DE69820005T2

DE69820005T2 - Detektion der Wellenformveränderung verursacht durch chromatische Dispersion

Info

Publication number: DE69820005T2
Application number: DE69820005T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Kawasaki-shi Ihara; Yoichi Sapporo-shi Oikawa
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2018-03-07
Also published as: EP1313238A2; JPH11122173A; EP1315322A3; DE69820005D1; EP0912001A3; EP0912001A2; EP1313237A3; EP0912001B1; EP1313236A2; CN1215265A; EP1315323A3; US5999289A; EP1313238A3; EP1313239A2; EP1313236A3; CN1111983C; EP1315323A2; EP1313239A3; EP1313237A2; EP1315322A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Fachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum Erfassen einer Änderung von einer Wellenform, die durch chromatische Dispersion von einer optischen Übertragungsleitung in einem optischen Übertragungssystem hervorgerufen wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In optischen Übertragungssystemen wird, wenn die Übertragungsgeschwindigkeit ansteigt, der Güteabfall bzw. die Degradation der Wellenform aufgrund der chromatischen Dispersion von optischen Fasern eine angewandte bzw. praktische Angelegenheit, und es werden Techniken zum Kompensieren eines solchen Güteabfalls bzw. einer solchen Degradation der Wellenform notwendig. Aus dem Stand der Technik ist eine Kompensationstechnik bekannt, die das Einziehen einer Dispersions-kompensierenden Faser erfordert, welche einen Dispersionswert aufweist, dessen Vorzeichen dem des Dispersionswerts einer Übertragungsleitung entgegengesetzt ist.
Diese aus dem Stand der Technik bekannte Technik wies die nachfolgenden Probleme auf:
Der Effekt der optischen Faserdispersion ändert sich in Abhängigkeit der Temperatur, der Übertragungsentfernung, den Charakteristika der eingebrachten Faser, etc., jedoch ist es bei dem Stand der Technik schwierig, während des Betriebes des Systems gemäß den Systemcharakteristika optimale Einstellungen individuell einzustellen, da die eingesetzten Systeme über keine Einrichtung zum Erfassen des Grades bzw. des Umfanges der während des Betriebes des Systems durch die Dispersion hervorgerufenen Wellenformdegradation verfügen.
Eine Dispersions-kompensierende Faser weist solche Nachteile auf, wie hohe Kosten, große Abmaße und hohe Einsetzverluste.
Des weiteren erzeugt die Regelung der Frequenzbandbreite einer Abgleichverstärkerschaltung in einem optischen Empfänger zur Kompensation der Wellenformdegradation die nachfolgenden Probleme:
In ultrahohen Geschwindigkeitsbereichen von etwa 10 Gb/s müssen elektronische Schaltungen als integrierte Schaltungen verwendet werden, jedoch ist es schwierig, Widerstände und Kapazitäten, die in der Lage sind, sich über einen breiten Bereich zu ändern, auf einem IC zu implementieren.
Die Vergrößerung der Betriebsbandbreite ist aufgrund der Bandbreitenbegrenzung durch die Bandbreitenregelschaltung selbst schwierig.
In der EP-A-684 709 wird ein optisches Übertragungssystem beschrieben, welches einstellbare Dispersionskompensierende Fasern verwendet, um die Dispersion in Fasern des Systems zu kompensieren. Der mittels der Dispersions-kompensierenden Fasern eingeführte Betrag der Dispersion wird in Abhängigkeit des erforderlichen Betrags der Kompensation variiert. Eine Dispersionskompensationseinheit optimiert basierend auf einem Betriebsparameter, wie etwa der Augenmarge oder der Bitfehlerrate (BER), die Kompensation der Dispersion.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und ein Gerät zum Erfassen einer durch chromatische Dispersion einer optischen Übertragungsleitung hervorgerufenen Änderung einer Wellenform anzugeben.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erfassen einer durch chromatische Dispersion einer optischen Übertragungsleitung hervorgerufenen Änderung einer Signal-Wellenform angegeben, welches die folgenden Verfahrensschritte aufweist: Umwandeln eines über die optische Übertragungsleitung empfangenen, optischen Signals in ein elektrisches Signal; Erfassen von Signalstärken des elektrischen Signals bei einer Vielzahl von Frequenzen, einschließlich einer Frequenz, welche im Wesentlichen sensitiv hinsichtlich der Wirkung der chromatischen Dispersion der optischen Übertragungsleitung ist, und einer Frequenz, welche im Wesentlichen unempfindlich gegenüber der Wirkung der chromatischen Dispersion der optischen Übertragungsleitung ist; und Erfassen der durch die chromatische Dispersion der optischen Übertragungsleitung hervorgerufenen Änderung der Signal-Wellenform auf der Basis des Verhältnisses zwischen den Signalstärken bei der Vielzahl der Frequenzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zum Erfassen einer durch chromatische Dispersion von einer optischen Übertragungsleitung hervorgerufenen Änderung einer Signal-Wellenform angegeben, wobei das Gerät folgendes aufweist: einen Fotodetektor zum Umwandeln eines über die optische Übertragungsleitung empfangenen optischen Signals in ein elektrisches Signal; eine Signalstärken-Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Signalstärken des elektrischen Signals bei einer Vielzahl von Frequenzen, einschließlich einer Frequenz, welche im Wesentlichen sensitiv hinsichtlich der Wirkung der chromatischen Dispersion der optischen Übertragungsleitung ist, und einer Frequenz, welche im Wesentlichen unempfindlich gegenüber der Wirkung der chromatischen Dispersion der optischen Übertragungsleitung ist; und eine Wellenformänderungs-Erfassungsschaltung zum Erfassen der durch die chromatische Dispersion der optischen Übertragungsleitung hervorgerufenen Änderung der Signal-Wellenform auf der Basis des Verhältnisses zwischen den Signalstärken bei der Vielzahl der Frequenzen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Darstellung, welche die Grundkonfiguration der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Darstellung zum Erläutern der Beziehung zwischen einer Änderung einer Wellenform aufgrund der chromatischen Dispersion einer optischen Faser und einem Frequenzkomponentenverhältnis;
3 ist eine Darstellung, welche ein erstes Beispiel eines Gerätes zum Erfassen einer Änderung von einer Wellenform auf der Basis des Frequenzkomponentenverhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
4 ist eine Darstellung, welche ein zweites Beispiel der auf dem Frequenzkomponentenverhältnis basierenden Erfassung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt die Grundkonfiguration eines Gerätes zum Erfassen der durch chromatische Dispersion hervorgerufenen Änderung einer Wellenform und zum Kompensieren der derart erfassten Änderung der Wellenform gemäß der vorliegenden Erfindung. In 1 wird ein durch eine optische Faser 12 empfangendes, optisches Signal von einem optischen Sender 10 mittels eines Fotodetektors 14 in ein elektrisches Signal umgewandelt und mittels einer Abgleichverstärkerschaltung 16 verstärkt.
Ein Wellenformänderungs-Detektor 18 erfasst eine durch chromatische Dispersion hervorgerufene Änderung einer Wellenform, wie es detailliert nachfolgend beschrieben wird, und kompensiert die Änderung der Wellenform, indem entweder die Frequenzcharakteristik des Abgleichverstärkers 16 oder der Betrag der chromatischen Dispersion der optischen Faser 12 in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Erfassung geregelt wird.
Wie in 2 gezeigt, tritt in der empfangenden Wellenform eine Änderung aufgrund der chromatischen Dispersionen der optischen Faser mit der Charakteristik auf, dass, wenn die Wellenform aufgrund von Impulskomprimierung eine Wellenform mit Spitzen wird, die höhere Frequenzkomponente ansteigt (Teil (a)), und dass, wenn die Wellenform aufgrund von Impulsspreitung abgerundet wird, die höhere Frequenzkomponente abnimmt (Teil (b)). Durch das Erfassen der Leistung bzw. Signalstärke der höheren Frequenzkomponente kann die Änderung in der Wellenform erfasst werden. Zu diesem Zeitpunkt sollten die Leistungen bzw. Signalstärken von zumindest zwei Frequenzkomponenten, einer gegenüber der Wirkung der chromatischen Dispersion unempfindlichen Komponente niedriger Frequenz und einer hinsichtlich dieser Wirkung empfindlichen Komponente hoher Frequenz, erfasst und das Verhältnis zwischen ihnen derart berechnet werden, dass die Änderung der Wellenform von der Änderung der optischen Eingangsleistung selber unterschieden werden kann.
In der vorliegenden Erfindung werden hinsichtlich der Erfassung der Wellenformänderung in dem Wellenformänderungs-Detektor 18 die Leistungen bzw. Signalstärken der zuvor erwähnten zumindest zwei Frequenzkomponenten erfasst und das Verhältnis zwischen ihnen berechnet. Die gegenüber der Wirkung der chromatischen Dispersion unempfindliche Komponente niedriger Frequenz bezieht sich auf die Frequenzen, die beispielsweise niedriger als 1 GHz sind, wenn die Bitrate 40 GHz beträgt, und die gegenüber der Wirkung der chromatischen Dispersion empfindliche Komponente hoher Frequenz bezieht sich beispielsweise auf Frequenzen zwischen 30 GHz bis 40 GHz.
3 zeigt ein Beispiel des Gerätes zum Erfassen einer Änderung einer Wellenform gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Ausgabe der Abgleichverstärkerschaltung 16 wird parallel den Eingängen einer Vielzahl von Bandpassfiltern 20 zugeführt, deren Durchlassmittenfrequenzen jeweils bei f₁, f₂, ..., f_n liegen; dann werden die Leistungen bzw. Signalstärken ihrer Ausgaben durch jeweilige Signalstärken-Detektoren 22 erfasst und das Verhältnis zwischen ihnen mittels eines Signalstärkenverhältnis-Berechners 24 berechnet.
4 zeigt ein zweites Beispiel des Gerätes zum Erfassen einer Änderung einer Wellenform gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Ausgabe der Abgleichverstärkerschaltung 16 wird als Eingabe einem Bandpassfilter 26 zugeführt, dessen Durchlassmittenfrequenz variabel ist und dessen Ausgabesignalstärke durch ein Signalstärken-Detektor 28 erfasst wird. Die Mittenfrequenz des Bandpassfilters 26 wird mittels einer Frequenzdurchlauf- bzw. Wobbel-Vorrichtung 30 überstrichen bzw. abgetastet, und ein Signalstärkenverhältnis-Berechner 32 berechnet von der Ausgabe des Signalstärken-Detektors 28, welche die bei einer Vielzahl von Frequenzen erfassten Signalstärken darstellt, die Signalstärkenverhältnisse zwischen der Vielzahl von Frequenzkomponenten.

Claims

Verfahren zum Erfassen einer Änderung von einer Signal-Wellenform, die durch chromatische Dispersion von einer optischen Übertragungsleitung (12) hervorgerufen wird, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: (a) Umwandeln (14) eines über die optische Übertragungsleitung empfangenes Signals in ein elektrisches Signal; (b) Erfassen (18; 22; 28) von Signalstärken des elektrischen Signals bei einer Vielzahl von Frequenzen (f_i, f₂, ..., f_n), die eine Frequenz enthält, welche im wesentlichen sensitiv hinsichtlich der Wirkung der chromatischen Dispersion der optischen Übertragungsleitung ist, und eine Frequenz enthält, welche im wesentlichen unempfindlich gegenüber der Wirkung der chromatischen Dispersion der optischen Übertragungsleitung ist; und (c) Erfassen (18; 24; 32) der Änderung der Signal-Wellenform, die durch die chromatische Dispersion der optischen Übertragungsleitung hervorgerufen wird, auf der Basis des Verhältnisses zwischen den Signalstärken bei der Vielzahl der Frequenzen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Verfahrensschritt (b) folgende Unterschritte aufweist: (i) Paralleles Eingeben des elektrischen Signals in eine Vielzahl von Bandpass-Filtern (20), deren Bandpass-Mittenfrequenzen jeweils gleich der Vielzahl der Frequenzen gewählt sind; und (ii) Erfassen (22) von jeweiligen Ausgabesignalstärken der Vielzahl der Bandpass-Filter.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Verfahrensschritt (b) die folgenden Unterschritte aufweist: (i) Eingeben des elektrischen Signals in einen Bandpass-Filter (26), dessen Bandpass-Mittenfrequenz variabel ist; (ii) Erfassen (28) einer Ausgabesignalstärke des Bandpass-Filters; und (iii) Abtasten (30) der Mittenfrequenz des Bandpass-Filters über einen Bereich, der die Vielzahl der Frequenzen enthält.
Gerät zum Erfassen einer Änderung von einer Signal-Wellenform, die durch chromatische Dispersion von einer optischen Übertragungsleitung (12) hervorgerufen wird, wobei das Gerät folgendes aufweist: – einen Fotodetektor (14) zum Umwandeln eines über die optische Übertragungsleitung empfangenes Signals in ein elektrisches Signal; – eine Signalstärken-Erfassungseinrichtung (18; 22; 28) zum Erfassen von Signalstärken des elektrischen Signals bei einer Vielzahl von Frequenzen (f_i, f₂, ..., f_n), die eine Frequenz, welche im wesentlichen sensitiv hinsichtlich der Wirkung der Chromatischen Dispersion der optischen Übertragungsleitung ist, und eine Frequenz enthält, welche im wesentlichen unempfindlich gegenüber der Wirkung der chromatischen Dispersion der optischen Übertragungsleitung ist; und – eine Wellenformänderungs-Erfassungsschaltung (18; 24; 32) zum Erfassen der Änderung der Signal-Wellenform, die durch die chromatische Dispersion der optischen Übertragungsleitung hervorgerufen wird, auf der Basis des Verhältnisses zwischen den Signalstärken bei der Vielzahl der Frequenzen.
Gerät gemäß Anspruch 4, wobei die Signalstärken-Erfassungseinrichtung folgendes aufweist: – eine Vielzahl von Bandpass-Filtern (20), deren Bandpass-Mittenfrequenzen jeweils gleich der Vielzahl der Frequenzen gewählt sind, und in welche das elektrische Signal parallel eingegeben wird; und – eine Vielzahl von Signalstärken-Detektoren (22) zum Erfassen von jeweiligen Ausgabesignalstärken der Vielzahl der Bandpass-Filter.
Gerät gemäß Anspruch 4, wobei die Signalstärken-Erfassungseinrichtung folgendes aufweist: – einen Bandpass-Filter (26), dessen Bandpass-Mittenfrequenz variabel ist, und in welchen das elektrische Signal eingegeben wird; – einen Signalstärken-Detektor (28) zum Erfassen einer Ausgabesignalstärke des Bandpass-Filters; und – eine Frequenzabtastungs-Schaltung (30) zum Abtasten der Mittenfrequenz des Bandpass-Filters (26) über einen Bereich, der die Vielzahl der Frequenzen enthält.