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EP1314265A2 - Optischer kanalüberwachungschip - Google Patents

Optischer kanalüberwachungschip

Info

Publication number
EP1314265A2
EP1314265A2 EP01971645A EP01971645A EP1314265A2 EP 1314265 A2 EP1314265 A2 EP 1314265A2 EP 01971645 A EP01971645 A EP 01971645A EP 01971645 A EP01971645 A EP 01971645A EP 1314265 A2 EP1314265 A2 EP 1314265A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optical
channel monitoring
monitoring chip
optical channel
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01971645A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Deutsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Inc
Original Assignee
SCC Special Communication Cables GmbH and Co KG
Corning Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SCC Special Communication Cables GmbH and Co KG, Corning Inc filed Critical SCC Special Communication Cables GmbH and Co KG
Publication of EP1314265A2 publication Critical patent/EP1314265A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
    • H04B10/075—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal
    • H04B10/079—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal using measurements of the data signal
    • H04B10/0795—Performance monitoring; Measurement of transmission parameters
    • H04B10/07957—Monitoring or measuring wavelength

Definitions

  • the invention relates to an optical channel monitoring chip.
  • an optical spectral analyzer with evaluation software adapted for this purpose is usually used, which determines the transmission parameters mentioned above.
  • test signal which test signal has a wavelength outside the Wavelength range lies, which is usually used for the transmission of the electrical or optical signals.
  • a variable that is difficult to measure is the so-called center wavelength or the relative channel position in a wavelength division multiplex system.
  • the center wavelength is to be understood as the wavelength which indicates the center of the wavelength range (wavelength interval) occupied by a channel.
  • a portion of the light representing the respective signal is usually first coupled out of the transmission channel in a broadband manner.
  • the broadband portion is then over a wavelength dependent component, i.e. for example via an optical filter, divided into its spectral components, which are then analyzed.
  • the techniques known to be used here are the use of a Fabry-Perot interferometer, a so-called Bragg grating or wavelength-dependent attenuators.
  • a disadvantage of the known procedures is in particular that only the power of the individual signal components can be determined with the corresponding wavelengths.
  • the invention is therefore based on the problem of specifying an optical channel monitoring chip with which the Monitoring even the individual center wavelengths of the signal components is possible.
  • optical channel monitoring chip with the features according to the independent claim.
  • An optical channel monitoring chip for monitoring an input signal with a plurality of signals of different wavelength ranges has one
  • Input connector for recording the input signal.
  • An optical coupler is also connected to the input connection, with which a first intermediate signal and a second intermediate signal are coupled out of the input signal, both the first and the second intermediate signal each containing all signal components of the input signal, but with predefinable amplitude distribution between the two intermediate signals ,
  • an optical 1-9 coupler or also an up to 1:99 coupler i.e. an optical coupler in which the first intermediate signal each has a portion of the total amplitude and the second intermediate signal has 9 or 99 portions of the amplitude of the input signal.
  • a first output connection is connected to an output of the optical coupler, at which the first intermediate signal can be tapped.
  • An input of a DWDM demultiplexer is connected to a second output of the optical coupler, which is based on the principle of planar optical waveguides (Arrayed Waveguide Grating DWDM demultiplexer, AWG-DWDM demultiplexer).
  • AWG-DWDM demultiplexer Arrayed Waveguide Grating DWDM demultiplexer
  • the second intermediate signal which has all the signal components, that is to say all the frequency components, of the input signal is only divided into individual, independent signals with reduced amplitude, each of which has the signal components of transmission channels separated from one another, that is to say of different wavelength ranges.
  • the DWDM demultiplexer thus clearly shows a spectral division of the frequencies in the second intermediate signal, which signal components can be provided at a second output connection, and which second output connection is connected to an output of the DWDM demultiplexer.
  • the invention makes it possible for the first time with an AWG chip to record both the first intermediate signal and thus the input signal on-line with the respective individual signals in the different wavelength ranges and to compare them with one another.
  • an optical detector unit on the optical channel monitoring chip, which has, for example, a large number of optical detector elements, preferably high resolution line scanners or photodiodes, which are preferably at a distance of typically at least 2.5 ⁇ r ⁇ or at least 0 , 1 ⁇ m are arranged locally from one another.
  • optical detector unit makes it possible to directly convert optical signals (light signals) into electrical signals on an optical channel monitoring chip.
  • photodiodes enable a very cost-effective implementation of an optical channel monitoring chip designed in the manner described above.
  • An analog / digital converter is connected to one or more outputs of the optical detector unit, which is formed, for example, by means of the large number of optical detector elements, which thus clearly form a detector array.
  • the analog / digital converter has a number of inputs which preferably corresponds to the number of outputs of the optical detector unit, preferably thus to the number of in optical detector elements, if each optical detector element has one output.
  • the analog / digital converter can be equipped with any further evaluation logic and / or signal processing logic for generating a logic output signal which is a
  • Output signal according to a predetermined processing function be coupled.
  • the DWDM demultiplexer is preferably bevelled on the output side, as a result of which the individual optical elements are arranged
  • Detector elements on the DWDM demultiplexer for receiving the individual output signals provided by the DWDM demultiplexer is reflection-free or reflection-reduced.
  • the bevel on the output side is produced by grinding or polishing off the corresponding DWDM demultiplexer chip.
  • the slope of the bevel can range from
  • 0 ° ⁇ x ⁇ 10 ° preferably in the range of the so-called Brewster angle, i.e. in a range of 7 ° ⁇ x ⁇ 8 ° based on the surface of the optical channel monitoring chip, along which the wave propagation takes place.
  • bevelling takes place horizontally or vertically to the surface of the optical channel monitoring chip.
  • Figure 1 is a schematic equivalent circuit diagram of the individual components of the optical channel monitoring chip according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a section of the AWG-DWDM demultiplexer and the optical detector unit, on the basis of which a calibration of the optical channel monitoring chip according to an exemplary embodiment of the invention is explained;
  • Figure 3 is a schematic sketch of the optical channel monitoring chip according to an embodiment of the invention.
  • Figure 4 shows a cross section through the optical
  • Channel monitoring chip according to an embodiment of the invention.
  • 3 shows an optical channel monitoring chip 300 according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the optical channel monitoring chip 300 is made of a substrate made of silicon or quartz glass (silicon dioxide).
  • An input signal 302 is fed via an input connection 301 to the optical channel monitoring chip 300, said input signal having a multiplicity of signal components each with different wavelength ranges and thus different center wavelengths ⁇ _, ..., ⁇ n .
  • the input signal 302 is fed to an optical coupler 101 (cf. FIG. 1), by which the input signal 302 is divided according to the ratio 1:99 into a first intermediate signal 102 (with a portion 1 of a total of 100 portions of the amplitudes of the respective signals of the Input signal 302) and a second intermediate signal 103 (with 99 parts of a total of 100 parts of the amplitudes of the signal parts of the input signal 302).
  • the first intermediate signal 102 is routed directly to an input connection (not shown) of the optical channel monitoring chip 300 and can be tapped at this.
  • the second intermediate signal 103 is provided to a DWDM demultiplexer 302, 104 based on the principle of the planar optical waveguide via its input 105, which is coupled to a second output 106.
  • the AWG-DWDM demultiplexer 302, 104 divides the second intermediate signal 103 into the individual signal components in accordance with the different wavelength ranges, ie the different channels, which are contained in the second intermediate signal 103. If there are n signal components in the input signal 302 with different wavelength ranges, the AWG-DWDM demultiplexer 104 thus divides them into n optical partial signals 108, each of which has the following medium wavelengths: ⁇ i, ..., ⁇ n .
  • the individual n outputs 110 of the AWG-DWDM demultiplexer 104 are connected to inputs 111 of a photodiode array 112 via an optical interface 109, an output 110 of the AWG-DWDM demultiplexer 104 being connected to an input 111 of the photodiode array 112 is.
  • the individual optical signal components in the respective wavelength ranges are converted into partial electrical signals 113, which are each provided at an output 114 of the photodiode array 112.
  • the outputs 114 of the photodiode array are connected to inputs 115 of an analog-digital converter 116, so that a partial electrical signal 113 is fed to an input 115 of the analog-digital converter 116.
  • An output signal 118 is made available as an output signal of the optical channel monitoring chip 300 via an output 117 of the analog-digital converter 116.
  • the analog-digital converter 116 can also be dispensed with, so that the photodiode array 305 is coupled to the respective outputs 303 of the AWG-DWDM demultiplexer 302 via a beveled edge 304, via which a division of the individual partial signals can be tapped locally at output connections 306 which are preferably arranged at a distance of 2.5 ⁇ m. 2, the calibration of the optical channel monitoring chip 300 is explained in more detail.
  • the input signal 302 has the optical signal spectrum 201 shown in FIG. 2 as a function P s i n (f) depending on the wavelength of the corresponding signal components.
  • the optical coupler 101 has a large number of frequency-dependent transfer functions HD ⁇ (),
  • the corresponding partial optical signals 108 are, as explained above, fed to the photodiode array 112, which in turn has a frequency-dependent overall transfer function that is specific to the photodiode array 112
  • Is outn (f) Ps outn -Hpn (f) - (8)
  • the photodiode array 112 is arranged on the chamfered edge 304 of the optical channel monitoring chip 300.
  • the bevelled edge 304 has an angle 401 on the output side and alternatively also on the input side with respect to the surface 402 of the optical channel monitoring chip 300 in a range between 0 ° ⁇ x ⁇ 10 °, preferably in a range of the Brewster angle of 7 ° ⁇ x ⁇ 8 ° for a quartz glass / air transition,
  • the individual electrical partial signals 113 can be tapped at the outputs 114 of the photodiode array, the outputs 114 being arranged in a local resolution of approximately 2.5 ⁇ , which is the case with 32 channels 100 GHz maximum operating frequency results in a total available bandwidth of 32 * 100 GHz.
  • the outputs 114 of the photodiode array 112 can for example, be arranged at a distance of 2.5 ⁇ m from one another.
  • the calibrated optical channel monitoring chip 300 can be used without the actual center wavelength ⁇ j_ is also carried out by simple "backward calculation" from regulations (5) to (8) via regulations (1) to (4), since the information about the respective center wavelength ⁇ i is contained in the respective transfer function Hni (f) ,
  • a signal bandwidth of more than 32 nm up to a maximum of 60 nm can be achieved with a spectral resolution which is below 0.03 nm.
  • the wavelength accuracy is ⁇ 0.05 nm and the attenuation accuracy is + 0.5 dB, maximum up to 0.1 dB.
  • the accuracy of the optical signal-to-noise ratio values determined is ⁇ 1.0 dB in a range of the optical signal-to-noise ratio of 30 dB.
  • the optical channel monitoring chip 300 can be operated in a temperature range from approximately -5 ° C. to 70 ° C., preferably in a temperature range from 0 ° C. to 65 ° C.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

Ein optischer Kanalüberwachungschip weist einen optischen Koppler zum Bilden eines ersten Zwischensignals und eines zweiten Zwischensignals auf sowie einen AWG-DWDM-Demultiplexer, der das zweite Zwischensignal in die einzelnen optischen Signalanteile der jeweiligen Wellenlängenbereiche aufteilt.

Description

Beschreibung
Optischer Kanalüberwachungschip
Die Erfindung betrifft einen optischen Kanalüberwachungschip.
Bei einem optischen Übertragungssystem insbesondere bei einem Übertragungssystem, welches auf der Wellenlängenmultiplex- Technik basiert, besteht zunehmend die Anforderung, die folgenden wichtigen optischen übertragungstechnischen Parameter, insbesondere
• die Mittenwellenlänge,
• die relative Kanallage,
• den optischen Leistungspegel, sowie β das optische Signal-Rauschverhältnis zu überwachen.
Es ist bekannt, die optischen übertragungstechnischen Parameter beim Entwurf und beim Einrichten einer Übertragungsstrecke zu vermessen.
In diesem Zusammenhang kommt meist ein optischer Spektralanalysator mit einer dazu angepassten Auswertesoftware zum Einsatz, der die oben genannten übertragungstechnischen Parameter ermittelt.
Die einmal beim Einrichten der Strecke vorgenommene Messung stellt jedoch lediglich eine Augenblicksmessung dar.
Veränderungen der einzelnen Netzkomponenten, beispielsweise verursacht durch.deren Alterung oder durch Austausch der ursprünglichen Netzkomponenten durch neue Netzkomponenten werden durch diese Augenblicksmessung nicht erfasst.
Weiterhin ist es bekannt, das Übertragungssystem unter Verwendung eines Testsignals zu überwachen, welches Testsignal eine Wellenlänge aufweist, die außerhalb des Wellenlängenbereichs liegt, welcher üblicherweise zur Übertragung der elektrischen bzw. optischen Signale verwendet wird.
Ferner ist es bekannt, einen Teil der oben genannten Parameter kontinuierlich mittels eines optischen Kanalüberwachungsmoduls zu erfassen und an ein zentrales Verwaltungssystem weiterzuleiten.
Eine schwierig zu messende Größe ist in diesem Zusammenhang die sogenannte Mittenwellenlänge bzw. die relative Kanallage in einem Wellenlängenmultiplex-System.
Unter der Mittenwellenlänge ist in diesem Zusammenhang die Wellenlänge zu verstehen, die das Zentrum des von einem Kanal belegten Wellenlängenbereichs (Wellenlängenintervalls) angibt .
Zu deren Messung wird üblicherweise zunächst breitbandig ein Anteil des das jeweilige Signal darstellenden Lichts aus dem Übertragungskanal ausgekoppelt.
Der breitbandige Anteil wird dann über ein wellenlängenabhängiges Bauteil, d.h. beispielsweise über ein optisches Filter, in seine Spektralanteile aufgeteilt, die dann anschließend analysiert werden.
Die dabei bekannterweise eingesetzten Techniken sind der Einsatz eines Fabry-Perot-Interferometers, eines sogenannten Bragg-Gratings oder wellenlängenabhängiger Dämpfungsglieder.
Nachteilig an den bekannten Vorgehensweisen ist insbesondere, dass lediglich die Leistung der einzelnen Signalanteile mit den entsprechenden Wellenlängen ermittelt werden kann.
Somit liegt der Erfindung das Problem zugrunde, einen optischen Kanalüberwachungschip anzugeben, mit dem die Überwachung selbst der einzelnen Mittenwellenlängen der Signalanteile möglich ist.
Das Problem wird durch den optischen Kanalüberwachungschip mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst .
Ein optischer Kanalüberwachungschip zum Überwachen eines Eingangssignals mit einer Vielzahl von Signalen unterschiedlicher Wellenlängenbereiche weist einen
Eingangsanschluss zum Aufnehmen des Eingangssignals auf.
Mit dem Eingangsanschluss ist ferner ein optischer Koppler verbunden, mit dem aus dem Eingangssignal ein erstes Zwischensignal und ein zweites Zwischensignal ausgekoppelt wird, wobei sowohl das erste als auch das zweite Zwischensignal jeweils alle Signalanteile des Eingangssignals, jedoch mit vorgebbarer Amplitudenaufteilung auf die beiden Zwischensignale, enthält.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist es beispielsweise vorgesehen, einen optischen l.-9-Koppler oder auch einen bis zu 1:99-Koppler einzusetzen, d.h. einen optischen Koppler, bei dem das erste Zwischensignal jeweils einen Anteil der Gesamtamplitude aufweist und das zweite Zwischensignal 9 bzw. 99 Anteile der Amplitude des Eingangssignals aufweist.
Mit einem Ausgang des optischen Kopplers ist ein erster Ausgangsanschluss verbunden, an dem das erste Zwischensignal abgreifbar ist.
Mit einem zweiten Ausgang des optischen Kopplers ist ein Eingang eines DWDM-Demultiplexers verbunden, welcher auf dem Prinzip der planaren Lichtwellenleiter basiert (Arrayed Waveguide Grating-DWDM-Demultiplexer, AWG-DWDM- Demultiplexer) . Mittels des DWDM-Demultiplexers wird das zweite Zwischensignal, welches ja alle Signalanteile, d.h. alle Frequenzanteile, des EingangsSignals aufweist, lediglich mit verminderter Amplitude, in einzelne, unabhängige Signale aufgeteilt, die jeweils die Signalanteile voneinander abgetrennter Übertragungskanäle d.h. unterschiedlicher Wellenlängenbereiche, aufweisen.
Anschaulich erfolgt somit mittels des DWDM-Demultiplexers eine spektrale Aufteilung der Frequenzen in dem zweiten Zwischensignal, welche Signalanteile an einem zweiten Ausgangsanschluss bereitgestellt werden können, welcher zweite Ausgangsanschluss mit einem Ausgang des DWDM- Demultiplexers verbunden ist.
Durch die Erfindung wird es erstmals mit einem AWG-Chip möglich, sowohl das erste Zwischensignal und somit das Eingangssignal On-line mit den jeweiligen Einzelsignalen in den unterschiedlichen Wellenlängenbereichen zu erfassen und diese miteinander zu vergleichen.
Insbesondere wird es bei einem kalibrierten optischen Kanalüberwachungschip möglich, die Mittenwellenlängen der Signalanteile zu ermitteln.
Bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, auf dem optischen Kanalüberwachungschip eine optische Detektoreinheit zu integrieren, die beispielsweise eine Vielzahl optischer Detektorelemente, vorzugsweise High Resolution Line Scanner oder Photodioden aufweist, die vorzugsweise in einem Abstand von typischerweise mindestens 2,5 μrα oder mindestens 0,1 μm örtlich voneinander angeordnet sind. Durch das Vorsehen einer optischen Detektoreinheit wird es möglich, auf einem optischen Kanalüberwachungschip unmittelbar eine Umwandlung von optischen Signalen (Lichtsignalen) in elektrische Signale vorzunehmen.
Auf diese Weise wird insbesondere eine On-chip- Signalverarbeitung elektrischer Signale ermöglicht.
Insbesondere Photodioden ermöglichen eine sehr kostengünstige Realisierung eines auf die oben beschriebene Weise ausgestalteten optischen Kanalüberwachungschips.
An einen oder mehrere Ausgänge der optischen Detektoreinheit, die beispielsweise gebildet wird mittels der Vielzahl optischer Detektorelemente, die somit anschaulich ein Detektor-Array bilden, ist ein Analog-/Digital-Wandler angeschlossen. Der Analog-/Digital-Wandler weist eine Anzahl von Eingängen auf, die vorzugsweise der Anzahl der Ausgänge der optischen Detektoreinheit entspricht, vorzugsweise somit der Anzahl der in optischen Detektorelemente, wenn jedes optische Detektorelement einen Ausgang aufweist.
Der Analog-/Digital-Wandler kann mit einer beliebigen weiteren Auswertelogik und/oder Signalverarbeitungslogik zum Erzeugen eines logischen Ausgangssignals, welches ein
Ausgangssignal gemäß einer vorgegebenen Verarbeitungsfunktion ausgibt, gekoppelt sein.
Der DWDM-Demultiplexer ist vorzugsweise ausgangsseitig abgeschrägt, wodurch das Anordnen der einzelnen optischen
Detektorelemente an den DWDM-Demultiplexer zur Aufnahme der von den DWDM-Demultiplexer bereitgestellten einzelnen Ausgangssignalen reflexionsfrei oder reflexionsvermindert wird. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die ausgangsseitige Abschrägung hergestellt durch Abschleifen oder Abpolieren des entsprechenden DWDM-Demultiplexer-Chips.
Die Neigung der Abschrägung kann in einem Bereich von
0° < x < 10° liegen, vorzugsweise im Bereich des sogenannten Brewster-Winkels, d.h. in einem Bereich von 7° < x < 8° bezogen auf die Oberfläche des optischen Kanalüberwachungschips, entlang der die Wellenausbreitung erfolgt.
In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die Abschrägung horizontal oder vertikal zur Oberfläche des optischen Kanalüberwachungschips erfolgen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird im Weiteren näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 ein schematisches Ersatzschaltbild der einzelnen Komponenten des optischen Kanalüberwachungschips gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 2 einen Ausschnitt des AWG-DWDM-Demultiplexers und der optischen Detektoreinheit, anhand der eine Kalibrierung des optischen Kanalüberwachungschips gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert wird;
Figur 3 eine schematisierte Skizze des optischen Kanalüberwachungschips gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Figur 4 einen Querschnitt durch den optischen
Kanalüberwachungschip gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig.3 zeigt einen optischen Kanalüberwachungschip 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der optische Kanalüberwachungschip 300 ist aus einem Substrat aus Silizium oder Quarzglas (Siliziumdioxid) gefertigt.
Über einen Eingangsanschluss 301 wird dem optischen Kanalüberwachungschip 300 ein Eingangssignal 302 zugeführt, welches eine Vielzahl von Signalanteilen mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängenbereichen und somit unterschiedlichen Mittenwellenlängen λι_, ..., λn aufweist.
Das Eingangssignal 302 wird einem optischen Koppler 101 (vgl. Fig.l) zugeführt, durch den das Eingangssignal 302 aufgeteilt wird gemäß dem Verhältnis 1 : 99 in ein erstes Zwischensignal 102 (mit einem Anteil 1 von insgesamt 100 Anteilen der Amplituden der jeweiligen Signale des Eingangsignals 302) sowie ein zweites Zwischensignal 103 (mit 99 Anteilen von insgesamt 100 Anteilen an den Amplituden der Signalanteile des Eingangssignals 302) .
Das erste Zwischensignal 102 wird unmittelbar zu einem Eingangsanschluss (nicht dargestellt) des optischen Kanalüberwachungschips 300 geführt und ist an diesem abgreifbar.
Das zweite Zwischensignal 103 wird einem auf dem Prinzip der planaren Lichtwellenleiter basierenden DWDM-Demultiplexer 302, 104 über dessen Eingang 105, der mit einem zweiten Ausgang 106 gekoppelt ist,- vorgesehen.
Durch den AWG-DWDM-Demultiplexer 302, 104 wird das zweite Zwischensignal 103 aufgeteilt in die einzelnen Signalanteile entsprechend den unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, d.h. den unterschiedlichen Kanälen, die in dem zweiten Zwischensignal 103 enthalten sind. Bei n Signalanteilen in dem Eingangssignal 302 mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen erfolgt somit eine Aufteilung durch den AWG-DWDM-Demultiplexer 104 in n optische Teilsignale 108, welche jeweils folgende Mittelwellenlängen aufweisen: λi, ..., λn.
Über eine optische Schnittstelle 109 sind die einzelnen n Ausgänge 110 des AWG-DWDM-Demultiplexers 104 mit Eingängen 111 eines Photodioden-Arrays 112 verbunden, wobei jeweils ein Ausgang 110 des AWG-DWDM-Demultiplexers 104 mit einem Eingang 111 des Photodioden-Arrays 112 verbunden ist.
Mittels der Photodioden, die in dem Photodioden-Array 112 vorgesehen sind, werden die einzelnen optischen Signalanteile in den jeweiligen Wellenlängenbereichen umgewandelt in elektrische Teilsignale 113, die jeweils an einem Ausgang 114 des Photodioden-Arrays 112 bereitgestellt werden.
Die Ausgänge 114 des Photodioden-Arrays sind mit Eingängen 115 eines Analog-Digital-Wandlers 116 verbunden, so dass jeweils ein elektrisches Teilsignal 113 einem Eingang 115 des Analog-Digital-Wandlers 116 zugeführt wird.
Über einen Ausgang 117 des Analog-Digital-Wandlers 116 wird ein Ausgangssignal 118 als Ausgangssignal des optischen Kanalüberwachungschips 300 zur Verfügung gestellt.
Wie in Fig.3 dargestellt ist, kann auf den Analog-Digital - Wandler 116 auch verzichtet werden, so dass an den jeweiligen Ausgängen 303 des AWG-DWDM-Demultiplexers 302 über eine abgeschrägte Kante 304 das Photodioden-Array 305 gekoppelt ist, über welches eine Aufteilung der einzelnen Teilsignale an örtlich voneinander in einem Abstand von vorzugsweise 2 , 5 μm angeordneten Ausgangsanschlüssen 306 abgreifbar sind. Im Weiteren wird anhand von Fig.2 die Kalibrierung des optischen Kanalüberwachungschips 300 näher erläutert.
Das Eingangssignal 302 weist das in Fig.2 dargestellte optische SignalSpektrum 201 als eine Funktion Ps in(f) abhängig von der Wellenlänge der entsprechenden Signalanteile auf.
Der optische Koppler 101 weist eine Vielzahl frequenzabhängiger Übertragungsfunktionen HDχ( ),
Hjj2 (f) •■•/ HJJI (f) , •■•, Hjjn(f), wie es als Gesamt- Übertragungsfunktion 202 in Fig.2 dargestellt ist.
Somit ergibt sich das jeweilige optische Teilsignal Ps outi(f) 1^8 in dem jeweiligen Wellenlängenbereich mit der
Mittenwellenlänge λ± an der optischen Schnittstelle 109 gemäß den folgenden Vorschriften:
Ps _ outl(f) = Ps __ in • HD1(f) , (1 )
Ps _ out2(f) = Ps _ in • HD2(f) , (2)
Ps _ outi(f) = Ps _ in • HDi(f) , (3)
Ps _ outn(f) = Ps _ in • HDn(f) . (4)
Die entsprechenden optischen Teilsignale 108 werden, wie oben dargelegt, dem Photodioden-Array 112 zugeführt, welches wiederum eine für das Photodioden-Array 112 spezifische, frequenzabhängige Gesamt-Übertragungsfunktion mit
Einzelübertragungsfunktion Hpι(f), Hp2(f), ..., Hpj_(f), ..., Hpn(f) aufweist.
Somit ergibt sich an den Ausgängen 14 des Photodioden-Arrays 112 für jedes elektrische Teilsignal folgendes Stromsignal T-s outi(f) 113: Is _ outl(f) = ps _ outl - HPl(f) / (5)
Is _ out2(f) = ps _ out2 ' HP2(f) ' (6)
τs _ outi(f) = ps _ outi - HPi(f)' (7)
Is outn(f) = Ps outn -Hpn(f)- (8)
Das Photodioden-Array 112 ist an der abgeschrägten Kante 304 des optischen Kanalüberwachungschips 300 angeordnet.
Wie in Fig.4 dargestellt, weist die abgeschrägten Kante 304 ausgangsseitig und alternativ zusätzlich eingangsseitig einen Winkel 401 bezogen auf die Oberfläche 402 des optischen Kanalüberwachungschips 300 auf in einem Bereich zwischen 0° < x < 10° vorzugsweise in einem Bereich des Brewster- Winkels von 7° < x < 8° für einen Quarzglas/Luft-Übergang,
Wie über den Ausschnitt 403 in Fig.4 dargestellt ist, sind die einzelnen elektrischen Teilsignale 113 an den Ausgängen 114 des Photodioden-Arrays abgreifbar, wobei die Ausgänge 114 in einer örtlichen Auflösung von ungefähr 2,5 μ angeordnet sind, was bei 32 Kanälen mit 100 GHz maximaler Betriebsfrequenz eine insgesamt zur Verfügung stehende Bandbreite von 32 * 100 GHz ergibt.
Bei einer Breite des Photodioden-Arrays 112, entlang dem ein Abgriff der optischen Teilsignale 108 eingangsseitig bzw. der elektrischen Teilsignale 115 ausgangsseitig erfolgen kann von 640 μm und einer benötigten Wellenlängen-Genauigkeit von 0,05 nm können die Ausgänge 114 des Photodioden-Arrays 112 beispielsweise in einem Abstand voneinander von 2,5 μm angeordnet sein.
Wie aus den Vorschriften ( 5 ) bis ( 8 ) ersichtlich ist , kann bei kalibriertem optischen Kanalüberwachungschip 300 ohne weiteres die tatsächliche Mittenwellenlänge λj_ durch einfaches "Rückrechnen" aus den Vorschriften (5) bis (8) über die Vorschriften (1) bis (4) erfolgen, da die Information über die jeweilige Mittenwellenlänge λi in der jeweiligen Übertragungsfunktion Hni(f) enthalten ist.
Weiterhin ist eine Überwachung des optischen Signal-Rausch- Verhältnisses möglich.
Gemäß dem oben dargestellten optischen Kanalüberwachungschip 300 kann eine Signalbandbreite von mehr als 32 nm bis zu maximal 60 nm ereicht werden bei einer spektralen Auflösung, die unter 0,03 nm liegt.
Die Wellenlängen-Genauigkeit liegt bei ± 0,05 nm und die Dämpfungs-Genauigkeit bei + 0,5 dB, maximal bei bis zu 0,1 dB.
Die Genauigkeit der ermittelten optischen Signal-Rausch- Verhältnis-Werte liegt bei ± 1,0 dB in einem Bereich des optischen Signal-Rausch-Verhältnisses von 30 dB.
Der optische Kanalüberwachungschip 300 kann in einem Temperaturbereich von ungefähr -5°C bis 70°C betrieben werden, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 0°C bis 65°C.

Claims

Patentansprüche
1. Optischer Kanalüberwachungschip zum Überwachen eines
Eingangssignals mit einer Vielzahl von Signalen unterschiedlicher Wellenlängenbereiche,
• mit einem Eingangsanschluss zum Aufnehmen des Eingangssignals, β mit einem optischen Koppler, der aus dem Eingangssignal ein erstes Zwischensignal und ein zweites Zwischensignal bildet, wobei das erste Zwischensignal und das zweite Zwischensignal jeweils die Signale aller Wellenlängenbereiche der Signale des Eingangssignals aufweisen, β mit einem ersten Ausgangsanschluss, an dem das erste Zwischensignal abgreifbar ist,
« mit einem DWDM-Demultiplexer, der auf dem Prinzip der planaren Lichtwellenleiter basiert, wobei dem DWDM- Demultiplexer das zweite Zwischensignal zuführbar ist, und wobei durch den DWDM-Demultiplexer das zweite Zwischensignal in die Signale der jeweiligen
Wellenlängenbereiche aufgeteilt werden kann, und β mit mindestens einem Ausgangsanschluss, der mit einem Ausgang des DWDM-Demultiplexers verbunden ist.
2. Optischer Kanalüberwachungschip nach Anspruch 1, mit einer zwischen den DWDM-Demultiplexer und den zweiten Ausgangsanschluss geschalteten optischen Detektoreinheit.
3. Optischer Kanalüberwachungschip nach Anspruch 2, bei dem die optische Detektoreinhit eine Mehrzahl optischer
Detektorelemente aufweist .
4. Optischer Kanalüberwachungschip nach Anspruch 3, bei dem die optischen Detektorelemente jeweils örtlich in einem Abstand voneinander von mindestens 0,1 μm angeordnet sind.
5. Optischer Kanalüberwachungschip nach Anspruch 3 oder 4, bei dem zumindest ein Teil der optischen Detektorelemente hochauflösende Line Scanner-Elemente sind.
6. Optischer Kanalüberwachungschip nach einem der Ansprüche 3 bis 5 , bei dem zumindest ein Teil der optischen Detektorelemente Photodioden sind.
7. Optischer Kanalüberwachungschip nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , bei dem zwischen den DWDM-Demultiplexer und dem zweiten Ausgangsanschluss ein Analog-Digital-Wandler geschaltet ist.
8. Optischer Kanalüberwachungschip nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der DWDM-Demultiplexer ausgangsseitig abgeschrägt ist .
9. Optischer Kanalüberwachungschip nach Anspruch 8, bei dem der DWDM-Demultiplexer ausgangsseitig abgeschliffen oder abpoliert ist.
10. Optischer Kanalüberwachungschip nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der Winkel x der Abschrägung 0° < x° < 10° horizontal oder vertikal bezogen auf die Oberfläche der
Ausbreitungsrichtung der Lichtwellensignale entlang des DWDM- Demultiplexers aufweist.
11. Optischer Kanalüberwachungschip nach Anspruch 10, bei dem der Neigungswinkel 7° < x° < 8° beträgt.
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