendet, um eine Zeitauflösung von 0,9 ps zu erzielen.
Als ein anderes Verfahren zum Verbessern der Umwandlungseffizienz ist ein Verfahren zum Nutzen eines Vierwellen-Mischens (FWM), das in einem optischen Halbleiterverstärker (SOA) erzeugt ist, bekannt (IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 11, Nr. 11, 1999, Seiten 1402–1404). In diesem Verfahren ist eine Zeitauflösung von 1,7 ps erzielt worden. Jedoch gibt es ein zukünftiges Problem hinsichtlich dessen, ob eine genaue Messung eines optischen Signals mit einem beliebigen Muster getätigt werden kann, weil sich in einem SOA ein Mustereffekt aufgrund eines Trägerdichte-Modulationseffektes zeigt. Andere Verfahren zum Nutzen von in einer optischen Faser erzeugten FWM sind berichtet worden (IEEE Electronics Letters, Vol. 27, Ausgabe 16, 1. August 1991, Seiten 1440–1441 und J. Li et al., „300 Gbit/s eye-diagram measurement by optical sampling using fiber based parametric amplification", Optical Fiber Communication Conference, 17.–22. März 2001, Anaheim, CA). In dem letzteren Bericht ist die Messung eines 300 Gb/s entsprechenden Augenmusters getätigt.
Der Grund, warum die Zeitauflösung durch eine Gruppengeschwindigkeit begrenzt ist, wird nun mit Verweis auf 2 beschrieben werden. Wie in 2 gezeigt, werden Gruppenverzögerungen τ_sig und τ_tri pro Einheitslänge einer optischen Faser in dem optischen Signal bzw. dem optischen Auslöser durch die Gruppengeschwindigkeit produziert. Im Allgemeinen ist τ_sig ≠ τ_tri, weil die Gruppengeschwindigkeit sich von der Wellenlänge unterscheidet, so dass eine relative zeitliche Differenz (Fortlaufen) zwischen dem optischen Signal und dem optischen Auslöser in der optischen Faser induziert ist.
Um effizient FWM zu erzeugen, ist die Wellenlänge λ_tri des optischen Auslösers im Allgemeinen gleich der Nulldispersionswellenlänge λ₀ der optischen Faser gesetzt.
Wenn die Wellenlänge λ_sig des optischen Signals im Wesentlichen gleich der Nulldispersionswellenlänge λ₀ ist, können demgemäß das optische Signal und der optische Auslöser nicht voneinander getrennt werden, und die Wellenform des optischen Signals kann deshalb nicht nahe der Nulldispersionswellenlänge λ₀ beobachtet werden.
Als ein Mittel zum grundsätzliche Eliminieren der Einschränkung für die Zeitauflösung durch die Gruppengeschwindigkeit ist ein Verfahren zum Verwenden einer Kreuzphasenmodulation (XPM) vorgeschlagen worden, die in einem nichtlinearen optischen Schleifenfilter (NOLM) erzeugt ist (IEE Electronics Letters, Vol. 27, Ausgabe 3, 31. Januar 1991, Seiten 204–205). Das Prinzip des Abtastens eines optischen Signals durch Verwenden eines NOLM wird nun mit Verweis auf 3 beschrieben werden.
Der NOLM hat einen ersten optischen Koppler, der einen ersten und zweiten optischen Pfad enthält, die miteinander richtungsabhängig gekoppelt sind, einen optischen Pfad für eine Schleife, der aus einem nichtlinearen optischen Medium gebildet ist zum Verbinden des ersten und des zweiten optischen Pfades, und einen zweiten optischen Koppler, der einen. dritten optischen Pfad enthält, der mit dem optischen Pfad für eine Schleife richtungsabhängig gekoppelt ist. Das optische Signal wird durch den ersten optischen Koppler in zwei Komponenten verzweigt. Eine der zwei Komponenten breitet sich im Uhrzeigersinn in dem optischen Pfad für eine Schleife aus, und die andere Komponente breitet sich entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn in dem optischen Pfad für eine Schleife aus. In dem Fall, dass keine optischen Auslöserpulse vorhanden sind, werden diese zwei Komponenten an den ersten optischen Koppler zurückgegeben und interferieren miteinander. Dann wird ein resultierendes Licht von demselben Anschluss (der erste optische Pfad) wie dem Anschluss ausgegeben, von dem das optische Signal geliefert worden ist.
Wenn optische Auslöserpulse durch den zweiten optischen Koppler dem optischen Pfad für eine Schleife zugeführt werden und sich mit einer der zwei Komponenten des optischen Signals in dem optischen Pfad für eine Schleife ausbreiten, durchläuft diese Komponente eine Phasenmodulation Φ = 2γPL durch den nichtlinearen optischen Effekt dritter Ordnung einer optischen Faser.
In der Phasenmodulation Φ = 2γPL ist γ der nichtlineare Koeffizient der optischen Faser, ist P die Spitzenleistung der optischen Auslöserpulse und ist L die Länge der optischen Faser (optischer Pfad für eine Schleife). Wenn die der Phasenmodulation unterzogene Komponente des optischen Signals mit der der Phasenmodulation nicht unterzogenen anderen Komponente des optischen Signals interferiert, wird das durch diese Interferenz resultierende Licht von dem anderen Anschluss (der zweite optische Pfad) ausgegeben, der von dem Anschluss unterschiedlich ist, von dem das optische Signal geliefert worden ist. Das heißt, dass nur die abgetastete Komponente des optischen Signals von dem zweiten optischen Pfad ausgegeben wird. Die abgetastete Komponente wird am effizientesten unter der Bedingung ausgegeben, wo Φ = π, wodurch ein optisches Signal-zu-Rausch-Verhältnis (OSNR) maximiert wird.
In dem Fall eines Verwendens von FWM ist es vorzuziehen, die Mittenwellenlänge λ_tri des optischen Auslösers an die Nulldispersionswellenlänge λ₀ der optischen Faser auszugleichen bzw. anzugleichen, um die Phasenübereinstimmungsbedingung zu erzielen. Im Gegensatz dazu können in dem XPM verwendenden Verfahren die Wellenlängen des betrachteten optischen Signals und des optischen Auslöser auf beliebige Wellenlängen gesetzt sein. Um jedoch das Fortlaufen zwischen dem betrachteten optischen Signal und dem optischen Auslöser im Wesentlichen zu unterdrücken, ist es vorzuziehen, symmetrisch die Wellenlänge λ_sig des optischen Signals und die Wellenlänge λ_tri des optischen Auslösers mit Bezug zu der Nulldispersionswellenlänge λ₀ der optischen Faser zuzuteilen, so dass die Gruppenverzögerungen gleich werden.
In diesem Fall gibt es jedoch eine Grenze für den Wellenlängenbereich des betrachteten optischen Signals und eine hohe Zeitauflösung der Größenordnung von Subpicosekunden kann nicht erzielt werden. Genauer genommen, in dem Fall, dass die Mittenwellenlänge λ_sig des betrachteten optischen Signals nahe der Nulldispersionswellenlänge λ₀ ist, können das Abtastlicht und das betrachtete optische Signal nicht voneinander in der oben erwähnten symmetrischen Wellenlängenzuteilung getrennt werden, so dass das Fortlaufen erzeugt wird, um die Zeitauflösung zu begrenzen. Als ein Ergebnis ist ein Wellenlängenband, bei dem die Abtastwellenform nicht genau erhalten werden kann, in der Nähe der Nulldispersionswellenlänge λ₀ vorhanden.
Ferner wird der Einfluss der Gruppengeschwindigkeitsdispersion desto bemerkbarer, je kleiner die Pulsbreite des optischen Auslösers ist, so dass eine Pulsverbreiterung unvermeidlich wird, was die Zeitauflösung begrenzt. Während eine Zeitauflösung von 7 ps in der zuletzt angeführten Literatur berichtet worden ist, ist es schwierig, eine hohe Zeitauflösung der Größenordnung von Subpicosekunden durch dieselbe Ausgestaltung zu erzielen.
Ferner gibt es ein tatsächliches Problem von Schwankungen der Nulldispersionswellenlänge der optischen Faser entlang der Faserlänge. Im Allgemeinen sind die Schwankungen periodisch und bewegen sich in der Größenordnung einiger Nanometer. Als das Ergebnis der Schwankungen ist der Graph der in 2 oder 3 gezeigten Gruppenzeitverzögerung nach rechts oder nach links verschoben. In dem Fall eines Verwendens einer langen optischen Faser für den optischen Pfad für eine Schleife ist die Gruppenzeitverzögerung demgemäß lokal verschoben, was eine Degradation in der Zeitauflösung bewirkt.
In WO 93/03406 ist eine optische Vorrichtung für drei Klemmen basierend auf einem Sagnac-Interferometer offenbart. Steuerpulse werden in die Sagnac-Schleife gekoppelt, die das System von einer Übertragung zu einer Reflexion umschalten. Die Steuerpulse haben vorzugsweise eine von dem Signal unterschiedliche Wellenlänge, was deren Trennung durch geeignete Einrichtungen zum Trennen unterschiedlicher Wellenlängen ermöglicht. Anwendungen sind für ein Signalleiten, eine Unchirped-Puls-Erzeugung, eine Autokorrelations- und Signalabtasten beschrieben.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Wellenform eines optischen Signals bereitzustellen, die gewissenhaft die Wellenform des optischen Signals mit einer hohen Zeitauflösung beobachten können.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Messen der Wellenform eines optischen Signals bereitgestellt mit den Schritten zum: Bereitstellen eines nichtlinearen optischen Schleifenspiegels, der einen ersten optischen Koppler, der einen ersten und einen zweiten optischen Pfad enthält, die miteinander richtungsabhängig gekoppelt sind, einen aus einem nichtlinearen optischen Medium gebildeten optischen Pfad für eine Schleife zum Verbinden des ersten und des zweiten optischen Pfades, und einen zweiten optischen Koppler umfasst, der einen dritten optischen Pfad enthält, der richtungsabhängig mit dem optischen Pfad für eine Schleife gekoppelt ist; Liefern des optischen Signals, dessen Wellenform zu messen ist, in den nichtlinearen optischen Schleifenspiegel von dem ersten optischen Pfad; Liefern eines optischen Auslösers mit einer vorbestimmten Pulsbreite in den nichtlinearen optischen Schleifenspiegel von dem dritten optischen Pfad; Erhalten einer Information über die Wellenform des optischen Signals gemäß einem mit dem optischen Auslöserlicht und dem von dem zweiten optischen Pfad (44) ausgegebenen Licht synchronen Signal; und Setzen der vorbestimmten Pulsbreite gemäß einer erforderlichen Messgenauigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erhalten einer Information einen Schritt zum Konfigurieren einer Wellenformänderung durch eine Intensitätstransferfunktion des nichtlinearen optischen Mediums enthält.
Gemäß diesem Verfahren wird die Pulsbreite des optischen Auslösers gemäß der erforderlichen Messgenauigkeit gesetzt, so dass die Wellenform des betrachteten optischen Signals gewissenhaft mit einer hohen Zeitauflösung beobachtet werden kann.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Messen der Wellenform eines optischen Signals bereitgestellt, mit: einem nichtlinearen optischen Schleifenspiegel, der einen ersten optischen Koppler, der einen ersten und einen zweiten optischen Pfad enthält, die miteinander richtungsabhängig gekoppelt sind, einen aus einem nichtlinearen optischen Medium gebildeten optischen Pfad für eine Schleife zum Verbinden des ersten und des zweiten optischen Pfades, und einen zweiten optischen Koppler umfasst, der einen dritten optischen Pfad enthält, der richtungsabhängig mit dem optischen Pfad für eine Schleife gekoppelt ist; einer Einrichtung zum Liefern des optischen Signals, dessen Wellenform zu messen ist, in den nichtlinearen optischen Schleifenspiegel von dem ersten optischen Pfad; einer Einrichtung zum Liefern eines optischen Auslösers mit einer vorbestimmten Pulsbreite in den nichtlinearen optischen Schleifenspiegel von dem dritten optischen Pfad; einer Einrichtung zum Erhalten einer Information über die Wellenform des optischen Signals gemäß einem Signal synchron mit dem optischen Auslöserlicht und dem von dem zweiten optischen Pfad ausgegebenen Licht; und einer Einrichtung zum Setzen der vorbestimmten Pulsbreite gemäß einer erforderlichen Messgenauigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erhalten einer Information eine Einrichtung zum Konfigurieren einer Wellenformänderung durch eine Intensitätstransferfunktion des nichtlinearen optischen Mediums enthält.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise zum Realisieren derer wird aus einer Studie der folgenden Beschreibung und der angefügten Ansprüche mit Verweis auf die angehängten Zeichnungen, die manche bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zeigen, ersichtlicher werden, und die Erfindung selbst wird daraus am besten verstanden werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen eines Augenmuster-Messverfahrens mit Verwenden einer konventionellen elektrischen Abtastwellenform-Messvorrichtung.
2 ist ein Graph zum Veranschaulichen der Zuteilung der Wellenlängen eines betrachteten optischen Signals und eines optischen Auslösers in dem Fall einer optischen Abtastwellenformmessung mit Verwenden eines Vierwellen-Mischens.
3 ist ein Graph zum Veranschaulichen solch einer Wellenlängenzuteilung in dem Fall einer optischen Abtastwellenformmessung mit Verwenden eines durch einen optischen Auslöser in einer optischen Faser induzierten XPM-Effektes.
4 ist ein Blockdiagramm, das eine erste bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Blockdiagramm, das eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Blockdiagramm, das eine vierte bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine fünfte bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung (System) gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist ein Blockdiagramm, das eine sechste bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung (System) gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Manche bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail beschrieben werden.
Um eine Zeitauflösung von Subpicosekunden zu erzielen, ist die Verwendung eines optischen Auslösers mit einer Pulsbreite von Subpicosekunden erforderlich. Im Allgemeinen ist es schwierig, solch einen Ultrakurzpuls direkt durch einen Laser zu erzeugen. In der vorliegenden Erfindung wird ein Puls mit einer Breite in der Größenordnung von Picosekunden, der üblicherweise einfach erzeugt werden kann, komprimiert, um solch einen Ultrakurzpuls zu erzeugen. Die Pulskomprimierung wird physikalisch durch die folgenden zwei Verfahren durchgeführt.
Das erste Verfahren ist ein ein Soliton nutzendes Verfahren und dieses Verfahren ist in ein Solitonadiabatik-Komprimierungsverfahren und eine Solitonkomprimierung höherer Ordnung klassifiziert. Das Solitonadiabatik-Komprimierungsverfahren nutzt die Tatsache, dass, wenn eine durch den nichtlinearen Effekt dritter Ordnung einer optischen Faser induzierte Eigenphasenmodulation (SPM) in einer Region für eine anormale Dispersion produziert ist, die Dispersion und der nichtlineare Effekt ausgeglichen sind, um eine Eigenlösung, d.h. ein Grundsoliton, zu erzeugen. Die Solitonkomprimierung höherer Ordnung nutzt die Tatsache, dass ein optisches Soliton höherer Ordnung mit einer Leistung höher als die unter einer Grundsoliton-Bedingung sich periodisch mit einer sog. Solitonlänge als eine Periode ändert.
Das Solitonadiabatik-Komprimierungsverfahren erfordert eine spezielle optische Faser (dispersionsabnehmende Faser), die so entworfen ist, dass der Absolutwert einer Gruppengeschwindigkeitsdispersion von einem Eingangsende der Faser in ihrer Längsrichtung abnimmt, und das Prinzip davon ist zum Beispiel in OSA, J. Opt. Soc. Am. B, Vol. 1, Nr. 2, Seiten 139–149, 1984 berichtet worden. Das Prinzip der Solitonkomprimierung höherer Ordnung ist zum Beispiel in OSR, Opt. Lett., Vol. 8, Nr. 5, Seiten 289–291, 1983 beschrieben werden.
Das zweite Verfahren ist ein Verfahren, das die Tatsache nutzt, dass eine SPM im Wesentlichen linear einen Frequenzchirp in einer Region für eine normale Dispersion einer optischen Faser induziert. In diesem Verfahren wird ein Spektrum durch eine Chirpakkumulation verbreitert und der nachfolgend induzierte Frequenzchirp wird kompensiert, um eine Pulskomprimierung durchzuführen. Das Verfahren davon ist in OSA, J. Opt. Soc. Am. B, Vol. 1, Nr. 2, Seiten 139–149, 1984 beschrieben.
Der somit produzierte Subpicosekunden-Ultrakurzpuls verbreitert wahrscheinlich seine Pulsbreite durch den Einfluss der Gruppengeschwindigkeitsdispersion. Die Pulsverbreiterung eines optischen Auslösers aufgrund der Gruppengeschwindigkeitsdispersion ist proportional zu dem Produkt einer Gruppengeschwindigkeitsdispersion bei der Wellenlänge des optischen Auslösers und einer optischen Faserlänge. Ferner ist die Gruppengeschwindigkeitsdispersion proportional zu einer Verstimmungswellenlänge von der Nulldispersionswellenlänge einer optischen Faser. Durch Reduzieren der Länge der optischen Faser soweit wie möglich, kann demgemäß die Pulsverbreiterung vermieden werden und die Messung der Wellenform eines betrachteten optischen Signals kann getätigt werden.
Durch Reduzieren der Länge der optischen Faser können auch Variationen in der Gruppenzeitverzögerung aufgrund von Schwankungen in der Nulldispersionslänge entlang der Faser gleichzeitig reduziert werden. Umgekehrt ist die Wechselwirkungslänge zwischen dem betrachteten optischen Signal und dem optischen Auslöser reduziert, und es ist schwierig, genug Phasenmodulation zu erzeugen, um eine Kreuzkorrelation aufzubauen. Demgemäß ist es nur möglich, eine Abtastwellenform zu erhalten, die nicht eine tatsächliche Bedingung wiedergibt, die im OSNR verschlechtert ist, als ein tatsächliches betrachtetes optisches Signal.
Wie zuvor erwähnt, ist die auf ein betrachtetes optisches Signal durch einen optischen Auslöser gegebene Phasenmodulation Φ als Φ = 2γPL ausgedrückt. Die Bedingung von Φ = π zum optimalen Abtasten kann durch Erhöhen des nichtlinearen Koeffizienten γ einer optischen Faser oder Spitzenleistung P eines optischen Auslösers realisiert werden, in dem Fall, dass die Wechselwirkungslänge L kurz ist. Zum Erhöhen des nichtlinearen Koeffizientens γ ist eine hochgradig nichtlineare optische Faser mit einer hohen Nichtlinearität der optischen Faser effektiv. Es ist von einer HNL-DSF berichtet worden, die eine hohe Nichtlinearität von ungefähr 8-mal der Nichtlinearität einer allgemeinen dispersionsverschobenen Faser (DSF) hat (S. Watanabe et al., „Simultaneous wavelength conversion and optical phase conjugation of 200 Gb/s (5 × 40 Gb/s) WDM signal using a highly nonlinear fiber four-wave mixer", 11th Integrated Optics and Optical Fiber Communications (IOOC)/23rd European Conference on Optical Communications (ECOC '97), Post-deadline paper, TH3A, Seiten 1–4, Edinburgh, 1997).
Ein Erhöhen der Spitzenleistung des optischen Auslösers unter der Bedingung, worin die Sättigungsausgabe eines optischen Verstärkers begrenzt ist, kann durch Absenken einer Wiederholungsfrequenz bewirkt werden. Durch zum Beispiel ein Frequenzteilen eines Taktes, der aus dem betrachteten optischen Signal extrahiert ist, in l/n (n ist eine ganze Zahl größer als 1), um den optischen Auslöser aus dem resultierenden Takt zu erzeugen, kann die Spitzenleistung des optischen Auslösers n-mal zu der des Falles keiner Frequenzteilung erhöht werden.
Im Allgemeinen ist die Intensitätstransferfunktion eines NOLM bezüglich der Intensität eines Eingangslichtes nicht linear, sondern hat eine cos²-Eigenschaft. Demgemäß ist es wünschenswert, diese Eigenschaft zu kalibrieren.
In dem NOLM ist ein erster optischer Koppler erforderlich, um das betrachtete optische Signal in zwei Komponenten zu teilen und die zwei Komponenten dazu zu bringen, miteinander zu interferieren, und ein zweiter optischer Koppler ist erforderlich, um den optischen Auslöser zu einer der zwei Komponenten hinzuzufügen. Jedoch muss nicht jeder dieser optischen Koppler ein spezieller optischer Koppler sein, dessen Kopplungsverhältnis sich gemäß der Wellenlänge ändert.
In 4 ist eine erste bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Eine Pulsqulle 16 erzeugt RZ-Pulse mit einer Wiederholungsfrequenz f₀ (Hz) und einer Wellenlänge λ_s. Die RZ-Pulse werden durch Daten mit einer Übertragungs f₀ (b/s) durch einen Modulator (Mod.) 20 codiert, und die Übertragungsrate der somit codierten RZ-Pulse wird mit N (N ist eine ganze Zahl größer als 1) durch einen optischen Zeittrennungsmultiplexer (OTDM) 22 multipliziert. Somit wird ein betrachtetes optisches Signal für eine Höchstgeschwindigkeit mit einer Übertragungsrate N × f₀ (b/s) erzeugt. Die an den Modulator 20 zu liefernden Daten werden durch Umwandeln eines Taktes mit einer Frequenz f₀ (Hz) von einem Oszillator 24 mittels eines Pulsmustergenerators (PPG) 26 erhalten.
Die Taktausgabe von dem Oszillator 24 wird für die Erzeugung eines optischen Auslösers bzw. Triggers genutzt. Zum Erhöhen der Spitzenleistung des optischen Auslösers wird der von dem Oszillator 24 ausgegebene Takt mit der Frequenz f₀ (Hz) in einen elektrischen Takt mit einer Frequenz f₀/n (Hz) (n ist eine ganze Zahl größer als 1) durch einen Frequenzteiler 28 frequenzgeteilt.
Um nachfolgend Zeitbereiche mit unterschiedlichen Signalwellenformen abzutasten, wird ein Oszillator 30 zum Ausgeben eines Durchlaufsignals mit einer Frequenz Δf (Hz) verwendet. Das Signal von dem Frequenzteiler 28 und das Durchlaufsignal von dem Oszillator 30 werden an einen Frequenzschieber 32 geliefert, um einen Hochfrequenztakt mit einer Frequenz f₀/n – Δf (Hz) zu erzeugen. Ein Modus-verriegelter Laser (MLLD) 34 wird durch diesen Hochfrequenztakt getrieben, um optische Taktpulse mit einer Wellenlänge λ_tri und einer Wiederholungsfrequenz f₀/n – Δf (Hz) zu erhalten.
Zur Abtastmessung mit einer hohen Subpicosekunden-Zeitauflösung werden die von dem Modus-verriegelten Laser 34 ausgegebenen optischen Taktpulse zu Subpicosekunden-Pulsen durch einen Pulskompressor bzw. Pulskomprimierer 36 komprimiert, um einen optischen Auslöser zu erhalten, was es ermöglicht, dass die Zeitbreiten zwischen Abtastpunkten verschmälert sind.
Ein NOLM 40 enthält einen optischen Koppler 46, der optische Pfade 42 und 44 enthält, die richtungsabhängig miteinander gekoppelt sind, einen optischen Pfad für eine Schleife 48 zum Verbinden der optischen Pfade 42 und 44, und einen optischen Koppler 52, der einen optischen Pfad 50 enthält, der richtungsabhängig mit dem optischen Pfad für eine Schleife 48 gekoppelt ist. Der optische Pfad für eine Schleife 48 ist aus einem nichtlinearen optischen Medium (zum Beispiel HNL-DSF) gebildet.
Das betrachtete optische Signal von dem Multiplexer 22 wird in seinem Polarisationszustand durch eine Polarisationssteuereinheit (PC) 54 gesteuert und danach in den NOLM 40 von dem optischen Pfad 42 geliefert. Andererseits wird der optische Auslöser von dem Pulskomprimierer 36 durch einen optischen Verstärker 38 verstärkt, als nächstes in seinem Polarisationszustand durch eine Polarisationssteuereinheit 56 gesteuert, so dass der Polarisationszustand des optischen Auslösers mit dem Polarisationszustand des betrachteten optischen Signals zusammenfällt, und als nächstes in den NOLM 40 von dem optischen Pfad 50 geliefert.
Eine Komponente des betrachteten optischen Signals, die sich entgegensetzt zum Uhrzeigersinn in dem optischen Pfad für eine Schleife 48 ausbreitet, durchläuft eine Phasenmodulation nur, wenn sie sich mit dem optischen Auslöser ausbreitet. Diese Komponente entgegen der Uhrzeigerrichtung des betrachteten optischen Signals wird an den optischen Koppler 46 zurückgegeben und interferiert mit der anderen Komponente des betrachteten optischen Signals, die sich in Uhrzeigerrichtung in dem optischen Pfad für eine Schleife 48 bei dem optischen Koppler 46 ausbreitet. In dieser Interferenz wird die Komponente, die nicht durch den optischen Auslöser einer Phasenmodulation unterzogen ist, von dem Anschluss 42 ausgegeben, und die Komponente, die durch den optischen Auslöser einer Phasenmodulation unterzogen ist, wird von dem Anschluss 44 ausgegeben.
Somit wird die Komponente des betrachteten optischen Signals, das durch den optischen Auslöser abgetastet ist und durch den NOLM 40 geschritten ist, durch ein optisches Bandpassfilter (BPF) 58 mit einer Übertragungsmittenwelle λ_s extrahiert. Eine durch das optische Bandpassfilter 58 geschrittene Komponente wird in ein elektrisches Signal durch einen opto/elektrischen Umwandler (O/E-Wandler) 60 umgewandelt, und als nächstes an einen Signalprozessor 62 geliefert.
Der Signalprozessor 62 konfiguriert eine Wellenformänderung durch die Intensitätstransferfunktion des NOLM 40, und gibt das konfigurierte Ergebnis mittels eines Abtast-Oszillographen 64 aus.
Dem Abtast-Oszillographen 64 wird das Durchlaufsignal von dem Oszillator 30 geliefert, um die Wellenform des betrachteten optischen Signals als ein Augenmuster anzuzeigen. Der Signalprozessor 62 berechnet ferner den Gütefaktor und das OSNR des betrachteten optischen Signals.
Durch Verwenden einer hochgradig nichtlinearen Faser als ein nichtlineares Medium kann eine erforderliche Faserlänge reduziert werden. Zum Beispiel kann durch Verwenden einer HNL-DSF mit einer hohen Nichtlinearität von ungefähr 8-mal der einer allgemeinen dispersionsverschobenen Faser (DSF) die erforderliche Faserlänge auf 1/8 reduziert werden. Als ein Ergebnis kann die Pulsverbreiterung aufgrund einer Gruppengeschwindigkeitsdispersion unterdrückt werden, um dadurch eine hohe Auflösung zu ermöglichen. Zum Beispiel zeigt ein optischer Auslöser mit einer Pulsbreite von 0,3 ps (Bandbreite von ungefähr 10 nm) lediglich eine Pulsverbreiterung von weniger als 15 fs in einer HNL-DSF mit einer Länge von 50 m.
Die Spitzenleistung des optischen Auslösers, die zum effizientesten Abtasten in dem Fall von 50 m für eine Faserlänge erforderlich ist, ist ungefähr 1,5 W, was einfach erhalten werden kann.
In dem Fall, dass die Faserlänge auf ungefähr 50 m reduziert werden kann, können Dispersionsschwankungen entlang der Faser nahezu vernachlässigt werden.
In dem Fall von 50 m für eine Faserlänge ist ferner eine Gruppenzeitverzögerungsdifferenz zwischen dem optischen Auslöser und dem betrachteten optischen Signal sehr klein, ungefähr 0,3 ps im schlimmsten Fall (in dem Fall, dass die Verstimmungswellenlänge 30 nm ist). Demgemäß ist es nicht erforderlich, die Wellenlängen des optischen Auslösers und des betrachteten optischen Signals festzulegen, so dass deren Verstimmungswellenlängen von der Nulldispersionswellenlänge gleich zueinander sind, wie zuvor mit Verweis auf 3 beschrieben. Als ein Ergebnis kann eine Vorrichtung zum Abtasten überaus einfach konstruiert werden.
In 5 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese bevorzugte Ausführungsform ist von der in 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform in dem Durchlaufverfahren für den optischen Auslöser unterschiedlich. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist ein Schaltkreis für eine variable Verzögerung 66 als ein optischer Schaltkreis für eine Raumverzögerung zwischen Modus-verriegelten Laser 34 und dem Pulskomprimierer 36 bereitgestellt, um physikalisch die optische Pfadlänge des optischen Auslösers zu ändern, wodurch die Abtastpunkte in der Wellenform des betrachteten optischen Signals aufeinander folgend durchlaufen werden. Durch Liefern des Triggersignals, das synchron mit dieser Periode von dem Schaltkreis für eine variable Verzögerung 66 ist, an den Abtast-Oszillographen 64, wird das Durchlaufen in dem Abtast-Oszillographen 64 ermöglicht. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform kann der in 4 gezeigte Oszillator 30 eliminiert werden.
6 zeigt eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In dem Fall eines Überwachens der Qualität eines optischen Signals bei einem Empfangsende eines Kommunikationssystems für eine optische Faser gibt es eine Möglichkeit, dass, wenn das Abtasten nicht durch Verwenden eines in Phase mit dem optischen Signal synchronisierten Taktes ausgeführt wird, die Wellenform des optischen Signals nicht genau beobachtet werden kann, weil das über eine lange Distanz übertragene optische Signal zeitliche Schwankungen hat.
In diesem Bezug ist die dritte bevorzugte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass ein Takt gemäß einem übertragenen optischen Signal als das betrachtete optische Signal extrahiert wird.
Das übertragene optische Signal wird durch einen optischen Koppler 68 in ein erstes und ein zweites optisches Signal verzweigt. Das erste optische Signal wird durch die Polarisationssteuereinheit 54 an den NOLM 40 für den Zweck einer Messung einer Abtastwellenform geliefert. Das zweite optische Signal wird an einen Taktrückgewinnungs-(CR) Schaltkreis 70 geliefert und ein resultierender Takt wird an den Frequenzteiler 28 geliefert.
In dem Taktrückgewinnungsschaltkreis 70 wird der Takt durch ein Verfahren zum elektrischen Extrahieren einer Grundfrequenzkomponente (f₀), die aufgrund der Unvollständigkeit beim Zeittrennungsmultiplexen verbleibt, oder ein Verfahren zum Extrahieren mit Verwenden eines optischen Demultiplexverfahrens extrahiert.
Das Prinzip der Messung der Abtastwellenform des Zeittrennungs-gemultiplexten optischen Signals ist dasselbe wie das in der in 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform, so dass die Beschreibung davon hier weggelassen wird.
In 7 ist eine vierte bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Im Allgemeinen ist der Polarisationszustand eines durch eine Übertragungsleitung übertragenen optischen Signals wegen Schwankungen der Übertragungsleitung aufgrund von Umweltveränderungen oder Ähnlichem nicht konstant. Beim Messen der Abtastwellenform des optischen Signals ist es vorzuziehen, eine Polarisationsabhängigkeit zu eliminieren. Bezüglich dessen ist diese bevorzugte Ausführungsform durch die Verwendung eines NOLM 40' gekennzeichnet, der einen speziell entworfenen optischen Pfad für eine Schleife 48' hat. Die restliche Ausgestaltung ist dieselbe wie die der in 6 gezeigten bevorzugten Ausführungsform, und als das Ergebnis kann die in 6 gezeigte Polarisationssteuereinheit 54 eliminiert werden.
Zum Beispiel hat der optische Pfad für eine Schleife 48' solch einen Aufbau, dass eine polarisationsaufrechterhaltende, hochgradig nichtlineare dispersionsverschobene Faser (PM-HNL-DSF) 90° bei ihrem Mittelpunkt gebogen und bei den gegenüberliegenden Enden gespleißt ist. Der Polarisationszustand des durch den optischen Koppler 52 an den optischen Pfad für eine Schleife 48' gelieferten optischen Auslösers ist auf einen linearen Polarisationszustand gesetzt, der um 45° mit Bezug zu der schnellen Achse der PM-HNL-DSF verschoben ist. Durch diese Einstellung kann der optische Auslöser dazu gebracht werden, sowohl auf der schnellen Achse als auch auf der langsamen Achse, die orthogonal zueinander sind, äquivalent zu existieren, wodurch dem betrachteten optischen Signal mit einem beliebigen Polarisationszustand eine Phasenmodulation gegeben wird. Als ein Ergebnis wird ein polarisationsunabhängiges Abtasten ermöglicht.
In 8 ist eine fünfte bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung (System) gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Eine Übertragungsleitung für eine optische Faser 74 ist zwischen einem optischen Übertrager 70 und einem optischer Empfänger 72 verbunden. Eine Vielzahl optischer Verstärker 76 sind entlang der Übertragungsleitung für eine optische Faser 74 angeordnet. Alternativ kann ein einzelner optischer Verstärker 76 bereitgestellt sein.
Der optische Empfänger 72 enthält eine Vorrichtung 80 gemäß der vorliegenden Erfindung und einen Empfangsschaltkreis 82, die beide ein durch die Übertragungsleitung für eine optische Faser 74 übertragenes optisches Signal empfangen.
In dem Fall einer die optischen Verstärker 76 verwendenden Weitübertragung hat das durch die Übertragungsleitung für eine optische Faser 74 übertragene optische Signal in vielen Fällen, wie oben beschrieben, zeitliche Schwankungen. Demgemäß sind die in 6 und 7 gezeigten bevorzugten Ausführungsformen für das in 8 gezeigte System beim Erhalten eines Taktes geeignet, der in Phase mit dem übertragenen optischen Signal synchronisiert ist.
In 9 ist eine sechste bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung (System) gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist ein volloptischer 3R-Regenerator 84 (Zwischenverstärker bei langen Lichtwellenleitern) als eine Signalverarbeitungsvorrichtung in der Übertragungsleitung für eine optische Faser 74 eingefügt, und die vorliegende Erfindung wird zur Überwachung unmittelbar abwärts bzw. nachfolgend des Regenerators 84 angewendet. Das heißt, dass ein optischer Koppler 86 in der Übertragungsleitung für eine optische Faser 74 bei einer Position unmittelbar abwärts bzw. nachfolgend dem Regenerator 84 eingefügt ist, und dass ein durch den optischen Koppler 86 verzweigtes optisches Signal als das betrachtete optische Signal an die Vorrichtung 80 gemäß der vorliegenden Erfindung geliefert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können der Gütefaktor und das OSNR eines optischen Höchstgeschwindigkeitssignals von 100 Gb/s oder mehr leicht gemessen werden. Demgemäß kann die Qualität des von dem volloptischen 3R-Regenerator 84 ausgegebenen optischen Signals immer zeitgerecht überwacht werden.
In dem Stand der Technik erfordert solch ein Überwachen eines Hochgeschwindigkeitssignals, dass ein optisches Signal einmal einem Zeittrennungsmultiplexen unterworfen wird, um ein Niedriggeschwindigkeitssignal zu erhalten, das elektrisch zur elektrischen Messung verarbeitet werden kann. Im Gegensatz dazu sind gemäß der vorliegenden Erfindung eine opto/elektrische Umwandlung und eine elektro/optische Umwandlung nicht erforderlich, so dass ein optisches Signal sehr einfach überwacht werden kann.
Gemäß der wie oben beschriebenen vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Wellenform eines optischen Signals bereitzustellen, die gewissenhaft die Wellenform des optischen Signals mit einer hohen Zeitauflösung beobachten können.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen begrenzt. Der Schutzbereich der Erfindung ist durch die angefügten Ansprüche definiert und sämtliche Änderungen und Modifizierungen, wie sie in den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sind deshalb durch die Erfindung aufzunehmen.

Claims

Verfahren zum Messen der Wellenform eines optischen Signals, mit den Schritten zum: Bereitstellen eines nichtlinearen optischen Schleifenspiegels, der einen ersten optischen Koppler (46), der einen ersten und einen zweiten optischen Pfad (42, 44) enthält, die miteinander richtungsabhängig gekoppelt sind, einen aus einem nichtlinearen optischen Medium gebildeten optischen Pfad für eine Schleife (48) zum Verbinden des ersten und des zweiten optischen Pfades (42, 44), und einen zweiten optischen Koppler (52) umfasst, der einen dritten optischen Pfad (50) enthält, der richtungsabhängig mit dem optischen Pfad für eine Schleife (48) gekoppelt ist; Liefern des optischen Signals, dessen Wellenform gemessen werden soll, in den nichtlinearen optischen Schleifenspiegel von dem ersten optischen Pfad (42); Liefern eines optischen Auslösers mit einer vorbestimmten Pulsbreite in den nichtlinearen optischen Schleifenspiegel von dem dritten optischen Pfad (50); Erhalten einer Information über die Wellenform des optischen Signals gemäß einem mit dem optischen Auslöserlicht und dem von dem zweiten optischen Pfad (44) ausgegebenen Licht synchronen Signal; und Setzen der vorbestimmten Pulsbreite gemäß einer erforderlichen Messgenauigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erhalten einer Information einen Schritt zum Konfigurieren einer Wellenformänderung durch eine Intensitätstransferfunktion des nichtlinearen optischen Mediums enthält.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Setzschritt den Schritt zum Erhalten des optischen Auslösers durch einen Pulskomprimierung umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Pulskomprimierung ein Solitonadiabatik-Verfahren umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Pulskomprimierung eine Solitonkomprimierung einer höheren Ordnung umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Pulskomprimierung ein Verfahren zum Induzieren eines Frequenzchirps in einer Region für eine normale Dispersion einer optischen Faser umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der optische Auslöser einen optischen Takt umfasst, der periodisch An- und Aus-Zustände wiederholt.
Verfahren gemäß Anspruch 6, mit ferner dem Schritt zum Erhalten des optischen Taktes gemäß einer Taktkomponente des optischen Signals.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei der Schritt zum Erhalten des optischen Taktes den Schritt zum Frequenzteilen der Taktkomponente des optischen Signals umfasst.
Vorrichtung zum Messen der Wellenform eines optischen Signals, mit: einem nichtlinearen optischen Schleifenspiegel, der einen ersten optischen Koppler (46), der einen ersten und einen zweiten optischen Pfad (42, 46) enthält, die miteinander richtungsabhängig gekoppelt sind, einen aus einem nichtlinearen optischen Medium gebildeten optischen Pfad für eine Schleife (48) zum Verbinden des ersten und des zweiten optischen Pfades (42, 44), und einen zweiten optischen Koppler (52) umfasst, der einen dritten optischen Pfad (50) enthält, der richtungsabhängig mit dem optischen Pfad für eine Schleife (48) gekoppelt ist; einer Einrichtung zum Liefern des optischen Signals, dessen Wellenform gemessen werden soll, in den nichtlinearen optischen Schleifenspiegel von dem ersten optischen Pfad (42); einer Einrichtung zum Liefern eines optischen Auslösers mit einer vorbestimmten Pulsbreite in den nichtlinearen optischen Schleifenspiegel von dem dritten optischen Pfad (50); einer Einrichtung zum Erhalten einer Information über die Wellenform des optischen Signals gemäß einem mit dem optischen Auslöserlicht und dem von dem zweiten optischen Pfad (44) ausgegebenen Licht synchronen Signal; und einer Einrichtung zum Setzen der vorbestimmten Pulsbreite gemäß einer erforderlichen Messgenauigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erhalten einer Information eine Einrichtung zum Konfigurieren einer Wellenformänderung durch eine Intensitätstransferfunktion des nichtlinearen optischen Mediums enthält.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Setzeinrichtung einen Pulskomprimierer (36) umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei der Pulskomprimierer (36) die Pulsbreite durch ein Solitonadiabatik-Verfahren setzt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei der Pulskomprimierer (36) die Pulsbreite durch eine Solitonkomprimierung einer höheren Ordnung setzt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei der Pulskomprimierer (36) die Pulsbreite durch Induzieren eines Frequenzchirps in einer Region für eine normale Dispersion einer optischen Faser setzt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei der optische Auslöser einen optischen Takt umfasst, der periodisch An- und Aus-Zustände wiederholt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, mit ferner einer Einrichtung zum Erhalten des optischen Taktes gemäß einer Taktkomponente des optischen Signals.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei die Einrichtung zum Erhalten des optischen Taktes die Einrichtung zum Frequenzteilen der Taktkomponente des optischen Signals umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, mit ferner: einer Übertragungsleitung für eine optische Faser (74) zum Übertragen eines optischen Signals; und einer Wellenformmessvorrichtung (80) zum Empfangen des durch die Übertragungsleitung für eine optische Faser (74) übertragenen optischen Signals; wobei die Wellenformmessvorrichtung (80) umfasst: den nichtlinearen optischen Schleifenspiegel; die Einrichtung zum Liefern des optischen Signals; die Einrichtung zum Liefern des optischen Auslösers; die Einrichtung zum Erhalten einer Information; und die Einrichtung zum Setzen der vorbestimmten Pulsbreite.
Vorrichtung gemäß Anspruch 17, mit ferner einem optischen Verstärker (76), der entlang der Übertragungsleitung für eine optische Faser (74) angeordnet ist, zum Verstärken des optischen Signals.
Vorrichtung gemäß Anspruch 17, mit ferner einer Vielzahl optischer Verstärker (76), die entlang der Übertragungsleitung für eine optische Faser (74) angeordnet sind, wobei jeder zum Verstärken des optischen Signals ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, mit ferner: einer Übertragungsleitung für eine optische Faser (74) zum Übertragen eines optischen Signals; einer zweiten Vorrichtung (84), die zusammen mit der Übertragungsleitung für eine optische Faser (74) bereitgestellt ist, zum Verarbeiten des optischen Signals; und einer Wellenformmessvorrichtung (80), die unmittelbar abwärts der zweiten Vorrichtung (84) zum Verarbeiten des optischen Signals bereitgestellt ist; wobei die Wellenformmessvorrichtung umfasst: den nichtlinearen optischen Schleifenspiegel; die Einrichtung zum Liefern des optischen Signals; die Einrichtung zum Liefern des optischen Auslösers; die Einrichtung zum Erhalten einer Information; und die Einrichtung zum Setzen der vorbestimmten Pulsbreite.
Vorrichtung gemäß Anspruch 20, wobei die zweite Vorrichtung (84) zum Verarbeiten des optischen Signals einen optischen Zwischenverstärker umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 20, mit ferner einem optischen Verstärker (76), der entlang der Übertragungsleitung für eine optische Faser (74) angeordnet ist, zum Verstärken des optischen Signals.
Vorrichtung gemäß Anspruch 20, mit ferner einer Vielzahl optischer Verstärker (76), die entlang der Übertragungsleitung für eine optische Faser (74) angeordnet sind, wobei jeder zum Verstärken des optischen Signals ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei: der Schritt zum Liefern des optischen Auslösers einen Schritt zum physikalischen periodischen Ändern einer optischen Pfadlänge des optischen Auslösers enthält; wodurch Abtastpunkte in der Wellenform des optischen Signals sequentiell durchlaufen werden; und der Schritt zum Erhalten einer Information die Information über die Wellenform des optischen Signals gemäß dem mit der Periode der Lichtausgabe von dem zweiten optischen Pfad synchronen, optischen Auslöserlicht erhält.