DE69432850T2

DE69432850T2 - Optischer Wellenlängenmultiplexer hoher Dichte

Info

Publication number: DE69432850T2
Application number: DE69432850T
Authority: DE
Inventors: Wayne H. Rumson Knox; David A.B. Fair Haven Miller; Martin C. Fair Haven Nuss
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1994-11-02
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2014-11-03
Also published as: EP0654917B1; CA2132559A1; US5526155A; CA2132559C; DE69432850D1; EP0654917A3; JPH07212346A; EP0654917A2; JP2679953B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft optische Wellenlängenmultiplexer und Verfahren zum Wellenlängenmultiplexen optischer Signale.
Die Übertragungskapazität optischer Kommunikationssysteme wird zur Zeit durch die Modulationsbandbreite der optischen Quelle begrenzt. Obwohl Lichtwellenleiter eine sehr große Übertragungsbandbreite in der Größenordnung von 10 bis 20 THz aufweisen, sind die über den Lichtwellenleiter übertragenen Systemdatenraten zur Zeit für Einkanal-Kommunikation unter Verwendung typischer optischer Quellen, wie zum Beispiel DFB-Laser (distributed feedback) mit Wellenlängenabstimmung, auf etwa 2,5 Gbit/s beschränkt. Das Wellenlängenmultiplexverfahren (WDM) vergrößert im allgemeinen die Kapazität des optischen Systems durch gleichzeitiges Übertragen von Daten auf mehreren optischen Trägersignalen mit verschiedenen Wellenlängen. Mit gleichzeitiger Datenübertragung auf jedem Kanal wird die Gesamtsystemkapazität um einen der Anzahl verschiedener Wellenlängenkanäle äquivalenten Faktor vergrößert.
Der Ausdruck „WDM-System" soll hier allgemein ein System bedeuten, das gleichzeitig Daten auf mehreren Wellenlängenkanälen übertragen kann. Andere optische Systeme können eine einzige optische Quelle verwenden, um Daten über mehrere verschiedene Wellenlängenkanäle zu verschiedenen Zeiten zu übertragen. Da gewöhnlich zu einem gegebenen Zeitpunkt nur ein einziges Kanalsignal in diesen anderen Systemen übertragen wird, wird die Gesamtsystemkapazität im Bezug auf die eines Einkanalsystems nicht vergrößert. Obwohl bestimmte optische Quellen über eine große Bandbreite hinweg abgestimmt werden können, so daß die einzige Quelle zum Übertragen auf mehreren Wellenlängenkanälen verwendet werden könnte, begrenzt die Modulationsbandbreite der Quelle immer noch die gesamte übertragende Datenrate.
Vorbekannte WDM-Systeme, die gleichzeitig auf mehreren Kanälen Datensignale senden, enthalten deshalb im allgemeinen für jeden Kanal eine getrennte optische Signalquelle. Zum Beispiel kann in einem WDM-System ein Array von Laserdiodensignalquellen verwendet werden, wobei jede Laserdiodenquelle einzeln durch einen verschiedenen Datenstrom moduliert wird. Die von dem Laserdiodenarray erzeugten modulierten optischen Trägersignalwellenlängen sind in der Bandbreite des Lichtwellenleiters in der Regel gleichmäßig beabstandet. Die einzeln modulierten Kanalsignale können in einem optischen Koppler oder Kombinierer kombiniert und dann einem Ende eines Lichtwellenleiterübertragungswegs zugeführt werden. Am anderen Ende des Lichtwellenleiters wird im allgemeinen für jeden der Wellenlängenkanäle ein getrennter optischer Empfänger verwendet. Jeder Empfänger enthält in der Regel ein auf eine bestimmte Kanalsignalträgerwellenlänge abgestimmtes Eingangsfilter und einen Fotodetektor zum Demodulieren des Trägersignals, um den ursprünglichen Datenstrom wiederherzustellen.
Trotz der durch WDM-Systeme bereitgestellten wesentlich höheren Lichtwellenleiterbandbreitenausnutzung müssen mehrere große Probleme überwunden werden, wenn diese Systeme kommerziell praktikabel werden sollen. Zum Beispiel erfordert jede optische Quelle in der Regel eine aktive Stabilisierung, um Übersprechen oder Überlappung zwischen benachbarten Kanalsignalen zu verhindern. Zur Zeit verfügbare Systeme werden gewöhnlich sowohl im Sender als auch im Empfänger aktiv stabilisiert. Zusätzliche Systemhardware und Verarbeitung kann erforderlich sein, um jede Kanalquelle unabhängig zu stabilisieren.
Ein anderes Problem bei bestehenden WDM-Systemen ist die Auswirkung der chromatischen Dispersion. In Lichtwellenleitern bewirkt die Dispersion zum Beispiel, daß sich optische Kanalsignale mit verschiedenen Wellenlängen mit verschiedenen Geschwindigkeiten durch den Lichtwellenleiter ausbreiten. Folglich erfahren die auf die verschiedenen Trägerwellenlängen auf modulierten Datenströme relative Zeitverzögerungen und es ist deshalb schwierig, die Systemsynchronisation aufrechtzuerhalten. Zu bekannten Dispersionskompensationstechniken gehört das Plazieren von Lichtwellenleiterabschnitten mit einer versetzenden Dispersionskurve in dem Faserübertragungsweg. Diese statische Kompensation kann die Dispersion in Systemen, bei denen jedes Kanalsignal dieselbe Distanz zurücklegt, mildern. Zur Zeit verfügbare Techniken können jedoch zum Beispiel in einem praktischen optischen Netzwerk, in dem jedes der Kanalsignale eine verschiedene Länge Faser durchquert haben kann, keine adäquate Dispersionskompensation bereitstellen.
Die Anzahl möglicher Kanäle in vorbekannten WDM-Systemen kann bei bestimmten praktischen Implementierungen begrenzt sein. Zum Beispiel begrenzt die Komplexität einzeln stabilisierter Laserdiodenquellen praktische Laserdiodenarrays auf etwa 10 bis 20 Dioden. Außerdem können die hochwirksamen zur Zeit erhältlichen photonischen integrierten Schaltungen nur mit etwa vier Laserquellen auf einem einzigen Chip ausgebildet werden. Gehäuse- und Quellenkomplexitätseinschränkungen stellen deshalb bei derzeitigen Mehrquellen-WDM-Systemen ein signifikantes Problem dar. Die Komplexität jeder Quelle vergrößert außerdem wesentlich die Gesamtkosten des optischen Systems. Obwohl eine große Anzahl von Quellen im Prinzip eine große Anzahl von Kanälen ermöglichen kann, begrenzen diese praktischen Probleme zur Zeit die Kanaldicht von WDM-Systemen auf etwa 20 Kanäle oder weniger.
Die obigen Probleme begrenzen die Benutzung von bandbreiteneffizienten WDM-Techniken in vielen Anwendungen. Zum Beispiel können optische Verbindungen zwischen elektronischen Schaltungen mehrere Vorteile liefern, darunter geringere Kosten, bessere Flexibilität, Beseitigung von Masseschleifen, verringertes Übersprechen, weniger Verlustleistung und eine verbesserte Signal/Rausch-Leistungsfähigkeit. Bei optischen Verbindungen kommen in der Regel jedoch sehr viele verschiedene Datensignale ins Spiel, die jeweils auf ein anderes Kanalsignal aufmoduliert werden müssen. Die verschiedenen Kanalsignale können dann durch ein optisches Übertragungsmedium zu einer anderen elektronischen Schaltung geleitet werden und werden dort einzeln detektiert und zur weiteren Verarbeitung in elektrische Signale umgewandelt. Für jedes zu verbindende schnelle Datensignal ist im allgemeinen eine getrennte optische Quelle erforderlich. Höchst integrierte Schaltungen (VLSI), bei denen möglicherweise hundert oder mehr schnelle Signalleitungen verbunden werden müssen, würden deshalb eine zu große Anzahl von Quellen benötigen, um WDM-Verbindungen benutzen zu können.
Obwohl das Multiplexen im Zeitbereich (TDM) mehrerer Signalleitungen mit niedrigerer Datenrate zu einer einzigen schnellen Datenleitung die Gesamtzahl von für WDM-Verbindungen erforderlichen Quellen verringern könnte, werden gewöhnlich schnelle elektronische Multiplexer benötigt, um diese Funktion auszuführen. In modernen VLSI-Schaltungen für hohe Datenraten erlauben Bandbreitenbegrenzungen der optischen Quellen im allgemeinen ein TDM von nur einigen wenigen Datensignalleitungen für jede Quelle. Außerdem können sich Taktversetzungsprobleme ergeben, da es durch die Dispersion dazu kommt, daß sich jede optische Kanalwellenlänge mit einer verschiedenen Geschwindigkeit durch einen Lichtwellenleiter ausbreitet. Es ist deshalb schwierig, durch Verwendung zur Zeit erhältlicher WDM-Techniken die wesentlichen Vorteile optischer Verbindungen zu erhalten.
US-A-3,920,983 beschreibt ein System des WDM-Typs, das einen im Dauer-Modus betriebenen Mehrwellenlängen-Dye-Laser verwendet. Die spektrale Breite des Laserstrahls hängt von der Struktur seines Resonators ab, der durch Spiegelabstand definiert wird. Der Laserstrahl wird in mehrere optische Trägerstrahlen aufgeteilt, die jeweils ihre eigene diskrete Mittenträgerfrequenz aufweisen. Jeder Träger wird dann separat moduliert. Alle modulierten Strahlen werden dann wieder kombiniert und zu einem Empfänger gesendet.
US-A-3,873,825 beschreibt ein WDM-System, das eine Breitband-Strahlungsimpulsquelle verwendet. Ein modenverriegelter Laser erzeugt Pikosekundenimpulse, die durch ein Raman-Umsetzungsmedium geleitet werden, in dem sich eine Vielfalt von Stokes- und Anti-Stokes-Frequenztransitionen ergibt. Der austretende „weiße" Impuls enthält ein virtuelles Kontinuum von Wellenlängen, die zu einer Reihe von „Komponenten"-Impulsen aufgeteilt werden. Komponentenimpulse werden dann moduliert, um eine Kommunikationsfunktion bereitzustellen. Durch den hohen mittleren Impulsleistungspegel, der von diesem Laser erfordert wird, wird er leider für die Verwendung in typischen WDM-Systemen ungeeignet.
Wie aus dem Obigen hervorgeht, wird ein effizientes WDM einer großen Anzahl gleichzeitig übertragener optischer Signale unter Verwendung nur einer einzigen optischen Welle benötigt, so daß die wesentlichen Kosten-, Komplexitäts-, Stabilisierungs- und Dispersionskompensationsprobleme des Stands der Technik vermieden werden und die Verwendung von WDM mit hoher Dichte in Anwendungen wie zum Beispiel optischen Verbindungen und optischen Kommunikationsnetzen möglich wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein optischer Wellenlängenmultiplexer nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren nach Anspruch 11 bereitgestellt.
Die vorliegende Erfindung liefert eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines optischen Signals mit Wellenlängenmultiplex (WDM), mit mehreren gleichzeitig übertragenen Kanalsignalen unter Verwendung einer einzigen optischen Quelle. Der optische Wellenlängenmultiplexer der vorliegenden Erfindung enthält eine optische Quelle, die ein optisches Impulssignal mit einem breiten Frequenzspektrum liefert, das zum Beispiel mehrere Longitudinalmoden der Quelle enthält. Ein Wellenlängenverzweiger trennt das Impulssignalspektrum in mehrere Kanalsignale auf, die jeweils durch ein verschiedenes zeitveränderliches Datenstrom- oder Informationssignal getrennt und gleichzeitig moduliert werden können. Zum Beispiel kann jedes Kanalsignal mehrere der Moden der Quelle enthalten. Die getrennt modulierten Kanalsignale werden in einem Wellenlängenkombinierer wieder kombiniert, um ein optisches Signal mit Wellenlängenmultiplex bereitzustellen. Man kann also mit einer einzigen optischen Quelle eine hohe Dichte gemultiplexter gleichzeitig übertragener optischer Kanalsignale erzeugen.
Es kann eine optische Quelle mit einer Femtosekunden-Ausgangsimpulsdauer verwendet werden, so daß aus dem Impulsspektrum hundert oder mehr Kanalsignale erzeugt werden können, wobei jedes Kanalsignal in der Regel viele verschiedene Longitudinalmoden der optischen Quelle enthält. Außerdem können andere Arten von optischen Impulssignalen zur Erzeugung entsprechender Kanalsignale in einer gegebenen WDM-Anwendung verwendet werden.
Zur optischen Verbindung schneller elektronischer Schaltungen kann man ein optisches Einquellen-WDM verwenden. Zum Beispiel könnte eine erste Schaltung eine Anzahl optischer Modulatoren enthalten, die die einzelnen Kanalsignale von einem Wellenlängenverzweiger empfangen und jedes Kanalsignal separat mit einem Datensignal der ersten Schaltung modulieren. Wiederum dient ein Wellenlängenkombinierer dazu, die getrennt modulierten Kanalsignale wieder zu kombinieren. Die wieder kombinierten Kanalsignale erreichen durch ein optisches Übertragungsmedium, wie zum Beispiel Lichtwellenleiter oder den leeren Raum, eine zweite elektronische Schaltung. Die zweite Schaltung enthält optische Detektoren zum Demodulieren der ankommenden Kanalsignale, um die Datensignale der ersten Schaltung wieder herzustellen, die dann entsprechenden Punkten auf der zweiten Schaltung zugeführt werden. Die vorliegende Erfindung gewährleistet somit eine gleichzeitige optische Verbindung mehrerer schneller Datensignale von elektronischen Schaltungen unter Verwendung nur einer einzigen optischen Quelle.
Es wird ein Verfahren zum hochdichten optischen Wellenlängenmultiplexen bereitgestellt, das die Ausrichtung von Kanalsignalwellenlängen und die Kompensation der chromatischen Dispersion in dem Übertragungsmedium ermöglicht. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: Bereitstellen eines optischen Impulssignals; Verzweigen eines Spektrums des optischen Impulssignals in mehrere Kanalsignale; separates Modulieren mindestens eines der Kanalsignale; Rekombinieren der Kanalsignale in einem Wellenlängenkombinierer, um ein wellenlängengemultiplextes optisches Signal bereitzustellen; und Einstellen einer Position des Wellenlängenverzweigers, des Wellenlängenkombinierers oder des Modulators oder mehrerer dieser Elemente, bis ein gewünschter Leistungspegel in einer Oberschwingung des rekombinierten Signals in einem Detektor für optische Oberschwingungen erkannt wird. Um Kanalsignalwellenlängen auszurichten, wird die Position des Verzweigers, des Kombinierers oder des Modulators in einer Richtung eingestellt, die im wesentlichen auf der Signalausbreitungsrichtung des optischen Kanals senkrecht steht, während auf jedes der Kanalsignale ein verschiedenes Bit eines Pseudezufallscodes aufmoduliert wird. Um chromatische Dispersion in dem Übertragungsmedium zu kompensieren, wird die Position des Verzweigers, des Kombinierers oder des Modulators in einer Richtung eingestellt, die im wesentlichen parallel zu der Signalausbreitungsrichtung des optischen Kanals steht, während auf jedes der Kanalsignale ein Konstantpegelsignal aufmoduliert wird.
Als ein Merkmal der vorliegenden Erfindung kann man eine große Anzahl gleichzeitig übertragener optischer Kanalsignale unter Verwendung nur einer einzigen optischen Quelle wellenlängenmultiplexen. Ein wesentlich größerer Teil der Übertragungsbandbreite eines optischen Mediums, wie zum Beispiel eines Lichtwellenleiters, kann nun effizient ausgenutzt werden. Die beträchtlichen Kosten und die beträchtliche Komplexität, die bestehenden WDM-Systemen zugeordnet ist, wird vermieden. Es ist nicht mehr notwendig, eine große Anzahl verschiedener optischer Quellen abzustimmen und zu stabilisieren, um die von WDM bereitgestellte breite Übertragungsbandbreite auszunutzen.
Als ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung wird durch hochdichtes Einquellen-WDM eine feste Phasenbeziehung zwischen den Kanalsignalen verschiedener Wellenlänge des WDM-Signals aufrechterhalten. Folglich ist es möglich, eine effiziente Kanalstabilisierung und Dispersionskompensation an dem WDM-Signal durchzuführen. Die vorliegende Erfindung liefert somit Techniken zur Vermeidung wesentlicher Probleme von bestehenden WDM-Systemen.
Als ein zusätzliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das hochdicht Einquellen-WDM bei bestimmten Anwendungen oder Implementierungen nicht mehr impraktikabel. Da nur eine einzige optische Quelle verwendet wird, kann die vorliegende Erfindung zum Beispiel ohne weiteres als eine photonische integrierte Schaltung implementiert werden. Außerdem eignet sich die Erfindung zur Verwendung in vielfältigen Anwendungen, darunter zum Beispiel optische Verbindungen und optische Kommunikationsnetze.
Die oben besprochenen Merkmale sowie zusätzliche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei Durchsicht der folgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen besser deutlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1(a) ist ein beispielhaftes Frequenzspektrum eines optischen Impulssignals.
1(b) ist eine ausführlichere Ansicht eines beispielhaften Teils des Spektrums in 1(a), wobei mehrere optische Kanalsignale dargestellt sind.
2 ist ein Blockschaltbild eines die vorliegende Erfindung realisierenden optischen Einquellen-Wellenlängenmultiplexers.
3 ist ein Blockschaltbild der Verwendung eines optischen Einquellen-Wellenlängenmultiplexers in einer optischen Verbindungsanwendung.
4(a) ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften optischen Kommunikationsnetzes, in dem ein optischer Einquellen-WDM der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
4(b) ist ein Blockschaltbild eines weiteren beispielhaften optischen Kommunikationsnetzes, in dem ein optischer Einquellen-WDM der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
5(a) ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften Benutzerknotens in einem optischen Einquellen-WDM-Kommunikationsnetz.
5(b) ist ein Blockschaltbild eines weiteren beispielhaften Benutzerknotens bei einer optischen Einquellen-WDM-Kommunikation.
6 ist ein Blockschaltbild eines Benutzerknotens eines optischen WDM-Netzwerks mit der Möglichkeit der Dispersionskompensation und Kanalausrichtung.
Ausführliche Beschreibung
Die vorliegende Erfindung liefert einen optischen Einquellen-Wellenlängenmultiplexer (WDM), der sich zur Verwendung in vielfältigen optischen Anwendungen eignet. Die vorliegende Erfindung vermindert wesentlich die Notwendigkeit mehrerer optischer Quellen in Breitband-WDM-Systemen und behandelt die Probleme der Kanalausrichtung und Dispersionskompensation des Stands der Technik. Obwohl die folgende Beschreibung hauptsächlich zwei bestimmte optische Anwendungen betrifft, nämlich optische Verbindungen und optische Netzwerke, versteht sich, daß die vorliegende Erfindung auch auf andere optische Anwendungen anwendbar ist.
1(a) zeigt ein beispielhaftes Frequenzspektrum 7 eines optischen Impulssignals. Es sollte beachtet werden, daß die Begriffe Frequenz und Wellenlänge hier wechselweise verwendet werden und sich auf optische Signalspektren beziehen. Das optische Spektrum von 1(a) ist teilweise über die Frequenz gezeigt, da zukünftige CCITT-Standards für WDM-Systeme einen Kanalsignalfrequenzabstand von zum Beispiel einem Abstand von 50 GHz oder 100 GHz zwischen den Mittenfrequenzen benachbarter Kanäle spezifizieren können. Wie bereits erwähnt, beträgt die Bandbreite eines faseroptischen Übertragungsweges etwa 10 bis 20 THz. Eine einzige optische Quelle hat im allgemeinen jedoch eine Modulationsbandbreite von nur etwa 2,5 GHz. Durch Multiplexen mehrerer kontinuierlich modulierter optischer Signale jeweils mit einer Modulationsbandbreite von etwa 2,5 GHz auf einem einzigen Lichtwellenleiter kann ein wesentlich größerer Teil der verfügbaren Lichtwellenleiterbandbreite verwendet werden. Bei herkömmlichen WDM werden mehrere verschiede optische Kanalsignale verwendet, die jeweils in der Regel eine verschiedene Trägerwellenlänge aufweisen. Die modulierten Kanalsignale nehmen zusammen eine größere Bandbreite in Anspruch und nutzen deshalb die verfügbare Lichtwellenleiterbandbreite besser aus.
Die spektrale Bandbreite eines WDM-Systems kann zum Beispiel durch den Frequenzbereich f₁ bis f₂ in 1(a) dargestellt werden. Wie bereits besprochen erfordert eine vergrößerte Bandbreitenausnutzung unter Verwendung bekannter WDM-Techniken in der Regel jedoch mehrere einzeln abgestimmte und stabilisierte optische Quellen. Durch praktische Einschränkungen wird die Anzahl optischer Signalquellen, die jeweils eine Modulationsbandbreite von etwa 2,5 GHZ aufweisen, auf etwa 20 und deshalb die gesamte erzielbare WDM-Bandbreite auf etwa 60 GHz beschränkt. Die vorliegende Erfindung verwendet jedoch eine einzige optische Signalquelle mit großer Bandbreite zur Bereitstellung mehrerer WDM-Kanalsignale. Die Bandbreite eines optischen Impulssignals ist im allgemeinen umgekehrt proportional zu der Impulsdauer. Eine optische Signalquelle, die eine Folge kurzer optischer Impulse liefert, hat zum Beispiel ein Frequenzspektrum mit großer Bandbreite. Wenn die Impulsdauer etwa 100 Femtosekunden (100 × 10^–15 Sekunden) beträgt, dann ist die Breite eines benutzbaren Teils des Frequenzspektrums 7 in 1(a), gemessen von den Frequenzen f₁ bis f₂, etwa 3 THz. Obwohl das beispielhafte Frequenzspektrum 7 von 1(a) als ein kontinuierliches Spektrum gezeigt ist, besteht das Spektrum tatsächlich aus vielen verschiedenen Wellenlängenkomponenten oder diskreten Longitudinalmoden der optischen Quelle. Bei einem typischen optischen Impulssignal werden diese Longitudinalmoden amplitudenmäßig für Frequenzen unter f1 oder über f2 reduziert. Da es gewöhnlich erwünscht ist, in den für Kanalsignale verwendeten Teilen des Impulssignalspektrums eine signifikante optische Signalleistung zu haben, ist möglicherweise nur ein Teil des Gesamtspektrums 7, wie zum Beispiel der Bereich von f₁ bis f₂, bei einer gegebenen Anwendung nützlich. Es versteht sich, daß die Form des Frequenzspektrums 7 zur Veranschaulichung vereinfacht wurde, und daß die tatsächliche Form des Signalspektrums des optischen Impulses abhängig von verschiedenen Signaleigenschaften sehr unterschiedlich sein kann.
1(b) ist eine ausführlichere Darstellung eines beispielhaften Teils 8 des Impulssignalspektrums 7 in 1(a), aufgetrennt in mehrere Kanalsignale. Der Teil 8 des Impulssignalspektrums 7 liegt in dem Frequenzbereich f₁ bis f₂ und enthält eine Anzahl verschiedener Kanalsignale 9. Die Kanalsignale 9 werden wie gezeigt aufgetrennt, indem zum Beispiel das optische Impulssignal mit dem Spektrum von 1(a) auf später ausführlicher zu beschreibende Weise durch einen Wellenlängenverzweiger geleitet wird. Wie oben enthält das Spektrum 7 eine große Anzahl diskreter Longitudinalmoden. Durch Leiten des Impulssignals durch einen Wellenlängenverzweiger, wie zum Beispiel ein Beugungsgitter, können die Longitudinalmoden in dem Spektralteil 8 in mehrere Kanalsignale 9 aufgetrennt werden. Jedes Kanalsignal 9 enthält in der Regel viele verschiedene Longitudinalmoden der Quelle. Ein Kanalsignal könnte jedoch weniger Longitudinalmoden aufweisen, wenn zum Beispiel eine Quelle mit hoher Wiederholungsrate verwendet wird, da die Moden dann frequenzmäßig weiter beabstandet sind. Ein Kanalsignal besteht deshalb nicht aus einer vorbestimmten Menge von Quellen-Longitudinalmoden, sondern ist statt dessen ein Teil des Spektrums, der durch einen Wellenlängenverzweiger aufgetrennt wird und zum Beispiel auf einen bestimmten Kanalmodulator auftrifft.
2 ist ein Blockschaltbild eines die vorliegende Erfindung realisierenden beispielhaften optischen Einquellen-Wellenlängenmultiplexers 10, der sich zur Verwendung in vielfältigen optischen Anwendungen eignet. Der Multiplexer 10 enthält eine optische Quelle 11, die an ihrem Ausgang ein optisches Impulssignal 12 liefert. Die optische Quelle 11 kann zum Beispiel ein gepulster oder ein modenverriegelter Laser sein. Das optische Impulssignal kann eine Folge optischer Impulse enthalten, wobei die optischen Impulse eine bestimmte Impulsform aufweisen. Es können vielfältige verschiedene Impulsformen verwendet werden, darunter zum Beispiel eine Gaussche-Impulsform oder eine sekanten-hyperbolische Impulsform. Die optischen Impulse in dem beispielhaften optischen Impulssignal werden in der Regel mit einer bestimmten Impulswiederholungsrate wiederholt. Die für eine gegebene Anwendung erforderliche Impulswiederholungsrate kann stark unterschiedlich sein und kann zum Beispiel zwischen etwa 100 MHz und 2,5 GHz liegen. Es könnten auch andere Impulswiederholungsraten bis zu 350 GHz oder mehr verwendet werden. Die Impulsdauer kann verändert werden, um ein Frequenzspektrum zu erhalten, das eine erwünschte Anzahl von Kanalsignalen bereitstellen kann. Wie später erläutert werden wird, hängt die Anzahl von Kanälen, in die das Impulsfrequenzspektrum aufgeteilt werden kann, von der Breite des Spektrums ab. Obwohl für viele Anwendungen, die eine große Anzahl oder Dichte von Kanalsignalen erfordern, Impulsdauern im Bereich von Sub-Pikosekunden bevorzugt werden, kann man auch Impulsdauern von mehr als 1,0 Pikosekunden verwenden.
Das optische Impulssignal wird über einen Strahlabnahmespiegel 14 geführt. Der Strahlabnahmespiegel ist so angeordnet, daß ein optisches Signal aus der Quelle 11 unreflektiert an einem Rand des Spiegels vorbeikommt, aber ein optisches Signal, das in Richtung der Quelle 11 zurückkehrt, durch den Spiegel abgenommen und in eine von der Quelle wegweisende Richtung reflektiert werden kann. Die Verwendung des Abnahmespiegels 14 minimiert optische Signalverluste. Bei Anwendungen, in denen ein zusätzlicher optischer Signalverlust akzeptabel ist, könnte anstelle des Abnahmespiegels 14 ein Strahlverzweiger verwendet werden. Ein Teil 16 des Impulssignals 12 aus dem Abnahmespiegel 14 fällt auf einem Wellenlängenverzweiger 18 ein, der das Impulssignalspektrum in mehrere Kanalsignale aufteilt. Der Wellenlängenverzweiger kann ein Beugungsgitter oder ein anderer geeigneter Wellenlängenverzweiger sein, wie zum Beispiel ein Wellenlängenrouter von Dragone. Der Router von Dragone wird zum Beispiel in C. Dragone, „An N × N Optical Multiplexer using a Planar Arrangement of Two Star Couplers", IEEE Photonics Technology Letters, Band 3, Nr. 9, S. 812-815, September 1991, beschrieben. Die einzelnen Kanalsignale oder Teile des Impulssignalspektrums werden von dem Beugungsgitter 18 reflektiert. Die von den beiden beispielhaften Kanalsignalen 20, 22 zurückgelegten Wege sind in 2 gezeigt. Die Kanalsignale können dann auf beliebige, von einer bestimmten Anwendung erforderte Weise getrennt verarbeitet werden.
Bei der gezeigten beispielhaften Ausführungsform werden die Kanalsignale durch eine Linse 24 auf einem Modulatorarray 26 fokussiert und werden dann durch Modulieren jedes auf dem Modulatorarray 26 einfallenden Kanalsignals zum Beispiel mit einem Datensignal aus einer elektronischen Schaltung 28 getrennt verarbeitet. Das Modulatorarray 26 enthält mehrere einzelne Kanalsignalmodulatoren 27, die Reflektionsmoden-Quantenmuldenmodulatoren sein können. Es könnten auch andere Arten von Modulatoren verwendet werden, darunter zum Beispiel elektrooptische oder akustooptische Modulatoren. Jedes der Kanalsignale fällt auf einen Modulator 27 in dem Array 26 ein. Die Schaltung 28 führt den Modulatoren 27 entlang den Leitungen 29 ein oder mehrere Datensignale zu. Die Datensignale auf den Leitungen 29 können schnelle elektrische Signale mit Datenraten von bis zu 2,5 Gbit/s oder mehr, oder andere Arten von digitalen oder analogen Signalen aus der Schaltung 28 sein. Die Datensignale sind im allgemeinen zeitveränderliche Signale, obwohl auch verschiedene konstante Signalpegel in einer gegebenen Anwendung als Datensignale verwendet werden können. Die maximale WDM-Systemdatenkapazität erhält man jedoch durch Verwendung von Datensignalen, die sich mit der höchsten von jedem Kanalsignal unterstützten Datenrate ändern.
Die Datensignale auf den Leitungen 29 werden in dem Modulatorarray 26 auf die verschiedenen Kanalsignale aufmoduliert. Die beispielhaften Modulatoren 27 des Arrays 26 arbeiten im Reflektionsmodus. Bei einem Reflektionsmodus-Modulator wird das auf jedem Modulator 27 einfallende Kanalsignal durch ein Datensignal moduliert und dann in Richtung der Linse 24 zurück aus dem Modulator heraus reflektiert. Die Linse 24 fokussiert die verschiedenen Kanalsignale auf das Beugungsgitter 18, das die Kanalsignale zu einem einzigen optischen WDM-Signal wieder kombiniert. Das WDM-Signal enthält mehrere getrennt modulierte Kanalsignale, wobei jedes Kanalsignal in der Regel viele Longitudinalmoden der optischen Impulssignalquelle enthält. Das WDM-Signal verläuft aus dem Beugungsgitter 18 zurück in Richtung des Abnahmespiegels 14 und wird dort reflektiert und breitet sich entlang dem Weg 30 in Richtung der Linse 32 aus. Damit der Abnahmespiegel 14 das von dem Gitter 18 zurückkehrende optische WDM-Signal reflektiert, während das unmodulierte optische Impulssignal aus der Quelle 11 unreflektiert über dem Spiegel vorbeiläuft, kann es notwendig sein, das Gitter 18 oder das Array 26 zu neigen, so daß das WDM-Signal auf einem Weg in Richtung der Quelle 11 zurückkehrt, der unter dem von dem unmodulierten Impuls genommenen liegt. Die Linse 32 fokussiert das reflektierte WDM-Signal auf ein optisches Übertragungsmedium 34, das leerer Raum, ein Lichtwellenleiter oder eine andere Art von Wellenleiter, wie zum Beispiel ein Polymerwellenleiter, sein kann. Der Multiplexer 10 von 2 liefert deshalb unter Verwendung nur einer einzigen optischen Quelle 11 ein optisches Mehrkanal-WDM-Signal. Das WDM-Signal aus der Linse 32 kann in vielfältigen optischen Anwendungen verwendet werden, darunter optische Verbindungen und optische Kommunikationsnetze.
Bei der beispielhaften Ausführungsform von 2 wird ein Reflektionsmoden-Modulator verwendet, und somit kann ein einziges Beugungsgitter 18 sowohl als Wellenlängenverzweiger als auch Wellenlängenkombinierer dienen. Die modulierten Kanalsignale werden durch das Reflektionsmoden-Modulatorarray 27 zu dem Gitter 18 zurück reflektiert und das Gitter 18 kombiniert die modulierten Kanalsignale dann wieder zu einem einzigen optischen Signal, das entlang einem Lichtwellenleiter ausgebreitet werden kann. Wie bereits erwähnt, können auch andere Arten von Modulatoren, darunter nichtreflektierende Modulatoren, verwendet werden. Bei einem nichtreflektierenden Modulator kann nach dem Modulatorarray ein getrennter Wellenlängenkombinierer verwendet werden, um die modulierten Kanalsignale des optischen WDM-Signals wieder zu kombinieren.
Bei einer optischen Verbindungsanwendung kann es erwünscht sein, die Datensignale aus einer ersten Schaltung, wie zum Beispiel der Schaltung 28 in 2, mit einer anderen Schaltung zu verbinden. Zum Beispiel kann die erste Schaltung einen Signalgenerator enthalten, der einer anderen Schaltung Zeitsteuerungssignale zuführt. Die Schaltungen können zum Beispiel elektronische Silizium- oder Galliumarsenidschaltungen sein, die mit hohen Signalgeschwindigkeiten arbeiten. Die vorbekannte Verbindung schneller elektronischer Schaltungen würde in der Regel eine direkte elektrische Verbindung verwenden, wobei zum Beispiel schnelles Koaxialkabel benutzt wird. Wie bereits erwähnt, können direkte elektrische Verbindungen jedoch eine Anzahl von Problemen hervorrufen, darunter hohe Kosten, Unflexibilität, Masseschleifen, Übersprechen zwischen den Kabeln, verringertes Signal/Rausch-Verhältnis und übermäßige Verlustleistung.
3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines optischen Verbindungssystems, das einen die vorliegende Erfindung realisierenden Einquellen-WDM 10 verwendet. Wie in Verbindung mit 2 besprochen wurde, liefert der Multiplexer 10 einem optischen Übertragungsmedium 34 ein optisches WDM-Signal. Die optische Quelle 11 kann mit einem Signal, wie zum Beispiel einem Takt, aus einer der zu verbindenden Schaltungen, wie zum Beispiel der ersten Schaltung 28, synchronisiert werden. Das optische Übertragungsmedium kann ein Lichtwellenleiter oder leerer Raum sein und wird zur Verbindung von Datensignalen von zwei oder mehr Schaltungen verwendet. In diesem Beispiel wird Lichtwellenleiter als das Übertragungsmedium 34 verwendet. In 3 empfängt eine Linse 36 das optische WDM-Signal aus dem Lichtwellenleiter 34 und fokussiert das WDM-Signal auf einem zweiten Wellenlängenverzweiger 40. Der zweite Wellenlängenverzweiger kann zum Beispiel ein Beugungsgitter oder ein Wellenlängenrouter von Dragone sein. Bei der gezeigten beispielhaften Ausführungsform wird ein Beugungsgitter 40 als ein Wellenlängenverzweiger verwendet.
Das Beugungsgitter 40 teilt das WDM-Signal in mehrere Kanalsignale mit verschiedenen Longitudinalmoden auf. Zwei beispielhafte Kanalsignale breiten sich entlang den Wegen 41, 42 aus. Die Kanalsignale auf den Wegen 41, 42 werden über die Linse 43 auf einem Detektorarray 44 fokussiert, das mehrere optische Detektoren 45 enthält. Auf jeden optischen Detektor fällt eines der modulierten Kanalsignale des optischen WDM-Signals ein. Die Detektoren können Positiv-Intrinsisch-Negativ(PIN-)Fotodioden sein, oder andere geeignete optischen Detektoren. Die Detektoren 45 demodulieren jedes der ankommenden Kanalsignale, um zum Beispiel die Datensignale aus der ersten Schaltung 28 wieder herzustellen. Die demodulierten Datensignale können dann zum Beispiel Datensignaleingängen auf der zweiten Schaltung 46 zugeführt werden. Somit kann man eine einzige optische Quelle zur Verbindung zweier oder mehrerer schneller elektronischer Schaltungen verwenden. Bei der Verbindung von mehr als zwei Schaltungen sind möglicherweise optische Verstärker notwendig, um Signalverluste aufgrund des Verzweigens oder Koppelns des WDM-Signals zu überwinden, um es den zusätzlichen Schaltungen zuzuführen.
Obwohl die beispielhafte Ausführungsform von 3 eine optische Verbindung von Datensignalen von einer ersten Schaltung mit Datensignaleingängen auf einer zweiten Schaltung zeigt, werden Fachleuten viele alternative Anordnungen ersichtlich sein. Zum Beispiel können Datensignale auch von der zweiten Schaltung gesendet und in der ersten Schaltung empfangen werden, indem die Modulatoren und Detektoren der Schaltungen entsprechend bestimmten WDM-Kanälen umgewechselt werden. Da die Modulatoren im Reflektionsmodus arbeiten, könnte ein unmoduliertes Kanalsignal, das auf einem Modulator einfällt, der an einer bestimmten Kanalposition in dem Detektorarray 44 plaziert ist, durch ein Datensignal aus der zweiten Schaltung 46 moduliert werden. Das modulierte Kanalsignal könnte sich dann zurück durch die Linse 43, das Beugungsgitter 40, die Linsen 36, 32, den Strahlabnahmespiegel 14, das Beugungsgitter 18 und die Linse 24 ausbreiten und auf einem Element des Arrays 26 an einer bestimmten Kanalposition einfallen. Das Modulatorelement in dem Array 26 könnte dann durch einen optischen Detektor ersetzt werden, so daß das einfallende modulierte Kanalsignal demoduliert werden kann, um das Datensignal aus der zweiten Schaltung 46 einem gewünschten Punkt der ersten Schaltung 28 zuzuführen. Als Alternative könnten sowohl Modulatoren als auch Detektoren für jedes Kanalsignal auf jeder Schaltung enthalten sein, mit einem optischen Schalter zum Lenken eines bestimmten Kanalsignals entweder zu einem Modulator oder zu einem Detektor. Wie bereits erwähnt, können die Datensignale aus einer Schaltung durch Verwendung eines Strahlverzweigers oder eines optischen Kopplers am Ausgang des Multiplexers 10 mit mehreren verschiedenen Schaltungen verbunden werden. Der Strahlverzweiger oder -koppler kann das optische WDM-Signal, je nachdem, wie es in einer gegebenen Anwendung erforderlich ist, zusätzlichen Schaltungen oder Systemen zuführen. Am Ausgang des Strahlverzweigers oder -kopplers könnte ein Verstärker vorgesehen werden, um optische Signalverluste auszugleichen.
4(a) ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften optischen Kommunikationsnetzes 50, in dem der optische Einquellen-WDM der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Das optische Kommunikationsnetz 50 enthält eine Vermittlungsstelle 52, die einen optischen Wellenlängenmultiplexer wie den in Verbindung mit 2 oben beschriebenen enthält. Das Netzwerk enthält außerdem eine Anzahl von Benutzerknoten 54, die zu einer Ringkonfiguration angeordnet sind. Die Vermittlungsstelle 52 und die verschiedenen Benutzerknoten 54 sind über einen Lichtwellenleiter 56 verbunden. Es könnten auch alternative Netzkonfigurationen verwendet werden, wie zum Beispiel die in 4(b) gezeigte Sternkonfiguration. Der optische WDM in der Vermittlungsstelle 52 enthält eine optische Quelle und kann ein Array von Reflektionsmoden-Modulatoren und ein einziges Beugungsgitter, das sowohl als Wellenlängenverzweiger als auch Wellenlängenkombinierer dient, enthalten. Der Multi plexer in der Vermittlungsstelle 52 kann deshalb zum Beispiel der in 2 gezeigte Multiplexer 10 sein. Es könnten auch andere alternative Multiplexerausführungsformen in der Vermittlungsstelle 52 verwendet werden. Die Vermittlungsstelle 52 enthält außerdem andere Netzwerkverarbeitungshardware, wie zum Beispiel Datensignalvermittlungsgeräte.
Der optische Multiplexer in der Vermittlungsstelle 52 kann ein optisches Impulssignal mit einer Impulsdauer von etwa 1,0 Pikosekunden bis 100 Femtosekunden oder weniger ausgeben. Wie bereits erwähnt, hängt die Impulsdauer mit der Bandbreite des Quellenausgangsspektrums zusammen, und in der Regel kann man durch Verwendung eines Impulssignals mit einer kürzeren Impulsdauer mehr Kanalsignale unterbringen. Die Impulse werden mit einer Impulswiederholungsrate wiederholt, die einer Grunddatenrate des Netzwerks äquivalent sein kann. In der Vermittlungsstelle 52 wird das optische Impulssignalspektrum mit einem Beugungsgitter oder einer anderen geeigneten Art von Wellenlängenverzweiger in separate Kanalsignale aufgeteilt. Jedes Kanalsignal kann dann einzeln moduliert werden. Die Kanalsignale können mit demselben Beugungsgitter rekombiniert werden, wenn zum Beispiel Reflektionsmoden-Modulatoren verwendet werden. Der Einquellen-Multiplexer in der Vermittlungsstelle 52 liefert deshalb ein optisches WDM-Signal an die einzelnen Benutzerknoten 54 in dem Kommunikationsnetz. In jedem Benutzerknoten 54 können die einzelnen Kanalsignale des WDM-Signals selektiv moduliert oder detektiert werden.
5(a) ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften Benutzerknotens, der sich zur Verwendung als einer der Knoten 54 in den Kommunikationsnetzen mit optischem Einquellen-WDM von 4(a) und 4(b) eignet. Der Benutzerknoten 54 empfängt ein WDM-Signal aus der Vermittlungsstelle 52 auf dem Benutzerknoteneingang 58. Das WDM-Signal auf dem Eingang 58 stellt die rekombinierten Kanalsignale eines in dem Multiplexer in der Vermittlungsstelle 52 erzeugten optischen Impulssignalspektrums dar. Die rekombinierten Kanalsignale des WDM-Signals werden in einem Wellenlängenverzweiger 60 in dem Benutzerknoten 54 wieder aufgetrennt. Der Wellenlängenverzweiger 60 teilt das ankommende WDM-Signal in mehrere Kanalsignale auf, die entlang den Wegen 62 räumlich aufgetrennt werden. Das Kanalsignal jedes Wegs 62 kann dann in einem Array 63 einzeln detektiert oder moduliert werden. Nach der Modulation oder Detektion in dem Array 63 breiten sich die Kanalsignale entlang den Wegen 64 zu einem Wellenlängenkombinierer 65 aus, der die Kanalsignale zu einem einzigen optischen WDM-Signal an seinem Ausgang 66 rekombiniert. Dieses Signal breitet sich dann entlang dem Lichtwellenleiter 56 zu einem anderen Benutzerknoten 54 oder der Vermittlungsstelle 52 aus. Auf diese Weise kann jeder der Benutzerknoten Informationen zu oder von den anderen Benutzerknoten oder der Vermittlungsstelle unter Verwendung der verschiedenen Kanalsignale des WDM-Signals senden oder empfangen. Es müssen nicht alle Kanalsignale in der Vermittlungsstelle moduliert oder in einem bestimmten Benutzerknoten moduliert und/oder detektiert werden. Die Anzahl von benutzen Kanalsignalen und die Anordnung von Modulator- und Detektorelementen in jedem Array 63 der Benutzerknoten 54 kann von Netzwerk zu Netzwerk sehr verschieden sein. Es ist zu beachten, daß der Modulator und/oder die Detektoren des Arrays 63 bei dieser Ausführungsform nicht in einem Reflektionsmodus arbeiten. Wenn der Reflektionsmodus verwendet wird, könnten der Wellenlängenverzweiger 60 und der Wellenlängenkombinierer 65 zum Beispiel ein einziges Beugungsgitter sein.
5(b) ist ein Blockschaltbild eines weiteren beispielhaften Benutzerknotens 67, der sich für die Verwendung als einer der Knoten 54 in 4(a) und 4(b) eignet. Bei diesem beispielhaften Benutzer knoten werden in dem Knoten nur bestimmte Kanalsignale verarbeitet. Andere Kanalsignale werden einfach getrennt und rekombiniert, wobei sie ohne weitere Verarbeitung den Knoten durchlaufen. Ein WDM-Signal wird von der Vermittlungsstelle 52 oder einem anderen Benutzerknoten einem Eingang 68 des Benutzerknotens 67 zugeführt. Das WDM-Signal wird in einem Wellenlängenverzweiger 70 in seine Kanalsignale aufgeteilt. Mehrere der einzelnen Kanalsignale, die räumlich getrennt und als sich entlang den Wegen 72 ausbreitend dargestellt sind, werden in dem Benutzerknoten 67 nicht moduliert oder detektiert, sondern werden statt dessen direkt zu einem Wellenlängenkombinierer 75 weitergeleitet. Ein beispielhaftes Kanalsignal, das einem der Signalwege 72 entspricht, wird in einem Modulator 73 moduliert. Die Modulation oder das Datensignal, womit ein bestimmtes Kanalsignal in dem Modulator 73 moduliert wird, kann eine beliebige Daten- oder Informationsquelle sein, die dem bestimmten Benutzerknoten 67 zugeordnet ist. Der Wellenlängenkombinierer 75 rekombiniert die verschiedenen Kanalsignale zu einem WDM-Signal und plaziert das rekombinierte Signal über den Knotenausgang 76 auf dem Lichtwellenleiter 56. Auf diese Weise können Daten- oder andere Informationssignale in jedem Benutzerknoten auf dem Kommunikationsnetz plaziert und über eines der Kanalsignale des WDM-Signals zu anderen Knoten oder der Vermittlungsstelle übertragen werden.
In einem optischen Detektor 74 wird ein anderes Kanalsignal, das einem anderen Signalweg 72 in dem beispielhaften Benutzerknoten 67 entspricht, detektiert. Außerdem wird das modulierte Kanalsignal mit den anderen Kanalsignalen rekombiniert und zur Übertragung zu anderen Knoten oder zu der Vermittlungsstelle über den Ausgang 76 des Knotens 67 wieder auf dem Netzwerk plaziert. Der Benutzerknoten 67 kann somit Daten- oder andere Informationssignale aus den anderen Knoten oder der Vermittlungsstelle über eines der Kanalsignale des WDM-Signals erhalten. Es ist zu betonen, daß die Anordnung von Modulatoren und Detektoren in 5(b) nur beispielhaft ist und andere Anzahlen und Anordnungen von Kanalsignalen moduliert, detektiert, verarbeitet oder einfach unverarbeitet durch den Knoten geleitet werden können, je nachdem wie es in einer gegebenen Netzanwendung erforderlich ist.
Bei dem obigen Einquellen-WDM-Kommunikationsnetz befindet sich die optische Impulssignalquelle in der Vermittlungsstelle des Netzwerks. Da jedes Kanalsignal einen verfügbaren Netzkanal darstellt, ist in dem Netzwerk eine große Anzahl von Kanälen verfügbar. Da jeder Kanal einzeln ein schnelles elektronisches Datensignal abwickeln kann, werden außerdem die elektronischen Schaltgeschwindigkeitsanforderungen der Vermittlungsstelle wesentlich reduziert. Die Netzwerkvermittlung kann elektronisch in der Vermittlungsstelle mit den niedrigeren Datensignalvermittlungsraten erzielt werden, während das Multiplexen von Kanalsignalen die Gesamtnetzkapazität mit der Anzahl verwendeter Kanalsignale multipliziert. Wenn zum Beispiel ein optisches Impulssignal mit einer Dauer von etwa 100 Femtosekunden verwendet wird, können aus dem Impulsspektrum bis zu 250 oder mehr verschiedene Kanalsignale erzeugt werden. Durch Verwendung von 250 WDM-Kanalsignalen, die jeweils Daten mit einer Datenrate von 100 Mbit/s führen, beträgt die Gesamtdatenübertragungskapazität des Netzwerks 25 Gbit/s. Die Vermittlungsstelle muß jedoch nur mit der Datensignalvermittlungsgeschwindigkeit von 100 Mbit/s arbeiten. Eine Gesamtkapazität von 25 Gbit/s ist für ein Netzwerk mit einer Vermittlungsstelle, die mit einer solchen mäßigen Vermittlungsgeschwindigkeit arbeitet, hoch.
Bei bestehenden WDM-Systemen sind die Kanalfehlausrichtung und die Lichtwellenleiterdispersion große Probleme. Wie bereits erwähnt, gehören zu derzeitigen Techniken zur Behandlung dieser Probleme eine aktive Stabilisierung der vielen einzelnen optischen Quellen sowohl im Sender als auch im Empfänger und die Verwendung von Lichtwellenleiterabschnitten mit einer ausgleichenden Dispersionseigenschaft in dem Lichtwellenleiterübertragungsweg. Die Implementierung der Techniken ist im allgemeinen unflexibel und kostspielig. Der optische Einquellen-WDM der vorliegenden Erfindung hält eine feste Phasenbeziehung zwischen Kanalsignalen aufrecht, wodurch die Verwendung kostengünstiger, genauer und flexibler Ausrichtungs- und Kompensationstechniken möglich wird. Die Phasenbeziehung zwischen Kanalsignalen bei der vorliegenden Erfindung ist fixiert, da jedes Kanalsignal aus Longitudinalmoden derselben optischen Signalquelle zusammengesetzt ist.
6 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften Benutzerknotens 80 in einem dichten optischen Einquellen-WDM-Netzwerk mit Dispersionskompensations- und Kanalausrichtungsfähigkeit. Ein an dem Benutzerknoteneingang 81 ankommendes optisches WDM-Signal wird von einem Strahlabnahmespiegel 82 in Richtung eines Beugungsgitters 83 reflektiert. Anstelle des Spiegels 82 könnte ein Strahlverzweiger verwendet werden, was aber im allgemeinen zu größeren optischen Signalverlusten führt. Das Beugungsgitter 83 in dem Benutzerknoten 80 dient bei dieser Ausführungsform sowohl als Wellenlängenverzweiger als auch als Wellenlängenkombinierer. Der Strahlabnahmespiegel 82 dient zum Reflektieren optischer WDM-Signale sowohl in dem Benutzerknoten 80 als auch aus ihm heraus. Das Beugungsgitter 83 trennt das ankommende optische WDM-Signal in seine Kanalsignale auf. Die einzelnen Kanalsignale werden durch das Gitter 83 räumlich aufgetrennt und fallen auf einer Linse 84 ein, die die räumlich aufgetrennten Kanalsignale auf dem entsprechenden Modulator oder Detektor in einem Array 85 fokussiert. Das Array 85 in der Ausführungsform von 6 ist ein Array von Reflektionsmoden-Modulatoren 86. Das Beugungsgitter 83 und das Modulatorarray 85 sind um einen Abstand D₁ + D₂ in einer Richtung X beabstandet, und der Grund dafür wird später besprochen. Das Beugungsgitter 83 kann zum Auftrennen des ankommenden optischen Signalimpulsspektrums in verschiedene Kanalsignale und auch zum Rekombinieren dieser Kanalsignale, nachdem sie einzeln in dem Modulatorarray 85 moduliert wurden, dienen. Es sollte beachtet werden, daß, obwohl die gezeigte Ausführungsform ein Array von Modulatoren enthält, das Array Modulatoren, Detektoren, andere Bearbeitungselemente oder einfach einen Reflektor an einer beliebigen oder an allen der Arrayelementpositionen enthalten könnte. Der Strahlabnahmespiegel 82 reflektiert das rekombinierte optische WDM-Signal zu dem Benutzerknotenausgang, der auch mit der Bezugszahl 81 gekennzeichnet ist. Bei dieser konkreten Ausführungsform werden Reflektionsmoden-Modulatoren verwendet, und der Benutzerknoteneingang und -ausgang kann daher derselbe sein.
Durch geringfügiges Neigen des Gitters 83 oder des Arrays 85 kann bewirkt werden, daß das rekombinierte WDM-Signal unreflektiert über dem Abnahmespiegel 82 zu einer Linse 88 kommt. Die Linse 88 fokussiert das optische WDM-Signal auf einem nichtlinearen Kristall 90, der als Reaktion auf ein einfallendes optisches Signal optische Signaloberwellen erzeugt. Andere nichtlineare Einrichtungen, darunter optische Vierphotonenmischer, Halbleiterverstärker und Abschnitte dispersionsverschobener Lichtwellenleiter, können ebenfalls zur Erzeugung von optischen Signaloberwellen verwendet werden. Ein Oberwellendetektor 92 liefert ein Maß des Leistungspegels einer bestimmten Oberwelle des einfallenden optischen Signals. Bei der gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist der Oberwellendetektor 92 vorzugsweise ein Detektor für zweite Oberwellen.
Der Leistungspegel bestimmter von dem nichtlinearen Kristall 90 erzeugter Oberwellen gibt verschiedene Eigenschaften des einfallenden optischen Signals an. Wenn zum Beispiel zur Erzeugung eines optischen Einquellen-WDM-Signals ein kurzes optisches Impulssignal verwendet wird, werden die Eigenschaften des rekombinierten Impulssignals durch die Menge an Leistung bei dieser zweiten Oberwelle des Impulssignals angezeigt. Im allgemeinen weist ein Impulssignal mit scharfen Rändern, das in einer kurzen Zeitdauer konzentriert ist, in seinen geraden Oberwellen größere Leistung als ein Signal auf, das in der Zeit zum Beispiel durch Lichtwellenleiterdispersion gespreizt wurde. Von den geraden Oberwellen wird die zweite Oberwelle im allgemeinen höhere Leistungspegel als die anderen geraden Oberwellen des Signals, wie zum Beispiel die vierte und die sechste Oberwelle, aufweisen. Obwohl beliebige der Oberwellen des einfallenden optischen Signals zur Anzeige der Qualität des ankommenden optischen Signals verwendet werden könnten, liefern die geraden Oberwellen und insbesondere die zweite Oberwelle eine zweckmäßige und genaue Signalqualitätsmessung in vielfältigen Anwendungen.
Ein optisches Impulssignalspektrum wird in N verschiedene Komponenten aufgeteilt, die jeweils ein verschiedenes Kanalsignal darstellen können. Die optische Quelle liefert die Impulse des Impulssignals mit einer bestimmten Wiederholungsrate, in der Größenordnung der System- oder Netzdatenrate. Für jeden der Impulse können die auf die N einzelnen Kanalsignale aufmodulierten Daten als ein Datenwort der Länge N dargestellt werden, das einem bestimmten Impuls in dem optischen Impulssignal zugeordnet ist. Sobald der Impuls durch ein Wort der Länge N moduliert wurde, werden, wie bereits erwähnt, die einzelnen Impulse der optischen Impulssignale zeitlich gespreizt, so daß die Impulsintensität an einen beliebigen einzelnen Zeitpunkt wesentlich verringert ist. Dieser Effekt wurde im Kontext der CDMA-Kommunikation (code-division multiple access) mit optischen Impulssignalen bemerkt. Siehe J. Salehi et al., „Coherent Ultrashort Light Pulse Code-Division Multiple Access Communication Systems", Journal of Lightwave Technology, Band 8, Nr. 3, März 1990. Wenn die Kanalsignale des optischen WDM-Signals moduliert werden, ist der Betrag der Leistung der zweiten Oberwelle, die durch den nichtlinearen Kristall erzeugt wird, relativ klein. Wenn alle Kanalsignale unmoduliert oder mit einem konstanten Hochpegel moduliert sind, ist die optische Impulssignalenergie in der Impulsdauer konzentriert und die Leistung der zweiten Oberwelle ist relativ hoch.
Die Dispersionskompensation des optischen Einquellen-WDM-Signals kann folgendermaßen durchgeführt werden. Während des normalen Betriebs zum Beispiel eines optischen Netzwerks werden die optischen Impulssignale zeitlich als Folge der auf die Kanalsignale des Impulses aufmodulierten zeitveränderlichen Datensignale gespreizt. Lichtwellenleiterdispersion führt zu einer zusätzlichen Zeitspreizung, während sich das Signal entlang dem Lichtwellenleiter ausbreitet. Der Betrag der Zeitspreizung ist eine Funktion vielfältiger Faktoren, darunter der Länge des Lichtwellenleiters, seiner Dispersionseigenschaften und der Kanalsignalwellenlängen. In bestimmten Intervallen im normalen Netzwerkbetrieb können die Dispersionseffekte durch Aufmodulieren eines konstanten Hochpegels auf jedes Kanalsignal isoliert werden, so daß jegliche Zeitspreizeffekte aufgrund der Kanalsignalmodulation entfernt werden. Effektiv läßt eine Aufmodulation eines konstanten Hochpegels auf jedes Kanalsignal die Kanalsignale unmoduliert, so daß die ursprüngliche Impulsform aufrechterhalten wird. Während sich der Impuls in dem Lichtwellenleiter ausbreitet, führt die Dispersion weiter eine Zeitspreizung des Impulses ein. Der größte Teil der Impulszeitspreizung oder die gesamte Zeitspreizung ist deshalb auf Dispersion zurückzuführen, anstatt auf eine Kombination von Dispersion und Kanalsignalmodulationseffekten.
In den Intervallen, in denen Dispersionseffekte an dem optischen Impuls wie oben beschrieben isoliert werden, kann man eine Einstellung der Position des Modulatorarray 85 oder des Gitters 83 in bezug auf die Linse 84 durchführen. Diese Positionseinstellung kompensiert das durch Dispersion verursachte Zeitspreizen des optischen Impulses. Die Positionen werden in einer Richtung X eingestellt, die im wesentlichen zu der Ausbreitung entlang dem Kanalsignalweg 93 an einem Punkt, an dem die Kanalsignale auf dem Array 85 einfallen, parallel ist. Der Effekt der relativen Gitterposition auf die Dispersionskompensation wird in O. Martinez, „3 000 Times Grating Compressor with Positive Group Velocity Dispersion: Application to Fiber Compensation in 1.3-1.6 um Region", IEEE Journal of Quantum Electronics, Band 23, Nr. 1, Januar 1987, besprochen.
Bei der vorliegenden Erfindung kann der Abstand D₁ zwischen dem Modulatorarray 85 und der Linse 84 oder der Abstand D₂ zwischen dem Beugungsgitter 83 und der Linse 84 eingestellt werden, um die Dispersionskompensation bereitzustellen. Als Alternative kann der Abstand D₁ + D₂ zwischen dem Modulatorarray 85 und dem Beugungsgitter 83 eingestellt werden, wobei die Position der Linse 84 gleich bleibt. Als eine weitere Alternative könnte die Position der Linse 84 eingestellt werden, während die Position des Array 85 und des Gitters 83 unverändert bleiben. Wie bereits erwähnt, sollte die Positionseinstellung erfolgen, während das optische Impulssignal unmoduliert oder durch einen konstanten logischen Hochpegel moduliert wird, so daß die Zeitspreizungseffekte der Dispersion von den Zeitspreizungseffekten der Modulation isoliert sind. Im allgemeinen müssen möglicherweise mehrere Impulse des optischen Impulssignales mit einem konstanten Hochpegel moduliert werden, um genug Zeit zu erhalten, um Positionseinstellungen einzustellen, während die Signalleistung der zweiten Oberwelle in dem Oberwellendetektor 92 beobachtet wird. Die Bedeutung des logischen Hochpegels besteht darin, daß er bei Amplitudenumtastmodulationstechniken im allgemeinen einem maximalen Trägersignalleistungspegel entspricht, so daß ein Trägersignal mit einer Modulation durch konstanten logischen Hochpegel im wesentlichen einem unmodulierten Trägersignal äquivalent ist. Wenn andere Modulationsverfahren verwendet werden, könnten ähnlich die Modulationssignalpegel eingestellt werden, um im wesentlichen ein Äquivalent eines unmodulierten Trägersignals bereitzustellen.
Die Position des Gitters 83, des Array 85 oder der Linse 84 wird wie oben beschrieben in der Richtung X eingestellt, bis in dem Detektor 92 für zweite Oberwellen ein maximaler Signalleistungspegel für zweite Oberwellen detektiert wird. Wie bereits erwähnt, entspricht eine maximale Signalleistung der zweiten Oberwelle in der Regel einer minimalen Impulszeitspreizung. Wenn die maximale Leistung der zweiten Oberwelle beobachtet wird, wurde deshalb die Dispersion optimal kompensiert und es wird ein schmalerer scharfkantigerer Impuls in dem Benutzerknoten 80 erzeugt. Nachdem die entsprechende Einstellung vorgenommen und die maximale Signalleistung der zweiten Oberwelle erhalten wurde, können die verschiedenen Kanalsignale dann wieder durch zeitveränderliche Datensignale wie im normalen Netzbetrieb moduliert werden. Die Dispersionskompensationspositionseinstellungen könnten in regelmäßigen Intervallen wiederholt werden, wie zum Beispiel nach der Übertragung einer vorbestimmten Anzahl von Datenpaketen, um zeitveränderliche Dispersionseffekte ordnungsgemäß zu kompensieren.
Der beispielhafte Benutzerknoten 80 in 6 enthält außerdem Kanalausrichtfähigkeit.
Wie bei der oben besprochenen Dispersionskompensations technik wird ein bestimmtes Zeitintervall für die Einstellung relativer Positionen des Gitters 83, der Linse 84 oder des Array 85, während die Kanalsignale auf vorbestimmte Weise moduliert werden, eingeteilt. Für die Kanalausrichtung werden die N Kanalsignale mit einem vorbestimmten Pseudozufallscode der Länge N moduliert, wobei auf jedes der N Kanalsignale ein Bit des Codes aufmoduliert wird. Derselbe vorbestimmte Pseudozufallscode wird den entsprechenden Modulatoren 86 in dem Array 85 zugeführt. Während des Intervalls, in dem das optische Impulssignal und das Modulatorarray durch denselben Pseudozufallscode moduliert werden, wird der Leistungspegel der zweiten Oberwelle in dem Oberwellendetektor 92 beobachtet. Im allgemeinen wird ein optisches WDM-Signal, dessen Kanalsignale durch die Bit eines Pseudozufallscodes moduliert werden, zeitlich gespreizt, genau wie ein WDM-Signal, dessen Kanalsignale durch sich zufällig ändernde Datensignale moduliert werden, zeitlich gespreizt wird. Es besteht deshalb nur sehr wenig Leistung der zweiten Oberwelle, wenn das optische Signal durch den Pseudozufallscode gespreizt wird. Wenn der auf die Kanalsignale des ankommenden WDM-Signals aufmodulierte Pseudozufallscode jedoch mit der in dem Modulatorarray auf die Kanalsignale plazierten Modulation übereinstimmt, wird das ursprüngliche unmodulierte optische Impulssignal wiedergegeben, da die Modulation jedes Kanalsignals effektiv aufgehoben wird. Das reproduzierte unmodulierte optische Impulssignal weist in seiner zweiten Oberwelle wesentliche Leistung auf, die durch den Detektor 92 für zweite Oberwellen detektiert werden kann. Der Leitungspegel der zweiten Oberwelle kann somit zur Anzeige einer Übereinstimmung oder Ausrichtung zwischen Kanalsignalwellenlängen an der optischen Quelle und Kanalsignalwellenlängen am Benutzerknoten 80 verwendet werden.
Die Ausrichtungstechnik der vorliegenden Erfindung stellt sicher, daß ein Kanalsignal entsprechend einer Kanalposition im Sender nicht zu einer anderen Kanalposition im Empfänger driftet. In dem Zeitintervall, in dem der Pseudozufallscode auf die Kanalsignale aufmoduliert wird, wird die Position des Modulatorarrays 85 in einer Richtung Y eingestellt, die im wesentlichen zu der Ausbreitungsrichtung des Kanalsignalweges 93 an einem Punkt, an dem die Kanalsignale auf dem Array 85 einfallen, senkrecht ist. Auf diese Weise kann man bewirken, daß die einzelnen Modulatoren 86 in dem Array 85 verschiedene Kanalsignale mit einem bestimmten Bit der Pseudezufallssequenz modulieren. Wenn die durch die Modulatoren 86 in dem Benutzerknoten 80 auf die Kanalsignale aufmodulierten Bit mit den bereits auf die Signale im Sender aufmodulierten Bit übereinstimmen, wird der ursprüngliche Impuls rekonstruiert und die in dem Detektor 92 gemessene Leistung der zweite Oberwelle wird maximiert. Wenn die Kanalsignalwellenlängen gedriftet hätten, so daß die Kanäle jeweils zum Beispiel um eine Kanalposition im Empfänger von ihren Kanalpositionen im Sender verschoben sind, könnte die Position des Array 85 in der Richtung Y um eine Distanz eingestellt werden, die einem Modulatorelement oder einer Kanalposition entspricht, so daß dann der ursprüngliche optische Impuls wieder ordnungsgemäß rekombiniert und detektiert werden kann. Ohne die Einstellung wären die Kanalsignale fehlausgerichtet worden und die modulierten Datensignale würden auf den falschen Empfängerkanälen empfangen worden sein. Als Alternative könnte die Ausrichtungseinstellung durch Einstellen der Position des Gitters 83 in der Richtung Y bereitgestellt werden.
Die oben beschriebenen Dispersionskompensations- und Kanalausrichtungstechniken können mit einem automatischen Rückkopplungs-Regelsystem implementiert werden, wobei Rückkopplung aus dem Detektor 92 für zweite Oberwellen einen Motor oder einen anderen Einstellmechanismus ansteuert, der die Position des Gitters 83, der Linse 84 oder des Array 85 oder mehrerer davon in der Richtung X oder der Richtung Y verändert, bis die Leistung der zweiten Oberwelle maximiert wird. Das Regelsystem könnte auch die auf die Kanalsignale in der Vermittlungsstelle und in dem Knoten angewandte Modulation steuern, so daß ein effektiv unmodulierter optischer Impuls während der Kompensationseinstellung auf dem nichtlinearen Kristall 90 einfällt und während der Kanalausrichtungseinstellung ein pseudozufallscodemodulierter Impuls verwendet wird. Nachdem eine bestimmte Positionseinstellung abgeschlossen ist, würde das Steuersystem wieder gestatten, daß Datensignale die Kanalsignale wie im normalen Betrieb modulieren.
Die Dispersionskompensations- und Kanalausrichtungstechniken werden oben im Kontext einer konkreten Ausführungsform eines dichten Einquellen-Wellenlängenmultiplexers in einem Benutzerknoten eines optischen Netzwerks beschrieben, das ein gepulstes optisches Signal, ein Array von Modulatoren und einen Detektor für zweite Oberwellen enthält. Die Kompensations- und Ausrichtungstechniken können auch in anderen optischen Anwendungen verwendet werden, wie zum Beispiel bei Verbindungen, und mit anderen Arten von optischen Impulssignalen. Das Array 85 kann Detektoren, Reflektoren und andere Verarbeitungselemente zusätzlich zu oder anstelle der Modulatoren 86 enthalten und kann bei alternativen Ausführungsformen in einem nichtreflektierenden Modus betrieben werden. Weiterhin können andere Oberwellen oder Signaleigenschaften des optischen Signals detektiert werden, um eine ordnungsgemäße Kompensation oder Ausrichtung anzuzeigen.
Obwohl durch die obige ausführliche Beschreibung die vorliegende Erfindung hauptsächlich im Hinblick auf bestimmte Anwendungen von dichten Einquellen-WDMs beschrieben wurde, versteht sich, daß die besprochenen Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind. Es können viele Abänderungen an den gezeigten Anordnungen vorgenommen werden, einschließlich der Art des verwendeten optischen Impulssignals und der verwendeten Signalquelle, der Anzahl von Kanalsignalen, der Art von Wellenlängenverzweigern und -kombinierern und der Modulations-, Demodulations- oder anderweitigen Signalverarbeitungsoperationen, die an den einzelnen Kanalsignalen durchgeführt werden. Diese und andere Alternativen und Varianten sind für Fachleute ohne weiteres erkennbar und die vorliegende Erfindung wird deshalb nur durch die angefügten Ansprüche eingeschränkt.

Claims

Optischer Wellenlängenmultiplexer mit: einer optischen Quelle (11) zum Bereitstellen eines optischen Impulssignalspektrums; einem Wellenlängenverzweiger (18) zum Auftrennen des Spektrums in mehrere Kanalsignale, die jeweils mehrere Betriebsarten der optischen Quelle enthalten; mindestens einem Modulator (26) zum Auf modulieren eines Datensignals auf mindestens eines der Kanalsignale; und einem Wellenlängenkombinierer (18) zum Kombinieren der Kanalsignale des optischen Impulssignals, wobei auf mindestens eines der Kanalsignale das Datensignal aufmoduliert ist, um ein wellenlängengemultiplextes optisches Signal bereitzustellen, wobei der Multiplexer dadurch gekennzeichnet ist, daß die optische Quelle so ausgelegt ist, daß sie alle diskreten Longitudinalmodenfrequenzen eines optischen Signals mit einem Spektrum großer Bandbreite für die mehreren Kanalsignale erzeugt, indem sie nur eine Dauer eines optischen Impulssignals aus der optische Quelle steuert, und wobei der Abstand der Kanalsignale des Wellenlängenverzweigers auf der Grundlage der Impulsrate der optischen Quelle so ausgewählt wird, daß jedes der Kanalsignale mindestens eine diskrete Longitudinalmodenfrequenz enthält.
Multiplexer nach Anspruch 1, wobei der Wellenlängenverzweiger und der Wellenlängenkombinierer Beugungsgitter sind.
Multiplexer nach Anspruch 1, wobei der Wellenlängenverzweiger und der Wellenlängenkombinierer zusammen ein einziges Beugungsgitter enthalten.
Multiplexer nach Anspruch 1, wobei die optische Quelle ein gepulster Laser ist.
Multiplexer nach Anspruch 1, wobei das optische Impulssignal eine Impulsdauer von weniger als 1,0 Picosekunden aufweist.
Multiplexer nach Anspruch 1, wobei das optische Impulssignal eine Impulswiederholungsrate von etwa 100 MHz bis 2,5 GHz aufweist.
Multiplexer nach Anspruch 1 mit einem Array von Modulatoren, die jeweils so ausgelegt sind, daß sie separat eines der Kanalsignale modulieren.
Multiplexer nach Anspruch 1, wobei der Modulator ein optischer Reflexionsmodulator ist.
Multiplexer nach Anspruch 1 mit mehreren optischen Modulatoren zum Empfangen der Kanalsignale aus dem ersten Wellenlängenverzweiger und zum Modulieren jedes der Kanalsignale mit einem Datensignal aus einer ersten Schaltung (28), um mehrere modulierte Kanalsignale bereitzustellen.
Multiplexer nach Anspruch 9 mit einem zweiten Wellenlängenverzweiger (40) zum Auftrennen des wellenlängengemultiplexten optischen Signals nach der Übertragung durch ein optisches Übertragungsmedium (34) in die mehreren modulierten Kanalsignale; und mehreren optischen Detektoren (45) zum Empfangen der modulierten Kanalsignale aus dem zweiten Wellenlängenverzweiger und zum Demodulieren jedes der modulierten Kanalsignale, um die Datensignale aus der ersten Schaltung einer zweiten Schaltung zuzuführen.
Verfahren zum Wellenlängenmultiplexen von optischen Signalen, mit den folgenden Schritten: Bereitstellen, aus einer optischen Quelle (11), eines optischen Impulssignals mit einem Spektrum (7); Verzweigen (18) des Spektrums des optischen Impulssignals in mehrere Kanalsignale (9), separates Aufmodulieren (27) eines Datensignals auf mindestens eines der mehreren Kanalsignale; und Rekombinieren (18) der Kanalsignale des optischen Impulssignals, um ein wellenlängengemultiplextes optisches Signal bereitzustellen, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß der Bereitstellungsschritt alle diskreten Longitudinalmodenfrequenzen eines optischen Signals mit einem Spektrum großer Bandbreite für die mehreren Kanalsignale erzeugt, indem er nur eine Dauer eines optischen Impulssignals aus der optischen Quelle steuert, und wobei in dem Verzweigungsschritt der Abstand der Kanalsignale auf der Grundlage der Impulsrate der optischen Quelle so ausgewählt wird, daß jedes der Kanalsignale mindestens eine diskrete Longitudinalmodenfrequenz enthält.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Bereitstellens eines optischen Impulssignals das Bereitstellen eines Impulssignals mit einer Impulsdauer von weniger als 1,0 Picosekunden umfaßt .
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Modulierens des Kanalsignals unter Verwendung eines optischen Reflexionsmodulators ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Schritte des Verzweigens und Kombinierens unter Verwendung eines einzigen Beugungsgitters ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 11, mit den folgenden Schritten: Bereitstellen einer ersten Schaltung (28), die mit einer zweiten Schaltung (46) zu verbindende Datensignale aufweist; Bereitstellen mehrerer Modulatoren (26) zum Auf modulieren der Datensignale aus der ersten Schaltung auf die mehreren Kanalsignale als Teil des Schritts des separaten Modulierens mindestens eines der mehreren Kanalsignale; Übertragen des wellenlängengemultiplexten optischen Signals durch ein Übertragungsmedium (34) zwischen der ersten und der zweiten Schaltung; Verzweigen (40) des wellenlängengemultiplexten optischen Signals in die mehreren Kanalsignale; Zuführen mindestens eines der modulierten Kanalsignale zu mindestens einem optischen Detektor (45) zum Demodulieren des modulierten Kanalsignals, um das auf dieses aufmodulierte Datensignal wiederzugewinnen; und Zuführen der aus dem Kanalsignal demodulierten Datensignale zu der zweiten Schaltung.
Verfahren nach Anspruch 15, mit dem Schritt des Synchronisierens der optischen Quelle mit einem Taktsignal der ersten Schaltung.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Modulationsschritt in einem ersten Array (26), das mehrere optische Modulatoren enthält, vorbestimmte Logikpegel auf mindestens eine Teilmenge der mehreren Kanalsignale auf moduliert; und wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält: Anlegen (82, 83, 84) des wellenlängengemultiplexten optischen Signals an ein zweites Array (85) in einem Empfänger; und Einstellen einer Position einer Vorrichtungskomponente (83, 84 oder 85) des Empfängers, um ein gegebenes Kanalsignal mit einem entsprechenden Element des zweiten Arrays auszurichten, während die vorbestimmten Logikpegel auf die Kanalsignale aufmoduliert werden.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei bei dem Einstellschritt eine Position des zweiten Arrays solange eingestellt wird, bis ein Leistungspegel einer Oberwelle des wellenlängengemultiplexten optischen Signals, das in dem Empfänger detektiert (92) wird, einen gewünschten Wert erreicht.
Verfahren nach Anspruch 17, mit dem Schritt des Detektierens eines zweiten Oberwellenleistungspegels des wellenlängengemultiplexten optischen Signals in einem zweiten Oberwellendetektor (92) des Empfängers.
Verfahren nach Anspruch 17, mit dem Schritt des Einstellens einer Position des zweiten Arrays in eine im wesentlichen zu einer Ausbreitungsrichtung der auf dem zweiten Array einfallenden Kanalsignale parallelen Richtung, um chromatische Dispersion in einem optischen Übertragungsmedium zu kompensieren.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei bei dem Einstellschritt eine Position des zweiten Arrays auf eine im wesentlichen zu einer Ausbreitungsrichtung der auf dem zweiten Array einfallenden Kanalsignale senkrechten Richtung eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt des Aufmodulierens vorbestimmter Logikpegel weiterhin den Schritt des Modulierens jedes der Kanalsignale mit einem konstanten Modulationssignalpegel während des Einstellschritts umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt des Aufmodulierens vorbestimmter Logikpegel auf die Kanalsignale den Schritt des Modulierens einer Pseudozufallscodesequenz auf die Kanalsignale umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei bei dem Einstellschritt eine Position mindestens eines Wellenlängenverzweigers in dem Empfänger, eines Wellenlängenkombinierers in dem Empfänger oder einer zwischen dem zweiten Array und dem Empfängerverzweiger oder dem Empfängerkombinierer angeordneten Linse, solange eingestellt wird, bis ein Leistungspegel einer Oberwelle des wellenlängengemultiplexten optischen Signals, das in dem Empfänger detektiert (92) wird, einen gewünschten Wert erreicht.