DE69721904T2

DE69721904T2 - Optische Etalonanordnung

Info

Publication number: DE69721904T2
Application number: DE69721904T
Authority: DE
Inventors: Richard Edward Epworth
Original assignee: Nortel Networks Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1996-07-20
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2017-07-11
Also published as: EP0820133A3; EP0820133A2; DE69721904D1; ATE240601T1; EP0820133B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Steuersysteme für Etalon-Anordnungen, auf Fabry- Perot-Dispersionskompensatoren, auf Steuersysteme zum Steuern der Wellenlänge eines Lasers in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal einer Etalon-Anordnung und auf Verfahren zur Übertragung von Daten in einem optischen Übertragungssystem.
Mit der Einführung von optischen Verstärkern, die Lichtleitfaserverluste kompensieren können, ist die Reichweite von Lichtleitfasersystemen bei 10 Gb/s und darüber hinaus durch die chromatische Dispersion begrenzt. Die chromatische Dispersion bewirkt, daß unterschiedliche Teile des Signalspektrums am fernliegenden Ende des Systems zu unterschiedlichen Zeiten ankommen. Ein Informationen tragendes optisches Signal hat eine endliche Bandbreite (Aufspreizung in Wellenlängen). Wenn sich diese mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten entlang der Lichtleitfaser ausbreiten, werden die schmalen Impulse dispergiert. Die überwiegende Ursache der chromatischen Dispersion ist eine Materialdispersion, die Änderung des Brechungsindex gegenüber der Wellenlänge von Silika, dem grundlegenden Material, aus dem alle niedrige Verluste aufweisenden Übertragungs-Lichtleitfasern hergestellt sind.
Die chromatische Dispersion ist ein potentiell reversibler Vorgang, weil die optische Frequenz irgendeines Teils des Signals die Information über die Verzögerung enthält, die dieser Teil erlitten hat. Die optische Dispersionskompensation erfordert ein Element, das eine Verzögerungs-/Frequenzcharakteristik erzeugen kann, die gleich und entgegengesetzt zu der der Faser ist. Sie kann optisch entweder durch die Verwendung einer speziellen dispersionsverschobenen Übertragungs- Lichtleitfaser in dem Übertragungspfad oder durch eine lokalisierte Dispersionskompensation (Entzerrung) kompensiert werden.
Ein Verfahren zur Schaffung einer derartigen Kompensation besteht in der Verwendung einer Etalon-Anordnung. Derartige Bauteile haben ein scharfes Ansprechverhalten bei Resonanzfrequenzen, was sie als Filter geeignet macht. Sie ergeben weiterhin ein veränderliches Ausmaß an Dispersion, so daß sie in Dispersionskompensationseinrichtungen verwendet wurden. Der Fabry-Perot-Etalon ist ein Beispiel, das ausführlicher erläutert wird.
Das US-Patent 4 508 964 offenbart ein abstimmbares Fabry-Perot-Filter.
Obwohl ein Fabry-Perot-Etalon über das gesamte Erbiumverstärker-Wellenlängen- Ansprechfenster abgestimmt werden kann, stellt dies eine Schmalbandlösung dar, und ein Bauteil kann lediglich die Dispersion in einem einzigen bestimmten Wellenlängenkanal kompensieren. Dieses Bauteil bietet jedoch geringe Verluste, eine kleine Größe und geringe Kosten. Der besondere Vorteil besteht darin, daß die Kompensation sehr einfach durch Ändern der Abstimmung einstellbar ist. Dieser Faktor wird in der Zukunft von größerer Bedeutung sein, weil Systeme über größere Entfernungen und mit höheren Bitraten arbeiten müssen.
Das US-Patent 5 173 908 offenbart eine Steuereinrichtung für eine Etalon- Anordnung. Das US-Patent 4 434 490 offenbart ein Verfahren zur Beseitigung der Abhängigkeit des Steuersystems von der Signalleistung.
Das Hauptproblem mit der Etalon-Dispersionskompensationseinrichtung kann wie folgt zusammengefaßt werden:
Es gibt kein zuverlässiges Steuersystem, das die Dispersion über viele Jahre stabilisiert, trotz irgendeiner Drift in den Bauteilparametern, die auftreten könnte (z. B. hinsichtlich der piezoelektrischen Empfindlichkeit, des Lichtleitfaser-Eingangs- /Ausgangs-Überwachungs-Kopplungswirkungsgrades, des Überwachungsdetektor- Leckstroms oder der Spiegelfeinheit).
Die Erfindung ist auf die Schaffung verbesserter Systeme und Verfahren gerichtet.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Steuersystem für eine Etalon-Anordnung mit zwei reflektierenden Oberflächen geschaffen, die parallel angeordnet sind, von denen zumindest eine teilreflektierend ist, wobei die teilreflektierende Oberfläche ein Überwachungssignal überträgt, wobei das Steuersystem folgendes umfaßt:
Einrichtungen zur Überwachung der Überwachungssignal-Ausgangsleistung;
einen Dither-Generator zum Anwenden eines Schwankungssignals auf das Wellenlängen-Ansprechverhalten der Etalon-Anordnung oder auf die Wellenlänge einer Signalquelle in Strahlrichtung vor der Etalon-Anordnung; und
Einrichtungen zum Steuern des Wellenlängen-Ansprechverhaltens der Anordnung, wobei die Einrichtungen folgendes umfassen:
einen Ableitungsgenerator zur Erzeugung von Ableitungen erster und zweiter Ordnung der Überwachungssignal-Ausgangsleistung bezüglich der Wellenlänge des Überwachungssignals; und
einen Offset-Generator, der aus dem Verhältnis der Ableitungen ein Offset- Signal erzeugt, wobei das Offset-Signal das Wellenlängen-Ansprechverhalten der Anordnung einstellt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Steuersystem zur Steuerung einer Ausgangswellenlänge eines Sender-Lasers in einem optischen Übertragungssystem geschaffen, das eine Etalon-Anordnung in Strahlrichtung hinter dem Laser umfaßt, wobei das Steuersystem folgendes umfaßt:
Einrichtungen zur Überwachung der Überwachungssignal-Ausgangsleistung;
einen Dither-Generator zur Anwendung einer Schwankung auf den Sender; und
Einrichtungen zum Steuern des Wellenlängen-Ansprechverhaltens der Anordnung, wobei diese Einrichtungen folgendes umfassen:
einen Ableitungsgenerator zur Ableitung erster und zweiter Ordnung der Überwachungssignal-Ausgangsleistung bezüglich der Wellenlänge des Überwachungssignals; und
einen Offsetgenerator, der aus dem Verhältnis der Ableitungen ein Offset- Signal ableitet, wobei das Offset-Signal das Wellenlängen-Ansprechverhalten der Anordnung einstellt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Fabry-Perot-Etalon- Dispersionskompensator geschaffen, der folgendes umfaßt:
eine Etalon-Anordnung mit:
einem Paar von reflektierenden, parallel angeordneten Oberflächen, von denen zumindest eine teilreflektierend ist, wobei die teilreflektierende Oberfläche ein Überwachungssignal überträgt;
Einrichtungen zur Überwachung der Überwachungssignal-Ausgangsleistung;
einen Dither-Generator zum Anwenden einer Schrankung auf das Wellenlängen-Ansprechverhalten der Etalon-Anordnung; und
Steuereinrichtungen zur Steuerung des Wellenlängen-Ansprechverhaltens des Kompensators, um auf diese Weise die Dispersion des Kompensators im wesentlichen unabhängig von Eingangsleistungs-Änderungen und Charakteristiken der Überwachungseinrichtung unabhängig zu machen, wobei die Steuereinrichtung folgendes umfaßt:
einen Ableitungsgenerator zur Erzeugung von Ableitungen erster und zweiter Ordnung der Überwachungssignal-Ausgangsleistung bezüglich der Wellenlänge des Überwachungssignals; und
einen Offset-Generator, der aus dem Verhältnis der Ableitungen ein Offset- Signal ableitet, wobei das Offset-Signal das Wellenlängen-Ansprechverhalten der Anordnung einstellt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Übertragung von Daten in einem optischen Übertragungssystem geschaffen, das einen Quellen-Sender und eine Etalon-Anordnung umfaßt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Anwenden einer Schwankung entweder auf die Ausgangswellenlänge des Senders oder das Wellenlängen-Ansprechverhalten der Etalon-Anordnung;
Überwachen der Ausgangsleistung der Etalon-Anordnung;
Berechnen des Verhältnisses der Ableitungen des überwachten Ausganges bezüglich der Wellenlänge; und
Erzeugen eines Offset-Signals zur Steuerung der Ausgangswellenlänge des Senders oder des Wellenlängen-Ansprechverhaltens der Etalon-Anordnung auf der Grundlage des Verhältnisses der Ableitungen.
Bevorzugte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Derartige Merkmale können in irgendeiner Weise je nach Erfordernis miteinander kombiniert werden. Zum besseren Verständnis der Erfindung und um in Form eines Beispiels zu zeigen, wie diese ausgeführt werden kann, werden nunmehr Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Lichtleitfaser- Übertragungssystems zeigt, das Merkmale der Erfindung beinhaltet.
Fig. 2 bis 4 in schematischer Form alternative Realisierungen des Systems nach Fig. 1 zeigen.
Fig. 5 das Ansprechverhalten von zwei Etalons in Ausdrücken der Verzögerung gegenüber der Wellenlänge zeigt, und
Fig. 6 bis 11 grafische Darstellungen des Wellenlängen- Ansprechverhaltens und der Ableitungen für Etalons mit verschiedenen Werten der Feinheit zeigen.

Ausführliche Beschreibung

Der grundlegende Fabry-Perot-Etalon ist ein Allpaß-Bauteil, d. h. eine Änderung der Abstimmung ändert die Dispersion, nicht jedoch die Leistung, die übertragen oder reflektiert wird. Es hat weiterhin eine Vielzahl von sehr schmalen Resonanzen. Eine Hauptunsicherheit besteht darin, ob der Kompensator auf den richtigen Arbeitspunkt eingerastet werden kann, und zwar zuverlässig über die Lebensdauer. Im Prinzip würde es möglich sein, ein Steuersignal von dem Regenerator durch Überwachen der Augenform abzuleiten. Dies ist analog zu einer Autofokus-Kamera, die eine Einstellung auf maximale Schärfe bewirkt. Diese Ausführungsform der Erfindung würde jedoch schwieriger mit ausreichender Genauigkeit zu realisieren sein, als die Möglichkeit der Verriegelung auf die Signalleistung, wie dies hier beschrieben wird.
Um die Überwachungseinrichtung zu realisieren, besteht eine Möglichkeit darin, den zweiten Spiegel geringfügig transparent zu machen. Die Wirkung hiervon besteht darin, daß eine kleine Absenkung der Signalleistung (am Ausgangsanschluß) hervorgerufen wird, wenn der Etalon über die Resonanz hinweg abgestimmt wird. Obwohl dies allein überwacht werden könnte, steht ein einen höheren Gegensatz aufweisendes Signal dadurch zur Verfügung, daß ein zusätzlicher Überwachungsanschluß vorgesehen wird, wobei das durch den zweiten Spiegel hindurchlaufende Signal verwendet wird.
Ähnliche Etalons mit hoher Feinheit wurden für Schmalbandfilter verwendet. Diese können auf das Signal dadurch stabilisiert werden, daß ein Dither oder eine Schwankung auf den Etalon angewandt wird (über piezoelektrische Steuerelemente), und daß eine Rückführung verwendet wird, um eine Stabilisierung auf dem Spitzenwert zu bewirken (indem die demodulierte Schwankungskomponente auf Null gebracht wird). Für einen Etalon- Dispersionskompensator war es erforderlich, eine Offset-Spannung in der Regelschleife vorzusehen, um eine Verriegelung auf einen Punkt entfernt von der Spitze zu ermöglichen. Diese Technik erfordert ein Bezugssignal für die Signalleistung, weil ohne einen derartigen Bezug der Betriebspunkt sich sehr schnell mit dem optischen Leistungspegel ändern würde. Eine Möglichkeit, dies zu realisieren, besteht einfach darin, ein festes Verhältnis der Überwachung zur Eingangs-(oder Ausgangs-) Leistung zu regeln. Dies hängt jedoch von der Langzeitstabilität des Bauteils ab. Im Idealfall bleiben die Lichtleitfaser- Kopplungswirkungsgrade und die Spiegel-Reflektivitäten alle konstant, doch kann dies in der Praxis nicht der Fall sein. Es ergeben sich gewisse Fragen hinsichtlich der Stabilität jedes massiven optischen Bauteils. Entsprechend stellt die Erfindung eine Einrasttechnik bereit, die die Überwachungseinrichtung verwendet, jedoch dennoch die Dispersion über einen weiten Bereich von Kopplungs- und Verluständerungen und Eingangsleistungen stabilisieren kann.
Die Fig. 1 zeigt ein optisches Übertragungssystem, das eine Ausführungsform des Steuersystems gemäß der Erfindung beinhaltet. Ein Quellen-Sender 1, beispielsweise ein Laser-Sender, speist einen Drei-Port-Zirkulator 2, der seinerseits einen Etalon 4 speist, der durch eine Steuereinrichtung 3 gesteuert ist. Der Lasersender schließt eine Modulationseinrichtung beispielsweise für eine direkte Modulation oder eine externe Modulation ein.
Der Etalon 4 ist als ein reflektierendes Bauteil gezeigt, obwohl die Erfindung auch auf Transmissionsbauteile anwendbar ist. Der Drei-Port-Zirkulator trennt den Ausgang ab, der zu einem Empfänger geliefert werden kann. Der Etalon oder mehrfache Etalons können an irgendeiner Stelle in dem optischen Pfad angeordnet werden.
Ein Überwachungssignal wird von dem Etalon abgeleitet, vorzugsweise dadurch, daß die reflektierende Fläche des Etalons leicht transmissiv gemacht wird. Dieses Überwachungssignal wird an die Steuereinrichtung zurückgeführt, um eine Einrastung zu erleichtern.
Fig. 2 zeigt eine mögliche Realisierung des Systems nach Fig. 1. Ein Dither oder Schwankungsgenerator 5 ist vorgesehen, um eine Schwankung auf das Ansprechverhalten des Etalons 4 anzuwenden. Vorzugsweise weist die Schwankung eine relativ niedrige Frequenz auf, so daß die Signalableitung von dem Überwachungssignal unter Verwendung von eine relativ niedrige Geschwindigkeit aufweisenden Schaltungen ausgeführt werden kann, was einfacher und billiger ist.
Die Änderung des Ansprechverhaltens des Etalons kann durch Ändern des Abstandes der beiden reflektierenden Oberflächen erzielt werden, beispielsweise mit Hilfe eines piezoelektrischen Elementes. Das Schwankungssignal kann mit einem Gleichspannungs-Offset-Signal kombiniert werden, wie dies durch das Kombinierer-Element 6 in Fig. 2 gezeigt ist, dessen Ausgang zur Steuerung des Abstandes des Etalons verwendet wird.
Die Steuereinrichtung 3 gemäß Fig. 2 umfaßt eine Signalextraktionsfunktion 10, die den Teil des Überwachungssignals ableitet, der dem Schwankungssignal zuzuordnen ist. Dies kann entweder mit Hilfe einer Schmalbandfilterung oder durch eine synchrone Detektorschaltung erfolgen. Ein Ableitungsgenerator 11 erzeugt eine Ableitung zweiter Ordnung bezüglich der Wellenlänge und eine Ableitung erster Ordnung bezüglich der Wellenlänge aus dem Überwachungssignal.
Dadurch, daß lediglich Ableitungen verwendet werden, ist das System gegenüber Fehlern immun, wie z. B. denjenigen, die sich aufgrund von Detektor-Leckströmen ergeben.
Aus diesen Ableitungen wird der optimale Offset-Wert mit Hilfe des Offset- Generators 12 bestimmt und an den Etalon zurückgespeist. Die Funktionen der Signalextraktion, der Erzeugung der Ableitungen und der Ableitung des Offset- Wertes können in einem digitalen Signalprozessor oder unter Verwendung von üblichen Analogschaltungen ausgeführt werden.
Fig. 3 zeigt eine Abänderung, bei der die Schwankung auf den Quellen-Sender 1 angewandt wird. Weiterhin wird anstelle einer Verriegelung des Etalon- Ansprechverhaltens auf die Wellenlänge des Quellen-Senders bei der Ausführungsform nach Fig. 3 die Wellenlänge des Senders auf die der Etalon- Resonanz verriegelt. Die grundlegenden Regelprinzipien, wie sie anhand der Fig. 2 beschrieben wurden, können in ähnlicher Weise in Fig. 3 angewandt werden. Auf diese Weise kann der Etalon ein stabiler Hohlraum sein, der als Wellenlängen- Bezugswert für den Laser verwendet wird.
Eine weitere Alternative ist in Fig. 4 gezeigt. Hier wird die Schwankung auf den Etalon angewandt, während der Offset-Wert auf dem Quellen-Sender 1 angewandt wird, um diesen auf das Etalon-Ansprechverhalten zu verriegeln. Die grundlegenden Regelprinzipien, die für die Fig. 2 eingegeben wurden, können wiederum in gleicher Weise auf die Anordnung nach Fig. 4 angewandt werden.
Die Schwankung ist ein eine niedrige Frequenz aufweisendes Signal, was es ermöglicht, daß der Etalon für ein vorgegebenes Ausmaß an Verstimmung und somit auf eine bestimmte Änderung des überwachten Leistungsausganges eingestellt wird. Diese Änderung hängt weiterhin von der Etalon- Ansprechcharakteristik und von Langzeitänderungen der Überwachungseinrichtungen (Photodiode) und der Etalon-Charakteristiken ab, sowie von kurzzeitigeren Änderungen der Eingangsleistung. Die Schwankung ist eine bevorzugte Möglichkeit zur Erzielung einer Änderung des überwachten Ausgangssignals. Im Prinzip könnten niedrige Frequenz in den übertragenen Daten verwendet werden, weil diese eine Frequenzschwankung erzeugen können. Die Verwendung von Ableitungen ermöglicht die Berücksichtigung der meisten Änderungen, so daß der überwachte Ausgang lediglich von der Etalon- Ansprechcharakteristik abhängt. Dies ermöglicht es, daß der Etalon so geregelt wird, daß er an einem bestimmten Punkt auf seiner Ansprechkurve arbeitet, derart, daß seine Dispersion über lange Zeitperioden konstant bleibt, wie dies nunmehr anhand der Fig. 5 bis 11 erläutert wird.
Das Etalon-Wellenlängen-Ansprechverhalten oder die Übertragungscharakteristik (Ausgangsleistung gegenüber der Verstimmung in Ausdrücken der optischen Wellenlänge oder der optischen Frequenz ist von Hecht, "Optics", zweite Ausgabe auf Seite 367 (die Airy-Funktion) wie folgt angegeben: A = [1 + Fsin²δ/2]&supmin;¹ worin F = Koeffizient der Feinheit des Etalons ist, und 8 die Phasendifferenz bezogen auf die optische Pfaddifferenz zwischen benachbarten Strahlen und eine Funktion sowohl der Wellenlänge als auch des angezeigten Winkels des Lichtes ist. Dies ist in Fig. 5 für zwei unterschiedliche Etalons gezeigt. Die Fig. 6 bis 11 zeigen ebenfalls dieses Ansprechverhalten, das mit fo bezeichnet ist. Ableitungen erster und zweiter Ordnung, die mit f1 und f2 bezeichnet sind, wurden für ein Frequenzmodulations- Schwankungssignal bezüglich der Wellenlänge gewonnen. Alle drei Funktionen, fo, f1 und f2 wurden gegenüber einer Verstimmung in Ausdrücken der Wellenlänge für unterschiedliche Werte des Feinheit-Parameters F aufgetragen (F = 5, 10, 20), wie dies in den Fig. 6, 8 bzw. 10 gezeigt ist. In diesen Figuren, und in den Fig. 7, 9 und 11 sind die Achsen mit relativen Dimensionen bezeichnet. Die Ableitung erster Ordnung stellt die Steigung des Ansprechverhaltens oder die Verzögerung dar und stellt somit direkt die Dispersion dar. Die Spitze dieser Ableitung erster Ordnung stellt den Punkt der maximalen Dispersion dar. Die Ableitung zweiter Ordnung stellt das Ausmaß der Krümmung des Ansprechverhaltens dar. Die Ableitung f1 zeigt ein Minimum bei einer Verstimmung von Null und kann nicht zur Nachführung des Etalons als solche verwendet werden, weil sich ihre Größe mit der optischen Leistung ändert. Die Ableitung f2 zeigt einen Null-Durchgang bei 75% Übertragung, d. h. den Punkt mit der höchsten Dispersion. Eine Einrastung auf f2 allein würde eine Regelung des Etalons auf dem Punkt mit maximaler Dispersion ermöglichen.
Eine Normalisierung von f2 mit f1 ergibt ein Signal, das von der Eingangsleistung unabhängig ist. Diese Verhältnisse sind in den Fig. 7, 9 und 11 für unterschiedliche Werte des Feinheitsparameters (F = 5, 10, 20) gezeigt. Das Verhältnis geht immer noch durch Null an dem Punkt maximaler Dispersion, es kann jedoch auch dazu verwendet werden, den Etalon auf irgendeinen Punkt zwischen einer Übertragung von 40% und 100% nachzuführen. Um die Seite der Resonanz zu steuern, auf die der Etalon einrastet, kann die Polarität des Signals f1 verwendet werden.
Etalon-Kompensatoren könnten an dem Sender, dem Empfänger oder sogar im Prinzip an den Leitungsverstärkern angewandt werden. Die Verwendung an den Leitungsverstärkern wird jedoch aus den folgenden Gründen nicht bevorzugt. Die Fabry-Perot-Dispersion ändert sich stark sowohl hinsichtlich der Größe als auch des Vorzeichens über die Bandbreite des optischen Verstärkers. Sie kann lediglich eingerastet werden, um die korrekte Dispersion für einen bestimmten Kanal bereitzustellen. Andere Kanäle würden willkürliche Dispersionswerte in Abhängigkeit von ihrer relativen Wellenlänge zu dem "eingerasteten" Kanal haben.
Im Prinzip könnte eine Mehrzahl von Etalons verwendet werden, von denen jeweils einer auf jeden Kanal eingerastet ist, doch würde dies erfordern, daß jeder Kanal abgeleitet und nach der Entzerrung wieder eingeführt werden müßte, und zwar durch die Verwendung von WDM-Teilern und Kombinierern. In der Praxis würden umfangreiche Schutzbänder erforderlich sein, um eine kohärente Interferenz zwischen dem Restsignal auf einem Pfad und dem Hauptsignal auf dem anderen zu verhindern. Die Verwendung von Fabry-Perot-Kompensatoren an Leitungsverstärkern ist nicht mit der Leitungsverstärker-Philosophie der Transparenz kompatibel, was bedeutet, daß die Leitungsverstärker auf jedem Kanal arbeiten sollten.
Bei der Anordnung benachbart zu dem Sender-Laser besteht die Option der Einrastung des Lasers auf einen einen festen Abstand aufweisenden Kompensator (anstelle der Abstimmung des Etalons). Dies hat den Vorteil der Beseitigung der piezoelektrischen Elemente in dem Etalon, die erhebliche Zuverlässigkeitsbedenken über die Lebensdauer, mit der Temperatur und der Feuchtigkeit hervorrufen. Der Etalon könnte auch als ein eine hohe Stabilität aufweisender passiver Wellenlängenbezug für den Laser verwendet werden. Die zwei Techniken könnten im Prinzip kombiniert werden.
Wenn ein nachgeführter Fabry-Perot-Kompensator an dem Empfänger angeordnet ist, könnte das Überwachungssignal für die Regelschleife von dem Systemempfänger oder von einem getrennten Überwachungsdetektor an dem Überwachungsanschluß gewonnen werden.
Ein Gütefaktor für Dispersionsentzerrer kann wie folgt definiert werden:
FOM = Dispersion (in ps/nm)Nerlust (in dB).
Gruppenverzögerungs-Messungen können direkt verwendet werden, um die Etalon- Dispersion zu berechnen, wobei berücksichtigt werden muß, daß die Dispersion, wie sie von dem übertragenen Signal gesehen wird, der gemittelte Wert über die Signalbandbreite ist. Wenn über 5 GHz gemittelt wird, so betrug die Dispersion, die für ein Bauteil gemessen wurde, ungefähr 1000 ps/nm. Entsprechend wird ein Wert von 1000 ps/nm in allen folgenden Berechnungen von FOM verwendet.
Unter Verwendung eines Eigenverlust-Wertes von 0,3 dB für das Bauteil ist der theoretisch erzielbare FOM-Wert mit einem verlustlosen Strahlteiler und Verbindern 3300 ps/(nm·dB), wobei geringfügige Unterschiede zwischen beiden Kanälen ignoriert werden.
Der tatsächlich gemessene Verlust eines Kanals unter Einschluß des Zirkulators (Port 1 nach Port 2 und Port 2 nach Port 3) und Verbindern betrug 4 dB. Entsprechend ist der FOM-Wert für diesen Kanal 250 ps/(nm·dB).
Der gemessene Gesamtverlust des anderen Kanals unter den gleichen Umständen wie zuvor war 2,5 dB. Der FOM-Wert ist daher 400 ps/(nm·dB).
Eine Wellenlängennachführung ist erforderlich, weil das Übertragungsfenster des Bauteils (~4 GHz) sehr schmal ist. Das Nachführverfahren gemäß der Erfindung ermöglicht es, daß das Bauteil außer Resonanz ohne Abhängigkeit von dem absoluten Signalleistungspegel nachgeführt werden kann.
Der Etalon muß hinsichtlich der Wellenlänge genau mit dem Signal ausgerichtet werden, und ein einzelnes Bauteil kann zur Ausrichtung mit irgendeiner interessierenden Wellenlänge abgestimmt werden. Unter Verwendung der Technik der Erfindung zum Einrasten des Etalons auf den richtigen Betriebspunkt ist eine unabhängige Lösung denkbar. Dies kann unter Verwendung einer örtlichen Leistungsüberwachung praktisch sein. Eine Integration mit dem Sender würde den Fortfall von piezoelektrischen Stellgliedern ermöglichen. Die Integration mit dem Empfänger würde es ermöglichen, daß die Abstimm-Regelschleife die Augenschließ-Information verwendet, so daß sich eine automatisch optimierte Dispersionskompensation ergibt.

Claims

1. Steuersystem für eine optische Etalon-Anordnung (4) mit einem Paar von parallel angeordneten reflektierenden Oberflächen, von denen zumindest eine teilreflektierend ist, wobei die teilreflektierende Oberfläche ein Überwachungssignal überträgt, wobei das Steuersystem folgendes umfaßt:

Einrichtungen zur Überwachung der Überwachungssignal-Ausgangsleistung;

einen Dither-Generator (5) zur Anwendung einer Schwankung auf das Wellenlängen-Ansprechverhalten der Etalon-Anordnung (4) oder auf die Wellenlänge einer Signalquelle (1) in Strahlrichtung vor der Etalon-Anordnung; und

Einrichtungen zur Steuerung des Wellenlängen-Ansprechverhaltens der Anordnung (3), wobei die Einrichtungen folgendes umfassen:

einen Ableitungsgenerator (11) zur Erzeugung von Ableitungen erster und zweiter Ordnung der Überwachungssignal-Ausgangsleistung bezüglich der Wellenlänge des Überwachungssignals; und

einen Offset-Generator (12), der aus dem Verhältnis der Ableitungen ein Offset-Signal ableitet, wobei das Offset-Signal das Wellenlängen-Ansprechverhalten der Anordnung einstellt.

2. System nach Anspruch 1, bei dem das Steuersystem weiterhin folgendes umfaßt: eine Signalextraktionseinrichtung (10), die einen Teil des Überwachungssignals extrahiert, das dem Schwankungssignal zuzuordnen ist,

worin der Ableitungsgenerator (11) die Ableitungen aus dem Teil des Überwachungssignals erzeugt.

3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anordnung ein Fabry-Perot-Etalon-Dispersionskompensator ist, bei dem die Steuereinrichtung so betreibbar ist, daß sie die Dispersion des Kompensators konstant hält.

4. Steuersystem zur Steuerung der Ausgangswellenlänge eines Sender- Lasers in einem optischen Übertragungssystem, das eine Etalon-Anordnung (4) in Strahlrichtung hinter dem Laser umfaßt, wie es in Anspruch 1 beansprucht ist.

5. System nach Anspruch 4, bei dem das Steuersystem weiterhin Einrichtungen zum Anwenden einer Wellenlängen-Schwankung auf den Laser umfaßt, und bei dem die Ableitungen aus einer Änderung des überwachten Ausgangssignals gewonnen werden, die durch die Schwankung hervorgerufen wird.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Steuereinrichtung betreibbar ist, um ein Verhältnis der Ableitung erster Ordnung und der Ableitung zweiter Ordnung des Wellenlängen-Ansprechverhaltens bei einer vorgegebenen Wellenlänge konstant zu halten.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Steuereinrichtung betreibbar ist, um die zweite Ableitung auf Null zu halten.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Steuereinrichtung entsprechend dem Vorzeichen der Ableitung erster Ordnung des Wellenlängen-Ansprechverhaltens betreibbar ist.

9. Optisches Übertragungssystem, das den Sender-Laser, die Etalon- Anordnung und das Steuersystem nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 5 bis 8 unter Rückbeziehung auf Anspruch 4 umfaßt.

10. Etalon-Anordnung, die das Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder irgendeinem Anspruch unter Rückbeziehung auf einen der Ansprüche 1 bis 3 umfaßt.

11. Fabry-Perot-Etalon-Dispersionskompensator unter Verwendung einer Etalon-Anordnung (4), die folgendes Umfaßt:

ein Paar von reflektierenden, parallel angeordneten Oberflächen, von denen zumindest eine teilreflektierend ist, wobei die teilreflektierende Oberfläche ein Überwachungssignal überträgt;

Einrichtungen zur Überwachung der Überwachungssignal- Ausgangsleistung;

ein Schwankungsgenerator (5) zur Anwendung einer Schwankung auf das Wellenlängen-Ansprechverhalten der Etalon-Anordnung (4); und

Steuereinrichtungen zur Steuerung des Wellenlängen-Ansprechverhaltens des Kompensators derart, daß die Dispersion des Kompensators im wesentlichen unabhängig von Eingangsleistungsschwankungen und Charakteristiken der Überwachungseinrichtungen gehalten wird, wobei die Steuereinrichtung folgendes umfaßt:

12. Optisches Übertragungssystem mit dem Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder der Etalon-Anordnung nach Anspruch 10 oder dem Kompensator nach Anspruch 11.

13. Verfahren zur Übertragung von Daten in einem optischen Übertragungssystem, das einen Quellen-Sender (1) und eine Etalon-Anordnung (4) umfaßt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Anwenden einer Schwankung entweder auf die Ausgangs-Wellenlänge des Senders oder das Wellenlängen-Ansprechverhalten der Etalon-Anordnung;

Überwachen der Ausgangsleistung der Etalon-Anordnung;

Berechnen eines Verhältnisses von Ableitungen bezüglich der Wellenlänge des überwachten Ausgangssignals; und

Erzeugen eines Offset-Signals zum Steuern der Ausgangs-Wellenlänge des Senders oder des Wellenlängen-Ansprechverhaltens der Etalon-Anordnung auf der Grundlage des Verhältnisses der Ableitungen.