DE69504283T2 - Wellenlängenkonverter - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet optischer Vorrichtungen, und insbesondere dasjenige von Wellenlängen- Konvertern, die optische Halbleiter-Verstärker verwenden.
• Die Wellenlängen-Konverter sind dazu bestimmt, in den "mehrfarbig" genannten Telekommunikationsnetzen verwendet zu werden, um eine mittels einer ersten Lichtwelle getragene Information an eine zweite Lichtwelle zu übertragen, deren Wert der Wellenlänge abhängig von einem Empfänger ausgewählt wird, der innerhalb eines Telekommunikationsnetzes erreicht werden soll, in dem die Weiterleitung optischer Signale von dem Wert der Wellenlänge abhängt.
• In dem Patent US-5,264,960 ist ein Wellenlängen-Konverter vorgeschlagen worden, der das "mit dem Verstärkungsfaktor gekreuzte Sättigung" ("saturation croisée du gain") genannte Phänomen in einem optischen Halbleiter-Verstärker anwendet. Letzterer empfängt eine erste "Pumpwelle" genannte Lichtwelle mit der Wellenlänge λp, die in der Intensität zum Tragen einer Information, beispielsweise in Form eines binären Signals, moduliert ist, und eine zweite "Sondenwelle" genannte Lichtwelle mit der Wellenlänge λs, an welche die von der Pumpwelle getragene Information übertragen werden soll. Der hohe Pegel der Pumpwellenintensität, welcher den binären Zustand "1" darstellt, vermindert durch das Sättigungsphänomen die Anzahl der in dem optischen Halbleiter-Verstärker verfügbaren Ladungsträger für die Verstärkung der Sondenwelle, und damit den Verstärkungsfaktor des optischen Verstärkers für die letztere. Da sich die Verstärkung der Sondenwelle in einem entgegengesetzten Verhältnis zu der Variation der Intensität der Pumpwelle entwickelt, erhält man am Ausgang des optischen Verstärkers durch Senden einer Sondenwelle konstanter Intensität in den optischen Verstärker eine Sondenwelle, welche die gleiche Information wie die Pumpwelle trägt. Jedoch ist der Pegel der Intensität der den optischen Verstärker verlassenden Sondenwelle, welcher den binären Zustand "0" darstellt, nicht gleich Null, und geht dahin anzusteigen, wenn die Übertragungsrate der binären Daten wächst, was eine Verringerung des Kontrastes zur Folge hat, d. h. des Verhältnisses der Pegel niedriger und hoher Intensität; welche jeweils die binären Zustände "0" und "1" der Sondenwelle darstellen, was auch "Auslöschrate" genannt wird. Es wurde versucht, den Kontrast für erhöhte Informationsraten zu verbessern (typischerweise größer als 2,5 GBits/s), und es wurden Wellenlängen-Konverter vorgeschlagen, die nicht mehr das Phänomen der mit dem Verstärkungsfaktor gekreuzten Sättigung anwenden, sondern die Phasenverschiebung der Sondenwelle, die durch die Intensitätsänderung der Pumpwelle in dem optischen Verstärker induziert wird. Konverter, welche die Phasenverschiebung der Sondenwelle anwenden, sind auch in den Veröffentlichungen "IEEE Photonics Technology Letters", Vol. 6 Nr. 1, Januar 1994, S. 53-55, und "Twenteeth European Conference on Optical Communication, Post-deadline paper", S. 67, beschrieben, die das Prinzip der Mach- Zehnder- oder der Michelson-Interferometer verwenden. Wenn die Auslöschrate hinsichtlich der bekannten Konverter verbessert wird, welche das Phänomen der mit dem Verstärkungsfaktor gekreuzten Sättigung anwenden, ist im Gegenzug der optische Übertragungsbereich weniger groß und die in den vorgenannten Veröffentlichungen beschriebenen Konverter erfordern eine genaue Steuerung des Laufunterschiedes zwischen den interferierenden Strahlen (in der Größenordnung von einem Zehntel der Wellenlänge). Diese Konverter sind daher schwierig zu verwirklichen.
• Die vorliegende Erfindung hat eine verbesserte Wellenlängen-Konvertervorrichtung zum Gegenstand, welche wenigstens zwei optische Halbleiter-Verstärker aufweist, wobei diese Vorrichtung für die Übertragung einer Information, die von einem einfallenden Pumpwellenstrahl mit der Wellenlänge λp getragen wird, an eine Sondenwelle mit der Wellenlänge λs ausgelegt ist. Als kennzeichnende Eigenschaft weist die Vorrichtung Mittel zum Aufteilen des einfallenden Pumpwellenstrahls in sekundäre Pumpwellenstrahlen und zum Einführen jeweils eines sekundären Pumpwellenstrahls in jeden der optischen Verstärker auf, wobei die optischen Verstärker in Serie derart auf dem Weg der Sondenwelle angeordnet sind, um jeweils letztere - über das Phänomen der mit dem Verstärkungsfaktor gekreuzten Sättigung - in der Intensität mit dem beteiligten sekundären Pumpwellenstrahl zu modulieren, um am Ausgang der Vorrichtung eine die Information tragende Sondenwelle zu erhalten. Dank der Erfindung wird am Ausgang der Konvertervorrichtung eine Sondenwelle erhalten, die eine verbesserte Auslöschrate bezüglich der Auslöschrate aufweist, die mit jedem der getrennt verwendeten optischen Verstärker erhalten würde. Insbesondere ist die Auslöschrate, wenn die Auslöschrate der Sondenwelle an dem Ausgang eines getrennt verwendeten optischen Verstärkers gleich η ist, an dem Ausgang einer Konvertervorrichtung mit N Verstärkern, die erfindungsgemäß in Serie angeordnet sind, in erster Näherung gleich ηN.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird wenigstens ein sekundärer Pumpwellenstrahl in den beteiligten optischen Verstärker mit einer Ausbreitungsrichtung eingeführt, die entgegengesetzt zu derjenigen der Sondenwelle ist. Vorteilhaft weist die Vorrichtung einen optischen Isolator auf, der auf dem Weg des sekundären Pumpwellenstrahles bei ihrem Ausgang aus dem optischen Verstärkers angeordnet ist, der diesen mit einer Ausbreitungsrichtung empfängt, die entgegengesetzt zu derjenigen der Sondenwelle ist, wobei dieser optische Isolator zum Aufhalten des sekundären Pumpwellenstrahles angeordnet ist, während er den Durchgang der Sondenwelle zuläßt.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung empfangen alle optischen Verstärker den beteiligten sekundären Pumpwellenstrahl mit einer Ausbreitungsrichtung, die entgegengesetzt zu derjenigen der Sondenwelle ist.
• Vorteilhaft ist die Vorrichtung in eine monolithische oder hybride Struktur integriert. Unter einer monolithischen Struktur wird eine Struktur verstanden, in welcher die Bauteile auf ein und demselben Substrat realisiert sind, und unter einer hybriden Struktur eine Struktur, bei der die Bauteile auf ein und demselben Träger aufgebracht sind.
• Vorteilhaft weist die Vorrichtung ein Dämpfungsglied auf, das auf dem Weg der Sondenwelle zwischen zwei optischen Verstärkern angeordnet ist, die nacheinander von der Sondenwelle durchquert werden, damit die Intensität der einfallenden Sondenwelle bei jedem der optischen Verstärker die gleiche Spitzenamplitude hat.
• Vorteihaft weist die Vorrichtung wenigstens eine Verzögerungslinie auf, die auf dem Weg eines sekundären Pumpwellenstrahles angeordnet ist, wobei diese Verzögerungslinie derart angeordnet ist, daß die von den sekundären Pumpwellenstrahlen getragene Information bei den beteiligten optischen Verstärkern synchron mit der von der Sondenwelle getragenen Information ankommt.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung wenigstens einen Filter auf, der auf dem Weg der Sondenwelle bei ihrem Ausgang von einem optischen Verstärker angeordnet ist, wobei dieser Filter eine Selektivität aufweist, die derart ausgewählt wird, daß sie die Pumpwelle aufhält und die Sondenwelle passieren läßt.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung eine Lichtqelle auf, die zum Aussenden einer Sondenwelle konstanter Intensität ausgelegt ist, auf welcher die Information übertragen werden soll.
• Vorteilhaft ist die Information ein binäres Signal mit einer Übertragungsrate größer als oder gleich 10 GBits/s.
• Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei der Lektüre der nachfolgenden detaillierten, nicht einschränkenden Beschreibung dreier Ausführungsbeispiele der Erfindung und bei Ansicht der beigefügten Zeichnung deutlich, in der:
• - Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
• - Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
• - Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
• - Fig. 4 und 5 die durch Simulation erhaltenen Ergebnisse darstellen,
• - Fig. 6 und 7 den experimentellen Ergebnissen entsprechen, die mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten wurden.
• Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtungen weisen jeweils zwei optische Halbleiter- Verstärker auf. Die Erfindung läßt sich selbstverständlich ohne Schwierigkeiten auf eine Vorrichtung mit einer beliebigen Anzahl N (größer oder gleich 2) optischer Halbleiter- Verstärker verallgemeinern.
• Die in der Fig. 1 dargestellte Konverter-Vorrichtung 100 verwendet zwei für sich bekannte identische optische Halbleiter-Verstärker 101 und 102. Die Vorrichtung 100 empfängt am Eingang eine Pumpwelle 103 mit der Wellenlänge λp, die in der Intensität moduliert ist, um eine Nutzinformation zu tragen, beispielsweise ein Binärsignal mit hoher Übertra gungsrate, typischerweise größer als 10 GBits/s. Die Pumpwelle 103, die bis zu der Vorrichtung 100 auf eine für sich bekannte Weise mittels Lichtfasern geführt wird, stammt beispielsweise von einem Sender eines ersten lokalen Telekommunikationsnetzes. Die Vorrichtung 100 liefert am Ausgang eine Sondenwelle 104 mit der Wellenlänge λs, unterschiedlich zu λp, welche die Nutzinformation trägt. Diese Sondenwelle 104 wird beispielsweise in Richtung eines Empfängers eines zweiten lokalen Telekommunikationsnetzes geleitet, das mit dem ersten zu verbinden ist, wobei die Weiterleitung der Sondenwelle 104 durch den Wert der Wellenlänge λs bestimmt ist. Die Sondenwelle 104 wird ausgehend von der Vorrichtung 100 in Richtung des zweiten lokalen Telekommunikationsnetzes mittels Lichtfaser auf eine für sich bekannte Weise geführt.
• Der einfallende Pumpwellenstrahl 103 wird in zwei Sekundärstrahlen 106 und 107 gleicher Amplituden aufgeteilt, die jeweils in die optischen Halbleiter-Verstärker 101 und 102 eingeführt werden, wie es nachfolgend genauer erläutert wird. Insbesondere ist die Lichtfaser, in welcher sich die Pumpwelle 103 fortpflanzt, am Eingang mit einem der beiden Wege eines Richtungskopplers 105 verbunden, wobei die Sekundärstrahlen 106 und 107 jeweils am Ausgang auf den beiden Wegen des Kopplers 105 wiedergewonnen werden. Die Sekundärstrahlen 106 und 107 werden mit irgendwelchen dem Durchschnittsfachmann bekannten Mitteln, Lichtfaser oder Lichtführung, in Richtung der optischen Verstärker 101 und 102 geführt. Im allgemeinen sind die die Vorrichtung 100 bildenden optischen Bauteile entweder durch Lichtfasern für den Fall, daß diese durch eine Anordnung diskreter optischer Bauteile ausgebildet wird, oder durch Lichtführungen verbunden, wenn diese Bauteile in eine monolitische oder hybride Struktur integriert sind. Eine für sich bekannte Verzögerungslinie 118 ist auf dem Weg eines der Sekundärstrahlen 106 und 107 angeordnet, wie es nachfolgend detaillierter erläutert wird.
• Eine Sondenwelle 108 konstanter Intensität und der Wellenlänge λs wird von einer für sich bekannten Lichtquelle 109 geliefert, und durchläuft nacheinander die optischen Halbleiterverstärker 101 und 102, wobei die letzteren in Serie auf dem Weg der Sondenwelle 108 angeordnet sind.
• Das Einbringen der Sondenwelle 108 und des Sekundärstrahls 106 der zugehörigen Pumpwelle in den optischen Verstärker 101 wird mittels eines Richtungskopplers 110 durchgeführt, der am Eingang auf seinen beiden Wegen jeweils die Sondenwelle 108 und den Sekundärstrahl 106 der Pumpwelle empfängt, wobei einer der Wege am Ausgang mit dem optischen Verstärker 101 verbunden ist. Dieser letztere liefert einen austretenden Strahl, der durch eine verstärkte Pumpwelle 111 und eine modulierte Sondenwelle 112 gebildet wird. Der optische Verstärker 101 ist auf eine dem Durchschnittsfachmann bekannte Weise ausgelegt, damit die einfallende Sondenwelle mit einem Verstärkungsfaktor abhängig von der Intensität der einfallenden Pumpwelle über das Phänomen der mit dem Verstärkungsfaktor gekreuzten Sättigung verstärkt wird.
• Ein für sich bekannter, auf λs abgestimmter Filter 113 ist auf dem Weg des von dem optischen Verstärker 101 austretenden Strahls angeordnet, um die verstärkte Pumpwelle 111 aufzuhalten und lediglich die modulierte Sondenwelle 112 in Richtung des optischen Verstärkers 102 passieren zu lassen.
• Erfindungsgemäß ist der optische Verstärker 102 auf dem Weg der modulierten Sondenwelle 112 angeordnet. Auf diesen optischen Verstärker 102 fällt der Sekundärstrahl 107 der Pumpwelle ein, der von demselben einfallenden Pumpwellenstrahl 103 stammt, wie der Sekundärstrahl 106 der von dem Verstärker 101 empfangenen Pumpwelle; genauer gesagt, empfängt ein Richtungskoppler 114 am Eingang auf einem Weg die modulierte Sondenwelle 112 und auf dem anderen Weg den Se kundärstrahl 107 der Pumpwelle. Einer der Wege ist am Ausgang mit dem optischen Verstärker 102 verbunden, wobei letzterer eine verstärkte Pumpwelle 115 und eine modulierte Sondenwelle 116 liefert.
• Ein auf λs abgestimmter Filter 117 ist auf dem Weg des von dem optischen Verstärker 102 austretenden Strahles angeordnet, um die verstärkte Pumpwelle 115 aufzuhalten und lediglich die modulierte Sondenwelle 116 die Vorrichtung 100 verlassen zu lassen. Mit dem Bezugszeichen 104 ist die Sondenwelle am Ausgang des Filters 117 bezeichnet. Wenn η die Auslöschrate der Sondenwelle am Ausgang des optischen Verstärkers 101 bezeichnet, ist die Auslöschrate der Sondenwelle 104 am Ausgang der Vorrichtung 100 in erster Näherung gleich η². Mit N Stufen würde die Auslöschrate in erster Näherung gleich ηN sein.
• Der Durchgang der Sondenwelle 108 durch den optischen Verstärker 101 wird von einer Verstärkung derselben begleitet; ein für sich bekanntes Dämpfungsglied 121 ist auf dem Weg der aus dem optischen Verstärker 101 austretenden modulierten Sondenwelle 112 angeordnet, damit die Spitzenintensität der auf den optischen Verstärker 102 einfallenden modulierten Sondenwelle 112 die gleiche ist wie diejenige der auf den optischen Verstärker 101 einfallenden Sondenwelle 108. Die Verzögerungslinie 118, die auf dem Weg des Sekundärstrahls 107 der Pumpwelle angeordnet ist, wird derart ausgewählt, daß die von dem Sekundärstrahl 107 der Pumpwelle getragene Information synchron mit der Information ankommt, die von der auf den Verstärker 102 einfallenden modulierten Sondenwelle 112 getragen wird, unter Berücksichtigung der Verzögerung, die bei dem Durchgang der Sondenwelle 108 durch den optischen Verstärker 101 und die verschiedenen optischen Bauteile hervorgerufen wird.
• In der Vorrichtung 100 breiten sich die Pumpwelle und die Sondenwelle in jedem der optischen Verstärker 101 und 102 in gleicher Richtung aus, diese Ausbildung wird "gleichläufig" genannt.
• Als Variante und wie in Fig. 2 dargestellt, kann eine Konverter-Vorrichtung 200 realisiert werden, in welcher sich die Pumpwelle und die Sondenwelle in entgegengesetzter Richtung in jedem der optischen Verstärker ausbreiten, diese Ausbildung wird "gegenläufig" genannt.
• Die Vorrichtung 200 empfängt eine Pumpwelle 203 und teilt diese in zwei Sekundärstrahlen 206 und 207 mittels eines Richtungskopplers 205 auf, auf die gleiche Weise, wie es in der vorstehend beschriebenen Vorrichtung 100 verwirklicht wird.
• Eine Sondenwelle 208 konstanter Intensität, die von einer Lichtquelle 209 geliefert wird, wird direkt in einen optischen Verstärker 201 eingegeben. Letzterer liefert am Ausgang eine modulierte Sondenwelle 212. Der optische Verstärker 201 ist auf einem Weg mit einem Richtungskoppler 210 verbunden, der zum Auffangen der den Verstärker 201 verlassenden modulierten Sondenwelle 212 und zum Eingeben des Sekundärstrahls 206 der Pumpwelle angeordnet ist, mit einer zu derjenigen der Sondenwelle 208 entgegengesetzten Ausbreitungsrichtung. Der Koppler 210 hat einen Weg, welcher am Ausgang den Sekundärstrahl 206 empfängt, wobei der andere Weg des Kopplers 210 am Eingang die den optischen Verstärker 201 verlassende modulierte Sondenwelle 212 empfängt und am Ausgang die modulierte Sondenwelle 212 in Richtung des optischen Verstärkers 202 leitet. Letzterer ist erfindungsgemäß auf dem Weg der aus dem optischen Verstärker 201 austretenden modulierten Sondenwelle 212 angeordnet. Der optische Verstärker 202 empfängt den Sekundärstrahl 207 der Pumpwelle in einer Richtung, die entgegengesetzt zu der Ausbreitungsrichtung der modulierten Sondenwelle 212 ist. Das Eingeben des Sekundärstrahls 207 der Pumpwelle in den optischen Verstärker 202 wird mittels eines Richtungskopp lers 214 durchgeführt. Letzterer empfängt auf einem Weg am Eingang den Sekundärstrahl 207 der Pumpwelle; der andere Weg empfängt am Eingang die den Verstärker 202 verlassende modulierte Sondenwelle 216. Eine für sich bekannte Verzögerungslinie 218 ist auf dem Weg des Sekundärstrahls 207 angeordnet, um die Verzögerung zu berücksichtigen, die beim Durchgang der Sondenwelle 208 durch den optischen Verstärker 201 und die verschiedenen optischen Bauteile hervorgerufen wird, damit die von dem Sekundärstrahl 207 der Pumpwelle getragene Information synchron mit der Information ankommt, die von der auf den optischen Verstärker 202 einfallenden modulierten Sondenwelle 212 getragen wird. Die die Vorrichtung 200 verlassende modulierte Sondenwelle wird mit dem Bezugszeichen 204 bezeichnet.
• Ein für sich bekanntes Dämpfungsglied 221 ist auf dem Weg der modulierten Sondenwelle 212 angeordnet, damit die Spitzenamplituden der auf jeden der optischen Verstärker 201 und 202 einfallenden Sondenwellen gleich sind.
• Mit der Vorrichtung 200 kann bezüglich der vorstehend beschriebenen Vorrichtung 100 vorteilhaft ein optischer Isolator 220 anstelle eines Filters verwendet werden, um den von dem Verstärker 202 austretenden Pumpwellenstrahl in Richtung des Verstärkers 201 aufzuhalten. Der für sich bekannte Isolator 220 ist in Ausbreitungsrichtung der aus dem optischen Verstärker 201 austretenden Sondenwelle 212 durchlässig und in entgegengesetzter Ausbreitungsrichtung nicht-durchlässig, welche derjenigen des aus dem optischen Verstärker 202 austretenden Pumpwellenstrahls entspricht. Die Verwendung eines optischen Isolators, eines passiven Bauteils, hat nämlich den Vorteil, im Vergleich zu der Verwendung eines Filters, eines aktiven Bauteils, nicht die Verwendung eines Abstimmungs-Steuersystems zu erfordern, um diesen auf die gewünschte Wellenlänge abzustimmen.
• Die in Fig. 3 dargestellte Konverter-Vorrichtung 300 weist zwei identische optische Verstärker 301 und 302 auf, und vereinigt die gleichläufige und die gegenläufige Ausbildung. Die Vorrichtung 300 empfängt am Eingang eine Pumpwelle 303, die in zwei Sekundärstrahlen 306 und 307 mittels eines Richtungskopplers 305 aufgeteilt wird, auf die gleiche Weise wie für die vorstehenden Ausführungsbeispiele.
• Eine Lichtquelle 309 liefert eine Sondenwelle 308 konstanter Intensität, die direkt in den optischen Verstärker 301 geschickt wird. Der Sekundärstrahl 306 der Pumpwelle wird in den optischen Verstärker 301 in eine Richtung entgegengesetzt zu der Ausbreitung der Sondenwelle 308 eingegeben, dank eines Richtungskopplers 310, der auf gleiche Weise wie der Koppler 210 des vorstehenden Ausführungsbeispiels angeordnet ist. Der optische Verstärker 302 ist auf dem Weg der aus dem optischen Verstärker 301 austretenden modulierten Sondenwelle 312 angeordnet. Ein Richtungskoppler 314 wird zum Eingeben der modulierten Sondenwelle 312 und des Sekundärstrahls 307 der Pumpwelle mit gleichen Ausbreitungsrichtungen in den optischen Verstärker 302 verwendet. Genauer gesagt, empfängt der Koppler 314 auf einem Weg am Eingang die modulierte Sondenwelle 312 und auf dem anderen den Sekundärstrahl 307 der Pumpwelle, wobei der eine Weg des Kopplers 314 am Ausgang mit dem Verstärker 302 verbunden ist.
• Ein Filter 313 ist auf dem Weg des aus dem optischen Verstärker 302 austretenden Strahles angeordnet, um die Pumpwelle aufzuhalten und lediglich die mit dem Bezugszeichen 304 bezeichnete modulierte Sondenwelle am Ausgang der Vorrichtung 303 aufzufangen. Ein Dämpfungsglied 321 ist auf dem Weg der den optischen Verstärker 301 verlassenden modulierten Sondenwelle 312 angeordnet, damit die Spitzenamplitude der auf den optischen Verstärker 302 einfallenden Sondenwelle die gleiche ist wie diejenige der auf den optischen Verstärker 301 einfallenden Sondenwelle 308. Eine Verzögerungslinie 318 ist auf dem Weg des Sekundärstrahls 307 der Pumpwelle angeordnet, um die von dem Sekundärstrahl 307 der Pumpwelle getragene Information mit derjenigen zu synchronisieren, die von der modulierten Sondenwelle 312 getragen wird, unter Berücksichtigung der Verzögerung, die durch den Durchgang durch den optischen Verstärker 301 und die anderen optischen Bauteile hervorgerufen wird.
• Die Vorrichtung 300 ist vorteilhaft innerhalb einer monolitischen Struktur integriert, der Filter 313 kann jedoch in Form eines diskreten Bauteils am Ausgang des Verstärkers 302 angebracht sein.
• Die Fig. 4 und 5 zeigen die über eine Simulation erhaltenen Ergebnisse. Die Fig. 4 zeigt die simulierte Antwort einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (in einer gegenläufigen Ausbildung mit zwei Stufen, wie sie mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben wurde), wenn eine Pumpwelle der Intensität Ip am Eingang eingegeben wird (die Auslöschrate der Pumpwelle ist größer als 30 dB). Zum Vergleich ist die Intensität is der Sondenwelle am Ausgang eines bekannten Konverters angegeben worden, welcher lediglich einen einzigen optischen Verstärker verwendet, und die Intensität IS der Sondenwelle am Ausgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Es sei bemerkt, daß dank der Erfindung die Auslöschrate der Sondenwelle von 5,2 dB auf 10,6 dB steigt, wobei die Gesamtleistung der Pumpwelle zweimal größer ist als für den Fall eines bekannten Konverters, der lediglich einen einzigen optischen Verstärker verwendet. Jedoch ist sogar in dem Fall, in dem eine identische globale Leistung der Pumpwelle in einer bekannten Ausbildung mit einem einzigen optischen Verstärker und in einer erfindungsgemäßen Ausbildung mit mehreren optischen Verstärkern verwendet wurde, die Auslöschrate um wenigstens 2 dB verbessert.
• Die Fig. 5 stellt die von einer Simulation einer erfindungsgemäßen Konverter-Vorrichtung mit drei Stufen stammenden Ergebnisse dar, welche eine Pumpwelle der Intensität Ip empfängt, die zum Tragen eines Binärsignals moduliert ist und deren Auslöschrate lediglich 6 dB ist. Zum Vergleich ist die Intensität is der Sondenwelle für den Fall eines bekannten Konverters dargestellt, der lediglich einen einzigen optischen Verstärker verwendet, und die Intensität Is der Sondenwelle, welche die erfindungsgemäße Konverter- Vorrichtung verläßt. Es sei festgestellt, daß eine erfindungsgemäße Vorrichtung den Kontrast der von der einfallenden Pumpwelle getragenen Information um mehr als 3 dB wiederherstellen kann.
• Die Fig. 6 und 7 tragen die experimentellen Ergebnisse zusammen, die von einem Ausführungsbeispiel stammen, wie es mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben ist. Beispielhaft wird die Pumpwelle hier mittels eines Lasers vom Typ DFB mit λp = 1553 nm erzeugt, und in der Intensität zum Tragen eines pseudo-zufälligen numerischen Signals moduliert; die Wellenlänge wird hier mittels eines Lasers vom Typ DFB mit λs = 1540 nm erzeugt. Die Fig. 6 stellt die Entwicklung der Leistung der Pumpwelle für eine Übertragungsrate von 700 MBits/s dar. In Fig. 7 ist der Verlauf der Leistung Ps der Sondenwelle am Ausgang der Vorrichtung dargestellt, wobei die Auslöschrate gleich 7,2 dB ist. Zum Vergleich ist der Verlauf der Leistung ps der Sondenwelle am Ausgang eines bekannten Konverters mit einer einzigen Stufe dargestellt: die Auslöschrate ist 4,14 dB. Die Kurve ps' stellt den Verlauf der Leistung der Sondenwelle am Ausgang eines bekannten Wandlers mit einer einzigen Stufe dar, jedoch für eine Pumpwellenleistung, die gleich der Leistung des einfallenden Pumpwellenstrahls für den Fall eines erfindungsgemäßen Konverters mit zwei Stufen ist: man erhält dank der Erfindung eine verbesserte Auslöschrate (7,2 dB anstatt 6,06 dB).
• Schlußfolgernd erlaubt die Erfindung, die Auslöschrate der Sondenwelle deutlich zu verbessern, ohne einen Kompromiß zwischen der Schnelligkeit der Information und der erhalte nen Auslöschrate einzugehen. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist im übrigen robuster als eine Interferometrie- Vorrichtung, wie sie in dem Stand der Technik vorgeschlagen wurde, da sie keine genaue Steuerung eines Laufunterschiedes benötigt. Aus dem gleichen Grund und unter Berücksichtigung der Tatsache, daß in einem optischen Halbleiter- Verstärker die Phasengeschwindigkeit einer Welle im allgemeinen von ihrer Polarisation abhängt, ist die Empfindlichkeit der Sondenwelle auf die Polarisation bei der Erfindung nicht kritisch im Vergleich zu den bekannten Konvertern, welche die Mach-Zehnder- oder die Michelson-Interferometer verwenden. Außerdem ist der optische Übertragungsbereich bei der Erfindung lediglich durch denjenigen des optischen Verstärkers begrenzt, und nicht durch den des Interferometers, der in einem bekannten die Phasenverschiebung der Sondenwelle anwendenden Konverter verwendet wird.

Claims (10)

1. Wellenlängen-Konvertervorrichtung (100; 200; 300), welche für die Übertragung einer Information, die von einem einfallenden Pumpwellenstrahl (103; 203; 303) der Wellenlänge λP getragen ist, an eine Sondenwelle (108; 208; 308) der Wellenlänge λs ausgelegt ist, wobei die Konvertervorrichtung (100; 200; 300) wenigstens zwei optische Halbleiter-Verstärker (101, 102; 201, 202; 301, 302) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Mittel (105; 205; 305) zum Aufteilen des einfallenden Pumpwellenstrahles in sekundäre Pumpwellenstrahlen und zum Einführen jeweils eines sekundären Pumpwellenstrahls (106, 107; 206, 207; 306, 307) in jeden der optischen Verstärker (101, 102; 201, 202; 301, 302) aufweist, und daß die optischen Verstärker (101, 102; 201, 202; 301, 302) in Serie derart auf dem Weg der Sondenwelle angeordnet sind, um jeweils letztere - über das Phänomen der mit dem Verstärkungsfaktor gekreuzten Sättigung - in der Intensität mit dem beteiligten sekundären Pumpwellenstrahl zu modulieren, um am Ausgang der Vorrichtung eine die Information tragende Sondenwelle (104; 204; 304) zu erhalten.

2. Vorrichtung (200; 300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein sekundärer Pumpwellenstrahl (206, 207; 306) an den beteiligten optischen Verstärker (201, 202; 301) mit einer Ausbreitungsrichtung geschickt wird, die entgegengesetzt zu derjenigen der Sondenwelle ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen optischen Isolator (220) aufweist, der auf dem Weg des sekundären Pumpwellenstrahles an dem Ausgang eines optischen Verstärkers (202) angeordnet ist, der diesen mit einer Ausbreitungsrichtung empfängt, die entgegengesetzt zu derjenigen der Sonden welle ist, wobei dieser optische Isolator (220) zum Aufhalten des sekundären Pumpwellenstrahles angeordnet ist, während er den Durchgang der Sondenwelle zuläßt.

4. Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle optischen Verstärker (201, 202) den beteiligten sekundären Pumpwellenstrahl mit einer Ausbreitungsrichtung empfangen, die entgegengesetzt zu derjenigen der Sondenwelle ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie in eine monolithische oder hybride Struktur integriert ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Dämpfungsglied (121; 221; 321) aufweist, das auf dem Weg der Sondenwelle zwischen zwei optischen Verstärkern (101, 102; 201, 202; 301, 302) angeordnet ist, die nacheinander von der Sondenwelle durchquert werden, damit die Intensität der einfallenden Sondenwelle bei jedem der optischen Verstärker die gleiche Spitzenamplitude hat.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine Verzögerungslinie (118; 218; 318) aufweist, die auf dem Weg eines sekundären Pumpwellenstrahles angeordnet ist, wobei diese Verzögerungslinie (118; 218; 318) derart angeordnet ist, daß die von jedem der sekundären Pumpwellenstrahlen getragene Information bei den beteiligten optischen Verstärkern synchron mit der von der Sondenwelle getragenen Information ankommt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens einen Filter (113) aufweist, der auf dem Weg der Sondenwelle bei ihrem Ausgang von einem optischen Verstärker (101) angeord net ist, wobei dieser Filter eine Selektivität bzw. Trennschärfe aufweist, die derart ausgewählt wird, daß sie die Pumpwelle aufhält und die Sondenwelle passieren läßt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Lichtquelle (109; 209; 309) aufweist, die zum Aussenden einer Sondenwelle konstanter Intensität ausgelegt ist, auf welcher die Information übertragen werden soll.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Information ein Binärsignal mit einer Übertragungsrate größer oder gleich 10 Gbits/s ist.