WO1996026585A1 - Anordnung zur rückgewinnung eines zeittaktes aus einem modulierten optischen eingangssignal - Google Patents

Anordnung zur rückgewinnung eines zeittaktes aus einem modulierten optischen eingangssignal Download PDF

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WO1996026585A1
WO1996026585A1 PCT/DE1996/000241 DE9600241W WO9626585A1 WO 1996026585 A1 WO1996026585 A1 WO 1996026585A1 DE 9600241 W DE9600241 W DE 9600241W WO 9626585 A1 WO9626585 A1 WO 9626585A1
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Cornelius Cremer
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0075—Arrangements for synchronising receiver with transmitter with photonic or optical means

Definitions

  • the resonator compared to multi-section DFB lasers is that the nonlinear element is better separated from the residual resonator with its amplification medium and can therefore be influenced in a more targeted manner.
  • the invention specified in claim 1, the genus of Electr. Lett. Vol. 30 (1994), pp. 151-152 or Elect. Lett. Vol. 30 (1994) pp. 787-788 is known, has the advantage that the laser arrangement can be integrated in a module and the timing clock can be recovered from the modulated input signal in optical networks with high data rates of IOGb / s and more light is.
  • the arrangement according to the invention corresponds to a mode-locked laser which has an optical resonator with a wavelength-selective optical transmission channel section and at least one optical amplifier on each side of this channel section, the position of the wavelength-selective optical transmission channel section being essential to the invention in the 3 resonator is.
  • the optical transmission channel section can advantageously be implemented with a bidirectional optical wavelength demultiplexer which, when operated in one direction, acts as a demultiplexer and, in the opposite direction, acts as a multiplexer.
  • the arrangement according to the invention can advantageously be used to regenerate the optical input signal in an optical repeater.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of an arrangement according to the invention
  • Figure 2 shows a second embodiment of an arrangement according to the invention
  • FIG. 3 shows a third embodiment of an arrangement according to the invention.
  • the laser arrangement according to the invention recovers the timing clock T from an optical input signal S 0 modulated on an input carrier wavelength 2 clocked with this clock T and has an optical resonator 1 consisting of between two resonator mirrors 21 and 42 extending bidirectional optical transmission channel 3 of predetermined optical length L.
  • the transmission channel 3 has at least two nonlinear optical between the two resonator mirrors 21 and 42 Amplifiers, for example the two amplifiers 2, 4 according to FIG. 1, and between these amplifiers 2, 4 a wavelength-selective transmission channel section 31.
  • the two amplifiers 2, 4 are arranged one after the other in a transmission direction r of the transmission channel 3 pointing from one resonator mirror, for example the resonator mirror 21, to the other resonator mirror, in the case of example to the resonator mirror 42.
  • the transmission channel section 31 optically connects the two amplifiers 2, 4 and serves to transmit an optical signal on a predetermined optical carrier wavelength between these two amplifiers 2, 4, for example the signal S_ 'on the predetermined carrier wavelength ⁇ ⁇ in FIG 1.
  • the input signal S 0 is coupled into the transmission channel 3 by the resonator mirror 21 on the input carrier wavelength ⁇ 2.
  • the other resonator mirror 42 serves to decouple an optical signal S] _ from the second and last amplifier 4 in the assumed direction of transmission r on the predetermined carrier wavelength.
  • the light power of the input signal S 0 is chosen so high that the first amplifier 2 operates in the non-linear range, ie the optical signal power is higher than the saturation power of the first amplifier 2.
  • An amplification then occurs in the resonator 1 for all optical amplifiers Wavelengths is modulated with the signal rate of the input signal S 0 , and the longitudinal laser modes of the laser arrangement are coupled to one another so that they occur in pulses with the clock rate of the input signal S 0 .
  • the pulse width of the mode-locked laser depends on the modulation of the input signal S 0 , on the bit sequence and on the bandwidth of the wavelength-selective transmission channel section 31.
  • the optical signal S ⁇ originating from the last amplifier 42 and decoupled by the other resonator mirror 42 naturally has pulses I which occur periodically in a clock cycle t of the clock T and which define the recovered clock T.
  • the optical length L of the transmission channel 3 of the resonator 1 can be determined, for example, by Trimming the temperature of an optical amplifier 2 and / or 4 can be adjusted.
  • the transmission channel 3 has an additional wavelength-selective transmission channel section 32 which is arranged between the first amplifier 2 and the other resonator mirror 42 and which optically connects the first amplifier 2 directly to the other resonator mirror 42.
  • This additional transmission channel section 32 is designed such that the other resonator mirror 42 is supplied with an optical signal S 0 'originating from the first amplifier 2 on the input carrier shaft X2 and can be coupled out from the other resonator mirror 42, which clocks itself with the clock T and correspondingly the Input signal S 0 is modulated so that it corresponds to the Einkoppelsi ⁇ signal S 0 .
  • Resonator window 42 on the one hand an optical signal S2 originating from the first amplifier 2 and transmitted via the transmission channel section 31 on the input carrier wavelength ⁇ 2 and on the other hand an optical signal S2 originating from the first amplifier 2 and via the additional transmission channel section
  • the 32 transmitted optical signal S ⁇ can be coupled out on the carrier wavelength ⁇ i.
  • the signal S2 on the input carrier wavelength 1.2 would have pulses I which occur periodically in the clock cycle t of the clock T and which define the recovered clock T, and the signal S ⁇ on the carrier wavelength ⁇ ⁇ would be a clock pulse which is self-timed and corresponding the input signal S 0 modulated signal.
  • This signal S_ correspond to the signal S 0 'and the input signal S 0, which is converted from the input carrier wavelength 2 au ⁇ lenmother the Rin- ⁇ _.
  • Wavelength conversion is generally possible in the event that signals on different carrier wavelengths are coupled out of the other resonator mirror 42.
  • a wavelength conversion of the input signal S 0 is also possible in that an optical signal originating from a last amplifier 4 and decoupled from the resonator mirror 42 on a carrier wavelength, which has pulses which occur periodically in the clock cycle of the clock and which define the recovered clock T, for example, the signal S_ on the carrier wavelength ⁇ ⁇ after Figure 1, is modulated according to the input signal S 0 .
  • This modulated correspond to the input signal S 0, that this carrier wavelength has been converted from the input carrier wavelength .2 ⁇ au.
  • the embodiment of Figure 2 differs from the embodiment of Figure 1 essentially in that the transmission channel 3 between the two resonator mirrors 21 and 42 in addition to the first nonlinear optical amplifier 2, two last nonlinear optical amplifiers 4 downstream of the first amplifier 2 in the transmission direction r and has a wavelength-selective transmission channel section 31 arranged between the first amplifier 2 and the two last amplifiers 4, which connects the first amplifier 2 optically to each last amplifier 4 and is designed such that an optical one is provided between the first amplifier 2 and each last amplifier Signal S T.
  • S2 is transmitted on a predetermined carrier wavelength ⁇ ⁇ or ⁇ 2 assigned to this last amplifier 4, wherein - the other resonator mirror 42 for decoupling 4 the optical signal S-_ or S2 originating from each last amplifier 4 serves the predetermined carrier wave ⁇ _ or ⁇ 2 assigned to this last amplifier 4 from the transmission channel 3, each of which has pulses I which occur periodically in the clock cycle t of the clock T and which define the recovered clock T.
  • the upper last amplifier 4 is assigned the carrier wavelength ⁇ i and the lower last amplifier 4 the input carrier wavelength X2.
  • the recovered clock T can be switched between the carrier wavelengths ⁇ i and -2.
  • Two or more last optical amplifiers 4 of this type generally give the possibility of switching the carrier wavelength of the recovered clock T on a predetermined grid.
  • wavelength conversion would also be possible if the output signal S ⁇ were modulated in accordance with the input signal S 0 .
  • the exemplary embodiment according to FIG. 3 differs from the exemplary embodiment according to FIG. 2 essentially in that the lower last amplifier 4 does not have the input carrier wavelength and that, as in the example according to FIG. 1, the transmission channel 3 has an additional wavelength-selective transmission channel section 32 which is arranged between the first amplifier 2 and the other resonator mirror 42 and which has the first
  • Amplifier 2 optically connects directly to the other resonator mirror 42.
  • This additional transmission channel section 32 is designed such that the other resonator mirror 42 is supplied with an optical signal S 0 'originating from the first amplifier 2 on the input carrier shaft 2 and can be coupled out from the other resonator mirror 42, which clocks itself with the clock T and corresponds to the input signal S 0 is modulated so that it corresponds to the coupling signal S ⁇ .
  • an optical signal S3 originating from the lower last amplifier 4 can be coupled out on the carrier wavelength ⁇ 3 assigned to this lower last amplifier 4, which has pulses I which occur automatically in the clock cycle t of the clock T and which define the recovered clock T.
  • the recovered clock T can be switched between the carrier wavelengths ⁇ ⁇ and ⁇ 3. Wavelength conversion is also possible here if at least one of the two signals S ⁇ and S3 is modulated in accordance with the input signal S 0 .
  • the nonlinearly working first optical amplifier 2 with an intensive undamped optical wave W of both the input carrier wavelength ⁇ 2 and that of this wavelength X2 different carrier wavelengths ⁇ ] _ ⁇ 3 different additional optical wavelength ⁇ 5 are irradiated (see Elect. Lett. Vol. 30 (1994) pp. 787-788).
  • This further optical wavelength ⁇ 5 can either be coupled into the resonator 1 via an existing additional optical transmission channel section 32 and then emits the input signal S 0 that is coupled in or is mixed into the input signal S 0 and then separated from the input signal and radiated to another place.
  • the undamped wave W is coupled into the first amplifier 2 through the one resonator mirror 21.
  • An optical wave W 'of the same optical wavelength ⁇ 5, which corresponds to the injected wave W, is coupled out of the first amplifier 2 and is fed to the other resonator mirror 42 via the additional transmission channel section 32 and can be decoupled from this resonator mirror 42.
  • the additional transmission channel section 32 according to FIG. 1 and FIG. 3 is designed such that, in addition to the input carrier wavelength ⁇ 2, it also transmits the wavelength ⁇ 5 of the optical wave W.
  • the undamped wave W is coupled into the first amplifier 2 by the other resonator mirror 42 via the additional transmission channel section 32.
  • the transmission channel section 31 and / or additional transmission channel section 32 are / are preferably implemented by a bidirectional optical wavelength demultiplexer 6, an integrable demultiplexer being preferred.
  • An applicable method for integrating a demultiplexer with active optoelectronic elements is specified in published European patent application 0 497 358.
  • the one resonator mirror 21 of the resonator 1 is preferably a partially transparent mirrored amplifier input of the first optical amplifier 2.
  • the other resonator mirror 42 of the resonator 1 is preferably a partially transparent mirror which comprises a partially transparent mirrored optical amplifier output of one or more last amplifiers 4.
  • An amplifier output 22 of the first optical amplifier 2 and the amplifier input 41 of each last optical amplifier 4, to which the transmission channel section 31 is optically coupled, are preferably optically anti-reflective.

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Abstract

Eine Laseranordnung zur Rückgewinnung eines Zeittaktes aus einem modulierten optischen Eingangssignal (So) weist zwischen einem Resonatorspiegel (21) zum Einkoppeln des Eingangssignals und einem Resonatorspiegel (42) zum Auskoppeln des rückgewonnenen Takts (T) einen bidirektionalen optischen Übertragungskanal (3) mit zumindest zwei nichtlinearen optischen Verstärkern (2, 4) und einem Demultiplexer (6) zwischen den Verstärkern auf. Die Anordnung wird als modegelockter Laser betrieben und ist für optische Repeater geeignet.

Description

Beschreibung
Anordnung zur Rückgewinnung eines Zeittaktes aus einen, modul¬ ierten optischen Eingangssignal
Anordnungen zur Rückgewinnung eines Zeittaktes aus einem auf einer optischen Eingangsträgerwellenlange mit diesem Takt getakteten modulierten optischen Eingangssignal sind bei¬ spielsweise aus D.M. Patrick, R.J. Manning: 20Gbit/s all- optical clock recovering using semiconductor nonlinearity, Electr. Lett. Vol. 30 (1994), S. 151-152; A.D. Ellis, K. Smith, D.M. Patrick: Alloptical clock recovery at bit rates up to 40 GTbit/s, Electr. Lett. Vol. 29 (1993), S. 1323-1324 oder P.E. Barnsley, H.J. Wickes, E.G. Wickens, D.M. Spirit: All-optical clock recovery from 5 Gb/s RZ Data using a self-pulsating 1.56 μm Laser diode, IEEE Phot. Tech. Lett., Vol. 3 (1991) S. 942-945 bekannt, wobei bei diesen Anordnungen der Zeittakt durch Modelocken (= modelocking) eines Lasers an das modulierte Eingangssignal rückgewonnen wird. Es wird zum Modelocken immer ein nichtlineares opti¬ sches Element in einem optischen Resonator benötigt. Als nichtlineare optische Elemente werden optische Verstärker (siehe Electr. Lett. Vol. 30 (1994), S. 151-152), Glasfasern (siehe Electr. Lett. Vol. 29 (1993), S. 1323-1324), sättigbare Absorber (siehe IEEE Phot. Tech. Lett., Vol. 3
(1991) S. 942-945) und Sektionen von Mehrsektions-DFB-Lasern (siehe U. Feiste, D.J. As, A. Erhardt: 18 GHz all-optical frequency locking and clock recovery using a self-pulsating two-section DFB laser, IEEE Phot. Tech. Lett. Vol. 6 (1994), S. 106-108 oder R.J. Manning, D.A.O. Davies, D. Cotter,
J.K. Lucek: Enhanced recovery rates in semiconductor laser amplifiers using optical pumping, Electr. Lett. Vol. 30 (1994) S. 787-788) verwendet.
Sättigbare Absorber sind bisher in ihrer Datenrate auf etwa 5 Gb/s beschränkt (siehe IEEE Phot. Tech. Lett., Vol. 3 (1991) S. 942-945) . Mit Glasfasern wurden bereits Datenraten von 40 Gb/s er¬ reicht. Mit Faserlängen von etwa 10 km sind sie jedoch schlecht zu integrieren.
Mit optischen Verstärkern im Resonator wurden 20 Gb/s (siehe Electr. Lett. Vol. 30 (1994), S. 151-152) bzw. mit Mehrsekti- ons-DFB-Lasern 18 GHz (siehe IEEE Phot. Tech. Lett. Vol. 6 (1994), S. 106-108) erreicht.
Vorteil einer Anordnung mit einem optischen Verstärker im
Resonator verglichen mit Mehrsektions-DFB-Lasern ist, daß das nichtlineare Element besser getrennt ist vom Restresonator mit seinem Verstärkungsmedium und daher gezielter beeinflußt werden kann. So wurde bereits ein Vorschlag gemacht, wie der Takt mit einem optischen Verstärker im Resonator bis auf 100 Gb/s gebracht werden kann, nämlich durch intensives Pumpen des nichtlinear arbeitenden optischen Verstärkers mit einem kontinuierlich arbeitenden Laser (siehe Elect. Lett. Vol. 30 (1994) S. 787-788) .
Die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung, deren im Oberbegriff angegebene Gattung aus Electr. Lett. Vol. 30 (1994), S. 151-152 oder auch Elect. Lett. Vol. 30 (1994) S. 787-788 bekannt ist, hat den Vorteil, daß die Laseranord- nung in einem Baustein integrierbar und die Rückgewinnung des Zeittaktes aus dem modulierten Eingangssignal in optischen Netzwerken mit hohen Datenraten von lOGb/s und mehr ermög¬ licht ist.
Die erfindungsgemäße Anordnung, die als optische Uhr bezeich¬ net werden kann, entspricht einem modegelockten Laser, der einen optischen Resonator mit einem wellenlängenselektiven optischen Übertragungskanalabschnitt und auf jeder Seite dieses Kanalabschnitts mindestens einen optischen Verstärker aufweist, wobei erfindungswesentlich die Stellung des wellen¬ längenselektiven optischen Übertragungskanalabschnitts im 3 Resonator ist. Der optische Übertragungskanalabschnitt ist vorteilhafterweise mit einem bidirektionalen optischen Wellenlängendemultiplexer realisierbar, der in der einen Richtung betrieben als Demultiplexer und in der entgegenge¬ setzten Richtung betrieben als Multiplexer wirkt.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann vorteilhaft zur Regenera¬ tion des optischen Eingangssignals in einem optischen Repea¬ ter verwendet werden.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsge¬ mäßen Anordnung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung wird anhand der Figuren in der nachfolgenden Beschreibung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsge¬ mäßen Anordnung,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsge¬ mäßen Anordnung und
Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsge- mäßen Anordnung.
Die in den Figuren 1 bis 3 beispielhaft dargestellte erfin¬ dungsgemäße Laseranordnung gewinnt den Zeittakt T aus einem auf einer mit diesem Takt T getakteten Eingangsträgerwellen- länge 2 modulierten optischen Eingangssignal S0 zurück und weist einen optischen Resonator 1 aus einem zwischen zwei Resonatorspiegeln 21 und 42 sich erstreckenden bidirektiona¬ len optischen Übertragungskanal 3 vorbestimmter optischer Länge L auf.
Der Übertragungskanal 3 weist zwischen den beiden Resonator¬ spiegeln 21 und 42 wenigsten zwei nichtlineare optische Verstärker, beispielsweise die beiden Verstärker 2, 4 nach Figur 1, und zwischen diesen Verstärkern 2, 4 einen wellen¬ längenselektiven Übertragungskanalabschnitt 31 auf.
Die beiden Verstärker 2, 4 sind in einer von einem Resonator¬ spiegel, beispielsweise dem Resonatorspiegel 21, zum anderen Resonatorspiegel, im Beispielsfall zum Resonatorspiegel 42 weisenden Übertragungsrichtung r des Übertragungskanals 3 nacheinander angeordnet.
Der Übertragungskanalabschnitt 31 verbindet die beiden Ver¬ stärker 2, 4 optisch und dient zur Übertragung eines opti¬ schen Signals auf einer vorbestimmten optischen Trägerwellen¬ länge zwischen diesen beiden Verstärkern 2, 4, beispielsweise des Signals S_ ' auf der vorbestimmten Trägerwellenlänge λ^ in Figur 1.
Bei Zugrundelegung der oben angegebenen Übertragungsrichtung r - es könnte auch die entgegengesetzte Richtung genommen werden - wird das Eingangsεignal S0 auf der Eingangsträger¬ wellenlänge λ2 durch den Resonatorspiegel 21 in den Übertra¬ gungskanal 3 eingekoppelt. Der andere Resonatorspiegel 42 dient zum Auskoppeln eines von dem in der angenommenen Über¬ tragungsrichtung r zweiten und letzten Verstärker 4 stammen- den optischen Signals S]_ auf der vorbestimmten Trägerwellen¬ länge.
Der Resonator 1 bildet zusammen mit dem ersten Verstärker 2, dem letzten Verstärker 4 und dem wellenlängenselektiven Übertragungskanalabschnitt 31 einen modegelockten Laser, wenn der erste Verstärker 2 bezüglich des eingekoppelten Eingangssignals S0 im nichtlinearen Bereich arbeitet. Dazu wird beispielsweise die Lichtleistung des Eingangssignals S0 so hoch gewählt, daß der erste Verstärker 2 im nichtlinearen Bereich arbeitet, d.h. die optische Signalleistung höher als die Sättigungsleistung ersten Verstärkers 2 ist. Im Resonator 1 tritt dann eine Verstärkung auf, die für alle optischen Wellenlängen mit der Signalrate des Eingangssignals S0 modul¬ iert wird, und die longitudinalen Lasermoden der Laseranord¬ nung werden aneinandergekoppelt, so daß sie sich zu Impulsen mit der Taktrate des Eingangssignals S0 auftreten. Die Im- pulsbreite des modegelockten Lasers hängt von der Modulation des Eingangssignals S0, von der Bitfolge und von der Band¬ breite des wellenlängenselektiven Übertragungskanalabschnitts 31 ab.
Das vom letzten Verstärker 42 stammende und durch den anderen Resonatorspiegel 42 ausgekoppelte optische Signal S^ weist von selbst periodisch in einem Taktzyklus t des Taktes T auftretende Impulse I auf, die den rückgewonnenen Takt T definieren.
Um die Laufzeit der Impulse durch den Resonator 1 an den Taktzyklus t des Taktes T des Eingangssignals S0 derart anzupassen, daß sie ein ganzzahliges Vielfaches dieses Takt¬ zyklus t beträgt, kann die optische Länge L des Übertragungs- kanals 3 des Resonators 1 beispielsweise durch Trimmen der Temperatur eines optischen Verstärkers 2 und/oder 4 angepaßt werden.
Beim Beispiel nach Figur 1 gibt es neben dem ersten Verstär- ker 2 nur den einen letzten optischen Verstärker 4.
Allerdings weist beim Beispiel nach Figur 1 der Übertragungs- kanal 3 einen zwischen dem ersten Verstärker 2 und dem ande¬ ren Resonatorspiegel 42 angeordneten zusätzlichen wellenlän- genselektiven Übertragungskanalabschnitt 32 auf, der den ersten Verstärker 2 optisch direkt mit dem anderen Resona¬ torspiegel 42 verbindet. Dieser zusätzliche Übertragungska¬ nalabschnitt 32 ist derart ausgebildet, daß dem anderen Resonatorspiegel 42 ein vom ersten Verstärker 2 stammendes optisches Signal S0' auf der Eingangsträgerwelle X2 zugeführt und aus dem anderen Resonatorspiegel 42 auskoppelbar ist, das von selbst mit dem Takt T getaktet und entsprechend dem Eingangssignal S0 moduliert ist, so daß es dem Einkoppelsi¬ gnal S0 entspricht.
Beim Beispiel nach Figur 1 könnte es beispielsweise auch so eingerichtet sein, daß der mit dem letzten Verstärker 4 verbundene Übertragungskanalabschnitt 31 nur die Eingangsträ¬ gerwellenlänge 2 un< der direkt mit dem anderen Resonator¬ spiegel 42 verbundene zusätzlichen Übertragungskanalabschnitt 32 nur die Trägerwellenlänge λ^ überträgt. In diesem Fall, der in der Figur 1 nicht dargestellt ist, wäre aus dem
Resonatorfenster 42 einerseits ein vom ersten Verstärker 2 stammendes und über den Übertragungskanalabschnitt 31 über¬ tragenes optisches Signal S2 auf der Eingangsträgerwellen- länge λ2 und andererseits ein vom ersten Verstärker 2 stam- mendes und über den zusätzlichen Übertragungskanalabschnitt
32 übertragenes optisches Signal S^ auf der Trägerwellenlänge λi auskoppelbar. Das Signal S2 auf der Eingangsträger¬ wellenlänge 1.2 hätte von selbst periodisch im Taktzyklus t des Taktes T auftretende Impulse I, die den rückgewonnenen Takt T definieren und das Signal S^ auf der Trägerwellenlänge λ^ wäre ein von selbst mit dem Takt T getaktetes und entsprechend dem Eingangssignal S0 moduliertes Signal. Dieses Signal S_ entspräche dem Signal S0' bzw. Eingangssignal S0, das von der Eingangsträgerwellenlänge 2 au^ die Trägerwel- lenlänge λη_ konvertiert ist.
Eine Wellenlängenkonversion ist generell in dem Fall, daß Signale auf verschiedenen Trägerwellenlängen aus dem anderen Resonatorspiegel 42 ausgekoppelt werden, möglich.
Eine Wellenlängenkonversion des Eingangsεignals S0 ist auch dadurch möglich, daß ein von einem letzten Verstärker 4 stammendes und aus dem Resonatorspiegel 42 ausgekoppeltes optisches Signal auf einer Trägerwellenlänge, das von selbst periodisch im Taktzyklus des Taktes auftretende Impulse aufweist, die den rückgewonnenen Takt T definieren, bei¬ spielsweise das Signal S_ auf der Trägerwellenlänge λ^ nach Figur 1, entsprechend dem Eingangssignal S0 moduliert wird. Dieses modulierte entspräche dem Eingangssignal S0, das von der Eingangsträgerwellenlänge .2 au^ diese Trägerwellenlänge konvertiert worden ist.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach Figur 1 im wesentlichen dadurch, daß der Übertragungskanal 3 zwischen den beiden Resonatorspiegeln 21 und 42 neben dem ersten nichtlinearen optischen Verstärker 2 zwei in der Übertragungsrichtung r dem ersten Verstärker 2 nachgeordnete letzte nichtlineare optische Verstärker 4 sowie einen zwischen dem ersten Verstärker 2 und den beiden letzten Verstärkern 4 angeordneten wellenlängenselektiven Übertra¬ gungskanalabschnitt 31 aufweist, der den ersten Verstärker 2 optisch mit jedem letzten Verstärker 4 verbindet und derart ausgebildet ist, daß zwischen dem ersten Verstärker 2 und jedem letzten Verstärker je ein optisches Signal ST., S2 auf einer diesem letzten Verstärker 4 zugeordneten vorbestimmten Trägerwellenlänge λ^ bzw. λ2 übertragen wird, wobei - der andere Resonatorspiegel 42 zum Auskoppeln 4 des von jedem letzten Verstärker 4 stammenden optischen Signals S-_ bzw. S2 auf der diesem letzten Verstärker 4 zugeordneten vorbestimmten Trägerwelle λ_ bzw. λ2 aus dem Übertragungska¬ nal 3 dient, das jeweils von selbst periodisch in dem Taktzy- klus t des Taktes T auftretende Impulse I aufweist, die den rückgewonnenen Takt T definieren.
Speziell ist in der Figur 2 dem oberen letzten Verstärker 4 die Trägerwellenlänge λi und dem unteren letzten Verstärker 4 die Eingangsträgerwellenlänge X2 zugeordnet. Der rückgewon¬ nene Takt T kann in diesem speziellen Fall zwischen den Trägerwellenlängen λi und -2 geschaltet werden.
Durch zwei oder mehrere derartige letzte optische Verstärker 4 ist generell die Möglichkeit gegeben, die Trägerwellenlänge des rückgewonnenen Taktes T auf einem vorgegebenen Raster zu schalten. Auch beim Beispiel nach Figur 2 wäre Wellenlängenkonversion möglich, wenn das Ausgangssignal S^ entsprechend dem Ein¬ gangssignal S0 moduliert würde.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach Figur 2 im wesentlichen dadurch, daß dem unteren letzten Verstärker 4 nicht die Eingangsträgerwel¬ lenlänge .2 ' sondern eine sowohl davon als auch von der dem oberen letzten Verstärker 4 zugeordneten Trägerwellenlänge λ^ verschiedene Trägerwellenlänge λ3 zugeordnet ist, und daß wie beim Beispiel nach Figur 1 der Übertragungskanal 3 einen zwischen dem ersten Verstärker 2 und dem anderen Resonator¬ spiegel 42 angeordneten zusätzlichen wellenlängenselektiven Übertragungskanalabschnitt 32 aufweist, der den ersten
Verstärker 2 optisch direkt mit dem anderen Resonatorspiegel 42 verbindet. Dieser zusätzliche Übertragungskanalabschnitt 32 ist derart ausgebildet, daß dem anderen Resonatorspiegel 42 ein vom ersten Verstärker 2 stammendes optisches Signal S0' auf der Eingangsträgerwelle 2 zugeführt und aus dem anderen Resonatorspiegel 42 auskoppelbar ist, das von selbst mit dem Takt T getaktet und entsprechend dem Eingangssignal S0 moduliert ist, so daß es dem Einkoppelsignal Sσ ent¬ spricht.
Aus dem Resonatorspiegel 42 ist ein vom unteren letzten Verstärker 4 stammendes optisches Signal S3 auf der diesem unteren letzten Verstärker 4 zugeordneten Trägerwellenlänge λ 3 auskoppelbar, das von selbst im Taktzyklus t des Taktes T auftretende Impulse I aufweist, die den rückgewonnenen Takt T definieren. Der rückgewonnene Takt T kann in diesem spezi¬ ellen Fall zwischen den Trägerwellenlängen λ^ und λ3 geschal¬ tet werden. Auch hier ist Wellenlängenkonversion möglich, wenn zumindest eines der beiden Signale S^ und S3 entspre- chend dem Eingangssignal S0 moduliert wird. Um die Taktrate des von der optischen Uhr rückgewonnenen Taktes T möglichst hoch treiben zu können, muß der nichtline¬ ar arbeitende erste optische Verstärker 2 mit einer inten¬ siven ungedämpften optischen Welle W einer sowohl von der Eingangsträgerwellenlänge λ2 als auch der oder den von dieser Wellenlänge X2 verschiedenen Trägerwellenlängen λ]_ λ3 ver¬ schiedenen weiteren optischen Wellenlänge λ5 bestrahlt werden (siehe Elect. Lett. Vol. 30 (1994) S. 787-788). Diese weitere optische Wellenlänge λ5 kann in den Resonator 1 entweder über einen vorhandenen zusätzlichen optischen Übertragungskanalab¬ schnitt 32 eingekoppelt werden und strahlt dann dem eingekop¬ pelten Eingangssignal S0 entgegen oder wird dem Eingangssi¬ gnal S0 zugemischt und dann vom eingekoppelten Signal ge¬ trennt und an eine andere Stelle abgestrahlt.
Bei den Beispielen nach Figur 1 und Figur 3 ist es so einge¬ richtet, daß die ungedämpfte Welle W durch den einen Resona¬ torspiegel 21 in den ersten Verstärker 2 eingekoppelt wird. Aus dem ersten Verstärker 2 wird eine der eingekoppelten Welle W entsprechende optische Welle W' der gleichen opti¬ schen Wellenlänge λ5 ausgekoppelt, die über den zusätzlichen Übertragungskanalabschnitt 32 dem anderen Resonatorspiegel 42 zugeführt und aus diesem Resonatorspiegel 42 auskoppelbar ist. Der zusätzliche Übertragungskanalabschnitt 32 nach Figur 1 und Figur 3 ist dazu so ausgebildet, daß er neben der Eingangsträgerwellenlänge λ2 auch die Wellenlänge λ5 der optischen Welle W überträgt.
Beim Beispiel nach Figur 2 wird dagegen die ungedämpfte Welle W durch den anderen Resonatorspiegel 42 über den zusätzlichen Übertragungskanalabschnitt 32 in den ersten Verstärker 2 eingekoppelt.
Der Übertragungskanalabschnitt 31 und/oder zusätzliche Über- tragungskanalabschnitt 32 sind/ist vorzugsweise durch einen bidirektionalen optischen Wellenlängendemultiplexer 6 reali¬ siert, wobei ein integrierbarer Demultiplexer den Vorzug hat. Ein anwendbares Verfahren zur Integration eines Demultiple- xers mit aktiven optoelektronischen Elementen ist in der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung 0 497 358 angegeben.
Der eine Resonatorspiegel 21 des Resonators 1 ist vorzugs¬ weise ein teildurchlässig verspiegelter Verstärkereingang des ersten optischen Verstärkers 2. Der andere Resonatorspiegel 42 des Resonators 1 ist vorzugsweise ein teildurchlässiger Spiegel, der einen teildurchlässig verspiegelten optischen Verstärkerausgang eines oder mehrerer letzter Verstärker 4 umfaßt.
Ein Verstärkerausgang 22 des ersten optischen Verstärkers 2 und der Verstärkereingang 41 jedes letzten optischen Ver¬ stärkers 4, an die der Übertragungskanalabschnitt 31 optisch gekoppelt ist, sind vorzugsweise optisch entspiegelt.

Claims

Patentansprüche
1. Laseranordnung zur Rückgewinnung eines Zeittaktes (T) aus einem auf einer optischen Eingangsträgerwellenlänge (λ2) mit diesem Takt (T) getakteten modulierten optischen Eingangssi¬ gnal (S0) , bestehend aus
- einem optischen Resonator (1) aus einem zwischen zwei Resonatorspiegeln (21, 42) sich erstreckenden bidirektionalen optischen Übertragungskanal (3) vorbestimmter optischer Länge (L) und
- zumindest einem im Übertragungskanal (3) zwischen den Resonatorspiegeln (21, 42) angeordneten nichtlinearen opti¬ schen Verstärker (2), wobei
- das Eingangssignal (S0) durch einen (z. B. 21) der beiden Resonatorspiegel (21, 42) in den Übertragungskanal (3) ein- koppelbar, das eingekoppelte Eingangssignal (S0) im Verstär¬ ker (2) optisch verstärkbar und durch einen der beiden Reso¬ natorspiegel (42) ein den rückgewonnenen Takt (T) definieren¬ des optisches Signal (S^, S2, S3) aus dem Übertragungskanal (3) auskoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet ,
- daß der Übertragungskanal (3) zwischen den beiden Resona¬ torspiegeln (21, 42) wenigstens zwei in einer von einem Resonatorspiegel (z. B. 21) zum anderen (42) weisenden Über- tragungsrichtung (r) des Übertragungskanals (3) nacheinander angeordnete nichtlineare optische Verstärker (2, 4) und zwischen diesen beiden Verstärkern (2, 4) einen diese Ver¬ stärker (2, 4) verbindenden wellenlängenselektiven Übertra¬ gungskanalabschnitt (3) zur Übertragung eines optischen Signals (Sι_',S2', S3 ' ) auf einer vorbestimmten optischen Trägerwellenlänge (λ]_, 2 • ^3) aufweist, wobei
- der eine Resonatorspiegel (21) zum Einkoppeln des Eingangs¬ signals (S0) auf der Eingangsträgerwellenlänge 0-2 - ^n den Übertragungskanal (3) dient - der in der Übertragungsrichtung (r) erste Verstärker (2) bezüglich des eingekoppelten Eingangssignals (S0) im nicht¬ linearen Bereich arbeitet und - der andere Resonatorspiegel (42) zum Auskoppeln eines von dem in der Übertragungsrichtung (r) letzten Verstärker (4) stammenden optischen Signals (S^, S2, S3) auf der durch den Übertragungskanalabschnitt (31) vorbestimmten Trägerwelle (λ 1 , λ2 < λ_ ) aus dem Übertragungskanal (3) dient, das von selbst periodisch in einem Taktzyklus (t) des Taktes (T) auftretende Impulse (I) aufweist, die den rückgewonnenen Takt (T) definieren.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungskanal (3) zwischen den beiden Resonator¬ spiegeln (21, 42) einen ersten nichtlinearen optischen Ver¬ stärker (2) und zwei oder mehrere in der Übertragungsrichtung (r) dem ersten Verstärker (2) nachgeordnete letzte nichtli¬ neare optische Verstärker (4) sowie einen zwischen dem ersten Verstärker (2) und den letzten Verstärkern (4) angeordneten wellenlängenselektiven.Übertragungskanalabschnitt (31) aufweist, der den ersten Verstärker (2) optisch mit jedem letzten Verstärker (4) verbindet und derart ausgebildet ist, daß zwischen dem ersten Verstärker (2) und jedem letzten Verstärker je ein optisches Signal (S^1, S2 ' ; S^ ' , S3 ' ) auf einer diesem letzten Verstärker (4) zugeordneten vorbestimm¬ ten Trägerwellenlänge (λ-_ , 7*2 • ^-1 > ^3) übertragen wird, wobei - der andere Resonatorspiegel (42) zum Auskoppeln(4) des von jedem letzten Verstärker (4) stammenden optischen Signals ( S , S2, S3) auf der diesem letzten Verstärker (4) zugeordne¬ ten vorbestimmten Trägerwelle (λ^, 1*2 ■ ^3) aus dem Übertra¬ gungskanal (3) dient, das von selbst periodisch in einem Taktzyklus (t) des Taktes (T) auftretende Impulse (I) auf¬ weist, die den rückgewonnenen Takt (T) definieren.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen letzten Verstärkern (4) zugeordneten vorbestimmten Trägerwellenlängen (λ^, %2 , - _ ) voneinander verschieden sind.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß jede einem letzten Verstärker (4) zugeordnete vorbe¬ stimmte Trägerwellenlänge (λi, λ3) verschieden von der Ein- gangsträgerwellenlänge (λ2) ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichne , daß eine einem letzten Verstärker (4) zugeordnete vorbe- stimmte Trägerwellenlänge gleich der Eingangsträgerwellen¬ länge (λ2) ist.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Modulation eines aus dem anderen Resonatorspiegel (42) ausgekoppelten und von einem letzten Verstärker (4) stammen¬ den optischen Signals (S^, S2, S3) auf der diesem letzten Verstärker zugeordneten vorbestimmten Trägerwellenlänge (λi,
Figure imgf000015_0001
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Übertragungskanal (3) einen zwischen dem ersten Verstärker (2) und dem anderen Resonatorspiegel (42) angeord- neten zusätzlichen wellenlängenselektiven Übertragungskanal- abschnitt (32) aufweist, der den ersten Verstärker (2) op¬ tisch direkt mit dem anderen Resonatorspiegel (42) verbindet und derart ausgebildet ist, daß zwischen dem ersten Verstär¬ ker (2) und dem anderen Resonatorspiegel (42) ein oder ehre- re optische Signale (S0', W1) mit voneinander verschiedenen vorbestimmten optischen Wellenlängen (λ2, λ_ ) übertragen werden, die räumlich voneinander getrennt aus dem Resonator¬ spiegel (42) auskoppelbar sind.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß über den zusätzlichen Übertragungskanalabschnitt (32) dem anderen Resonatorspiegel (42) ein vom ersten Verstärker (2) stammendes optisches Signal (S0') auf der Eingangsträgerwelle (λ2) zugeführt und aus dem anderen Resonatorspiegel (42) auskoppelbar ist, das von selbst mit dem Takt (T) getaktet und entsprechend dem Eingangssignal (S0) moduliert ist.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in den ersten Verstärker (2) zusätzlich zum Eingangssi¬ gnal (S0) eine ungedämpfte optische Welle (W) einer sowohl von der Eingangsträgerwellenlänge (λ2) als auch der oder den von dieser Wellenlänge (λ2) verschiedenen vorbestimmten Trägerwellenlängen (λ^, λ3) verschiedenen weiteren optischen Wellenlänge (λ5) einkoppelbar ist.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ungedämpfte Welle (W) durch den einen Resonatorspie- gel (21) in den ersten Verstärker (2) einkoppelbar ist.
11. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8 und 10, dadurch gekennzeichnet , daß aus dem ersten Verstärker (2) eine der eingekoppelten Welle (W) entsprechende optische Welle (W) der gleichen optischen Wellenlänge (λ5) auskoppelbar ist, die über den zusätzlichen Übertragungskanalabschnitt (32) dem anderen Resonatorspiegel (42) zugeführt und aus diesem Resonatorspie¬ gel (42) auskoppelbar ist.
12. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8 und 9, dadurch gekennzeichnet , daß die ungedämpfte Welle (W) durch den anderen Resonator¬ spiegel (42) über den zusätzlichen Übertragungskanalabschnitt (32) in den ersten Verstärker (2) einkoppelbar ist.
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Ubertragungskanalabschnitt (31) und/oder zusätzliche Ubertragungskanalabschnitt (32) durch einen bidirektionalen optischen Wellenlängendemultiplexer realisiert sind/ist.
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