-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Taktextrahierungsverfahren und
eine Vorrichtung dafür
zum stabilen Extrahieren, aus einem Signallicht für eine optische
Kommunikation, im Besonderen ein Signallicht bei einer Bitrate höher als
eine Arbeitsgeschwindigkeitsgrenze eines elektronischen Schaltkreises, eines
synchronen Taktes einer Frequenz, die 1/N (N: positive ganze Zahl,
dieselbe Regel wird hiernach angewendet werden) der Bitrate des
Signallichts ist.
-
2. Beschreibung des Standes
der Technik
-
Mit
einer Zunahme der Kanalkapazität
bei der optischen Kommunikation sind in den vergangenen Jahren die
Forschungen und die Entwicklungen auf dem Gebiet von Systemen zum
optischen Zeittrennungsmultiplexen (OTDM, optical time division multiplexing)
zum Erhöhen
der Kapazität
pro Wellenlänge
als auch die Technologie für
Systeme zum Wellenlängentrennungsmultiplexen
(WDM, wavelength division multiplexing) zum Demultiplexen optischer Signale
in eine Vielzahl von Wellenlängen,
um diese zu übertragen,
aktiv durchgeführt
worden. Das OTDM-System
multiplext optische Signale von Pulsbreiten schmaler als Bitintervalle
in dem Zeitbereich, um die Übertragungskapazität pro Wellenlänge zu erhöhen. In
diesem OTDM-System ist eine Technologie zum Erzeugen eines kurzen
Pulses wichtig. Bis heute ist die Faserübertragung eines Signallichts
realisiert worden, das durch Multiplexen kurzer gepulster Lichter
von Picosekunden bis Subpicosekunden erhalten wird, und das OTDM-System
mit der höchsten
Vielfalt erhält
1,28 Terabit pro Sekunde. Es wird erwartet, dass solche eine OTDM-System-Technologie
eine Zunahme der Kanalkapazität
realisieren wird, und außerdem
auf die Ultrahochgeschwindigkeits-Signalverarbeitung mit Verwendung
von Breitbandeigenschaften davon angewendet wird.
-
Als
eine der grundlegenden Signalverarbeitungstechnologien in optischen
Kommunikationen gibt es eine Taktextrahierungstechnologie. Zum Beispiel
kann die Kommunikation nicht ohne ein Extrahieren eines mit einem
Signallicht in einem Empfänger
synchronisierten Taktes durchgeführt
werden. Im Allgemeinen hängt
die Technologie zum Extrahieren eines Taktes aus einem Signallicht
von einem wie in 10 gezeigten elektrischen Schaltkreis
ab. Und zwar wird zuerst ein Signallicht bei einer B(b/s) Bitrate
in ein elektrisches Signal durch einen photoelektrischen Wandler 100 umgewandelt,
und als Nächstes wird
ein elektrischer Takt der Frequenz B(Hz), gleich einer Modulationsrate
des Signallichts, durch einen elektrischen Schaltkreis 101 extrahiert.
In dem elektrischen Schaltkreis 101 wird ein Verfahren
zum Extrahieren nur einer Taktkomponente der Frequenz B(Hz) durch
ein elektrisches Filter mit einer Schmalband-Übertragungseigenschaft
oder ein Verfahren zum Erzeugen eines Taktes verwendet, der mit
einem Signal durch einen Spannungsgesteuerten Oszillator (VCO, Voltage
Controlled Oscillator) synchronisiert wird. Dieses Verfahren hat
Merkmale einer einfachen Konfiguration und stabilen Betriebs, und deshalb
wird eine Vorrichtung zum Extrahieren eines synchronen Taktes aus
einem Signallicht von einer Bitrate bis zu ungefähr 10 Gb/s in einem tatsächlichen
System genutzt. Jedoch hat das oben beschriebene Taktextrahierungsverfahren
ein Problem darin, dass der synchrone Takt nicht aus einem Signallicht mit
einem Band einer Arbeitsgeschwindigkeitsgrenze, im Allgemeinen ungefähr 50 GHz
oder da drüber, des
elektrischen Schaltkreises extrahiert werden kann.
-
Um
das obige Problem zu lösen,
wird z.B., wie in 11 gezeigt, ein elektrooptisches
Gatter 102, das zum Steuern des Transmissionsfaktors eines
Lichts mit einem elektrischen Signal fähig ist, als ein optischer
Schalter bzw. eine optische Vermittlungseinheit verwendet, so dass
ein Takt aus einem Signallicht bei einer höheren Bitrate extrahiert werden
kann. Gemäß diesem
Verfahren wird zuerst das elektrooptische Gatter 102 mit
einem elektrischen Takt einer Frequenz B(Hz) getrieben, und ein
Signallicht bei Bitrate N × B(b/s)
wird zu Signallichtern bei Bitrate B(b/s) Zeittrennungs-gedemultiplext.
Man beachte, dass das Zeittrennungs-Demultiplexen für das Demultiplexen
von Signallichtern ist, die in einem Zeittrennungsgemultiplexten
Licht in dem Zeitbereich enthalten sind. Der zu dieser Zeit verwendete
elektrische Takt ist der, der elektronisch aus dem gedemultiplexten
Signallicht durch den oben beschriebenen photoelektrischen Wandler 100 und
den elektronischen Schaltkreis 101 extrahiert wird, um über eine Spalteinrichtung 103 zurückgekoppelt
zu werden. Als ein Ergebnis wird eine phasenverriegelte Schleife (PLL)
bzw. ein PLL-Kreis gebildet, um stabil betrieben zu werden, wenn
der extrahierte elektrische Takt mit dem Signallicht synchronisiert
ist. Das bis heute durch solch ein Taktextrahierungsverfahren realisierte
Verfahren der höchsten
Geschwindigkeit verwendet einen Elektroabsorptions-(EA) Modulator
für das elektrooptische
Gatter 102 und extrahiert einen synchronen Takt von 40
GHz (oder 10 GHz) aus einem Signallicht bei einer Bitrate von 160
Gb/s (Verweis auf Literaturstück
1: D.T.K. Tong et al., "160
GBIT/S CLOCK RECOVERY USING ELECTROABSORPTION MODULATOR-BASED PHASE
LOCKED LOOP", Electronics
Letters, Vol. 36, Nr. 23, 2000, Seiten 1951–1952).
-
Wenn
ferner ein bei einer höheren
Geschwindigkeit antwortendes optisches Gatter als der optische Schalter
vorbereitet wird, wird es möglich, den
synchronen Takt aus dem Zeittrennungs-gemultiplexten Signallicht
bei einer höheren
Bitrate zu extrahieren. Wenn ein volloptisches Gatter einer Gesamtoptik,
das den Transmissionsfaktor eines Signallichtes mit einem Licht
steuert, mit einem kurzen gepulsten Licht kombiniert wird, kann
ein optischer Schalter einer höheren
Geschwindigkeit gemäß der Pulsbreite
eines kurzen Pulses realisiert werden. Und zwar wird es möglich, ein
Signallicht bei einer höheren
Bitrate gattermäßig zu behandeln.
Gemäß derselben
Theorie wie die in dem Taktextrahierungsverfahren mit Verwendung
des in 11 gezeigten elektrooptischen
Gatters 102 wird es möglich,
wie z.B. in 12 gezeigt, ein volloptisches
Gatter 104 mit einem kurzen gepulsten Licht zu treiben,
um ein Signallicht zu trennen, und dann einen Takt aus dem getrennten
Signallicht durch den oben beschriebenen photoelektrischen Wandler 100 und
den elektrischen Schaltkreis 101 zu extrahieren. In diesem
Fall wird eine kurze gepulste Lichtquelle bzw. eine Lichtquelle
eines kurzen gepulsten Lichtes 105 mit dem extrahierten
elektrischen synchronen Takt getrieben, und das volloptische Gatter 104 wird
mit dem erzeugten kurzen gepulsten Licht (optischer Takt) gesteuert, wodurch
der PLL-Kreis gebildet wird. Gemäß dem solch
ein volloptisches Gatter 104 verwendenden Taktextrahierungsverfahren
ist bis heute ein Takt von 6,3 GHz erfolgreich aus einem Signallicht
bei einer Bitrate von 400 Gb/s extrahiert worden (Verweis auf Literaturstück 2: Osamu
Kamatani et al., "Prescaled Timing
Extraction from 400 Gb/s Optical Signal Using a Phase Lock Loop
Based an Four-Wave-Mixing in a Laser Diode Amplifier", IEEE PHOTONICS
TECHNOLOGY LETTERS, Vol. 8, Nr. 8, August 1996, Seiten 1094–1096).
-
In
dem das in 11 gezeigte elektrooptische
Gatter verwendenden Taktextrahierungsverfahren ist jedoch eine Anwendungsgrenze
des Taktextrahierungsverfahrens ein Signallicht bei einer Bitrate von
160 Gb/s, da die Arbeitsgeschwindigkeit davon bei einer Antwortgeschwindigkeitsgrenze
des elektrooptischen Gatters begrenzt ist, und es ist extrem schwierig,
das Taktextrahierungsverfahren auf ein Signallicht bei einer höheren Bitrate
als 106 Gb/s anzuwenden. In dem Taktextrahierungsverfahren, das
das in 12 gezeigte volloptische Gatter
verwendet, ist es andererseits möglich,
den elektrischen Takt aus einem Signallicht einer ultrahohen Geschwindigkeit zu
extrahieren, das eine Bitrate von 160 Gb/s überschreitet. Da jedoch eine
kurze gepulste Lichtquelle von großem Umfang ist und eine komplizierte
Konfiguration benötigt
wird, wird ein Problem darin verursacht, dass der große Umfang
und die Verkomplizierung der Taktextrahierungsvorrichtung selbst
unvermeidbar werden. Genauer genommen beträgt die Pulsbreite des in dem
Literaturstück
2 verwendeten kurzen gepulsten Lichtes ungefähr Picosekunden. Da eine kurze
gepulste Lichtquelle, die solch einen kurzen Puls stabil erzeugt,
einen Stabilisierungsschaltkreis, einen Steuerschaltkreis und Ähnliches enthält, ist
der große
Umfang der Vorrichtung unvermeidbar.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung ist angesichts der obigen Probleme bewerkstelligt
worden und hat eine Aufgabe, ein Taktextrahierungsverfahren und
eine Vorrichtung dafür
bereitzustellen, die fähig
sind zum einfachen Extrahieren, aus einer Signallichtfolge, eines
stabilen elektrischen Taktes, der mit der Signallichtfolge synchronisiert
ist.
-
Um
die obige Aufgabe zu erreichen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung
ein Taktextrahierungsverfahren bereitgestellt zum Demultiplexen
einer Signallichtfolge mit Verwenden eines optischen Schalters bzw.
einer optischen Vermittlungseinheit zum Erzeugen eines Signallichts
bei einer Bitrate niedriger als der der Signallichtfolge, und elektrischen
Extrahieren, aus dem Signallicht, eines mit der Signallichtfolge
synchronisierten Taktes. Das Taktextrahierungsverfahren ist dadurch
gekennzeichnet, dass es umfasst: einen Signallicht-Verarbeitungsschritt
zum, für
die Signallichtfolge mit Bitintervallen kürzer als eine Schaltzeit des
optischen Schalters bzw. als eine Vermittlungszeit der optischen
Vermittlungseinheit, periodisch ungleichmäßigen Anordnen der Bitintervalle,
um Bitintervalle zwischen einem vorbestimmten Signallicht und Signallichtern
benachbart zu dem vorbestimmten Signallicht länger als die Schaltzeit des
optischen Schalters zu machen; einen Verarbeitungsschritt für einen
optischen Schalter zum selektiven Demultiplexen des vorbestimmten
Signallichts von der durch den Signallicht-Verarbeitungsschritt verarbeiteten Signallichtfolge
mit Verwenden des optischen Schalters, um ein Signallicht bei einer
Bitrate niedriger als die der Signallichtfolge zu erzeugen; und
einen Schritt zum Extrahieren eines elektrischen Taktes zum elektrischen
Extrahieren eines mit der Signallichtfolge synchronisierten Taktes aus
dem durch den Verarbeitungsschritt für einen optischen Schalter
erzeugten Signallicht.
-
Ferner
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Taktextrahierungsvorrichtung bereitgestellt zum Demultiplexen
einer Signallichtfolge mit Verwenden eines optischen Schalters zum
Erzeugen eines Signallichtes bei einer Bitrate niedriger als der
der Signallichtfolge, und elektrischen Extrahieren, aus dem Signallicht,
eines mit der Signallichtfolge synchronisierten Taktes. Die Taktextrahierungsvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: einen Signalverarbeitungabschnitt,
der, für
die Signallichtfolge mit Bitintervallen kürzer als eine Schaltzeit des
optischen Schalters, die Bitintervalle periodisch ungleichmäßig anordnet,
um Bitintervalle zwischen einem vorbestimmten Signallicht und Signallichtern
benachbart zu dem vorbestimmten Signallicht länger als die Schaltzeit des
optischen Schalters zu machen; einen Verarbeitungsabschnitt für einen
optischen Schalter, der selektiv das vorbestimmte Signallicht von
der durch den Signallicht-Verarbeitungsabschnitt verarbeiteten Signallichtfolge
mit Verwenden des optischen Schalters demultiplext, um ein Signallicht
bei einer Bitrate niedriger als die der Signallichtfolge zu erzeugen;
und einen Abschnitt zum Extrahieren eines elektrischen Taktes, der
elektrisch einen mit der Signallichtfolge synchronisierten Takt
aus dem durch den Verarbeitungsabschnitt für einen optischen Schalter
erzeugten. Signallicht extrahiert.
-
In
solch einem Taktextrahierungsverfahren und einer Taktextrahierungsvorrichtung
wird die Signallichtfolge mit den Bitintervallen kürzer als
die Schaltzeit des optischen Schalters in die Signallichtfolge mit
den periodisch ungleichmäßig angeordnete Bitintervallen
umgewandelt, so dass die Bitintervalle zwischen dem vorbestimmten
Signallicht und den Signallichtern benachbart zu dem vorbestimmten
Signallicht länger
als die Schaltzeit des optischen Schalters gemacht werden. Von der
Signallichtfolge, deren Bitintervalle ungleichmäßig angeordnet sind, wird dann
das vorbestimmte Signallicht selektiv gedemultiplext, und die Bitrate
davon wird auf eine geringe Geschwindigkeit verringert, so dass
der synchrone Takt elektrisch aus dem gedemultiplexten Signallicht extrahiert
wird.
-
Gemäß dem Taktextrahierungsverfahren und
der Vorrichtung dafür
der wie oben beschriebenen vorliegenden Erfindung wird es möglich, aus
der Signallichtfolge der ultrahohen Geschwindigkeit, die eine Bitrate
von 160 Gb/s überschreitet,
einen mit der Signallichtfolge synchronisierten stabilen elektrischen
Takt zu extrahieren. Da ein elektrischer Schaltkreis einer geringen
Geschwindigkeit zum elektrischen Extrahieren des Taktes aus dem
Signallicht bei der Bitrate niedriger als der Signallichtfolge angewendet
werden kann, ist es ferner möglicht,
eine Taktextrahierungsvorrichtung mit niedrigen Kosten zu realisieren.
Die Taktextrahierungstechnologie ist eine der wesentliche Signalverarbeitungstechnologien, und
deshalb erzielt die vorliegende Erfindung den Effekt eines Beschleunigens
der Forschungen und Entwicklungen der Signalverarbeitungstechnologie
und von Ähnlichem
mit Verwenden eines Ultrahochgeschwindigkeits-Signallichtes, die
zuvor nicht realisiert werden konnten, und außerdem den Effekt, diese Technologien
in die praxisnahe Verwendung zu bringen.
-
Andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden Erläuterung
der Ausführungsformen
im Zusammenhang mit den beigefügten
Zeichnungen ersichtlich werden.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein Diagramm, das eine grundlegende Konfiguration einer Taktextrahierungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
-
2 ist
ein erstes Diagramm zum Erläutern eines
Verfahrens zum Realisieren von Signallichtern einer ungleichmäßigen Intervallanordnung
in der vorliegenden Erfindung.
-
3 ist
ein zweites Diagramm zum Erläutern
eines Verfahrens zum Realisieren von Signallichtern einer ungleichmäßigen Intervallanordnung
in der vorliegenden Erfindung.
-
4 ist
ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Ausführungsform der Taktextrahierungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
-
5 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem die vorliegende Erfindung
zum Bilden einer Empfangsvorrichtung eines optischen Kommunikationssystems
angewendet wird.
-
6 ist
ein Diagramm, das ein Anwendungsbeispiel zeigt, das einen Einfluss
des Jitters mit Bezug zu dem optischen Kommunikationssystem von 5 betrachtet.
-
7 ist
ein Diagramm, das ein spezifisches Konfigurationsbeispiel einer
in dem Anwendungsbeispiel von 6 verwendeten
Jitter-Aufhebungsvorrichtung
zeigt.
-
8 ist
ein Diagramm zum Erläutern
der Theorie einer Jitterunterdrückung
in der Jitter-Aufhebungsvorrichtung
von 7.
-
9 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem die vorliegende Erfindung
zum Bilden eines optischen 3R-Regenerations-Zwischenverstärkers in
dem optischen Kommunikationssystem angewendet wird.
-
10 ist
ein Diagramm zum Erläutern
eines einen elektrischen Schaltkreis verwendenden konventionellen
Taktextrahierungsverfahrens.
-
11 ist
ein Diagramm zum Erläutern
eines konventionellen Taktextrahierungsverfahrens, das ein elektrooptisches
Gatter verwendet.
-
12 ist
ein Diagramm zum Erläutern
eines konventionellen Taktextrahierungsverfahrens, das ein volloptisches
Gatter verwendet.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Es
werden Ausführungsformen
zum Implementieren der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die
begleitenden Zeichnungen beschrieben. Dieselben Bezugszeichen bezeichnen
dieselben oder äquivalente
Teile in sämtlichen
Zeichnungen.
-
Zuerst
wird die Theorie eines Taktextrahierungsverfahrens der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
-
Obwohl
ein Taktextrahierungsverfahren, das ein elektrooptisches Gatter
verwendet, wie beispielsweise einen EA-Modulator oder Ähnliches
(Verweis auf 11), das Merkmal eines stabilen
Betriebs hat, wie in dem Obigen beschrieben, ist eine Bitrate einer Signallichtfolge,
aus der ein Takt extrahiert werden kann, immer noch auf ungefähr 160 Gb/s
begrenzt. Genauer genommen ist es in dem Fall, dass der EA-Modulator
bei 40 GHz moduliert wird, möglich, die
Gatterbreite davon auf ungefähr
6 Picosekunden einzuengen, so dass ein 160 Gb/s Signallicht von 6,25
Picosekunden-Bitintervallen zu einem 40 Gb/s Signallicht gedemultiplext
werden kann. Jedoch kann ein 320 Gb/s Signallicht mit Bitintervallen,
die auf ungefähr
3 Picosekunden, die Hälfte
von 6 Picosekunden, eingeengt sind, nicht hinreichend durch den EA-Modulator
gedemultiplext werden.
-
Selbst
in einer Signallichtfolge mit einer Bitrate von 640 Gb/s oder 320
Gb/s, höher
als 160 Gb/s, wenn die Intervalle davon nicht gleichmäßig sind
und ein Intervall eines Teils der Signallichtfolge z.B. ungefähr 6 Picosekunden
ist, wird das Signal mit dem Intervall von 6 Picosekunden gattermäßig behandelt, so
dass ein Takt extrahiert werden kann. Wie in 1 gezeigt,
ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein Signallicht-Verarbeitungsabschnitt 11,
der eine eingegebene Signallichtfolge in eine Signallichtfolge mit
Bitintervallen umwandelt, die periodisch ungleichmäßig angeordnet
sind, auf der ersten bzw. früheren
Stufe eines elektrooptischen Gatters 12 eingerichtet ist,
so dass Bitintervalle zwischen einem vorbestimmten Signallicht und
Signallichtern benachbart zu dem vorbestimmten Signallicht auf Intervalle
verlängert
werden, bei denen das vorbestimmte Signallicht gedemultiplext werden kann,
und zwar auf Intervalle länger
als eine Schaltzeit des elektrooptischen Gatters 12. Man
beachte, dass das elektrooptischer Gatter 12, ein photoelektrischer
Wandler 13, ein elektronischer Schaltkreis 14 und
eine Spalteinrichtung 15, die jeweils auf der letzteren
Stufe des Signallicht-Verarbeitungsabschnitts 11 angeordnet
sind, im Grunde dieselben wie die der in 11 gezeigten
konventionellen Konfigurationen sind.
-
Hier
wird ein Verfahren, um eine Signallichtfolge mit gleichmäßigen Intervallen
bei einer Bitrate von N × B(b/s)
zu einer Signallichtfolge einer ungleichmäßigen Bitintervallanordnung
zu machen, im Detail mit Verwendung von 2 und 3 beschrieben
werden. In jeder Figur ist N = 10 als ein Beispiel gezeigt.
-
Zuerst
wird die Signallichtfolge auf der Grundlage eines zyklischen Signals
von B–1(s)
als ein Zyklus phasenmoduliert. Vorausgesetzt, dass 10 Signallichter
in einem Zyklus ch.1, ..., bzw. ch.10 sind, wird die Beschreibung
wie folgt getätigt.
Der obere Teil von 2 zeigt eine Intensitätswellenform
der Signallichtfolge in dem Fall, dass die Signallichtfolge auf
der Grundlage eines elektrischen Signals einer sinusförmigen Welle
phasenmoduliert wird. Durch diese Phasenmodulation, wie in dem unteren
Teil von 2 gezeigt, wird ein Frequenz-Chirpen gemäß Zeitpositionen
der jeweiligen Signallichter in dem Zyklus in der Signallichtfolge
bewirkt. Obwohl die Bitintervalle zwischen den Signallichtern immer
noch gleichmäßig sind,
sind als ein Ergebnis die Wellenlängen für jedes der Signallichter unterschiedlich.
-
Als
Nächstes
wird die phasenmodulierte Signallichtfolge auf ein dispersives Medium
gegeben, um durch das dispersive Medium ausgebreitet zu werden.
Da Gruppenverzögerungszeiten
gemäß den Wellenlängen in
dem dispersiven Medium unterschiedlich sind, werden Bitintervalle
zwischen einem gegebenen Signallicht und Signallichtern benachbart zu
dem gegebenen Signallicht verlängert,
oder andernfalls werden Bitintervalle zwischen einem gegebenen Signallicht
und Signallichtern benachbart zu dem gegebenen Signallicht verkürzt. In
einem anormalen dispersiven Medium, durch das eine hohe Frequenzkomponente
schneller als eine niedrige Frequenzkomponente ausgebreitet wird,
wie durch Pfeile in 3 gezeigt, werden die durch
die Phasenmodulation hoch-gechirpten Signallichter (ch.2 bis ch.5) langsam
ausgebreitet, während
die runter-gechirpten Signallichter (ch.7 bis ch.10) schnell ausgebreitet werden.
In dem Fall, dass die Phasenmodulation auf der Grundlage der sinusförmigen Welle
gegeben ist, werden demgemäß in der
Nachbarschaft des Kanals (ch.6), bei welchem das Frequenz-Chirpen
von dem Hoch-Chirpen zu dem Runter-Chirpen geändert wird, die Bitintervalle
zwischen dem Kanal (ch.6) und den benachbarten Signallichtern verlängert. Im
Gegensatz dazu werden in der Nachbarschaft des Kanals (ch.1), bei
welchem das Frequenz-Chirpen von dem Runter-Chirpen zu dem Hoch-Chirpen geändert wird, die
Bitintervalle zwischen dem Kanal (ch.1) und den benachbarten Signallichtern
verkürzt.
Die Schaltfensterbreite eines gegebenen optischen Gatters ist durch
die schraffierte Region in jedem der oberen Teile von 2 und 3 als
ein Beispiel gezeigt. Es wird verstanden, dass, obwohl nur ein Bit
in dem Fall der Signallichtfolge gleichmäßiger Bitintervalle nicht getrennt
werden kann, es möglich
wird, nur ein Bit durch ungleichmäßiges Anordnen der Bitintervalle
zu trennen bzw. zu separieren.
-
Somit
werden gemäß der vorliegenden
Erfindung die Bitintervalle nur eines Teils der Signallichtfolge
bei einer hohen Bitrate verlängert,
wird das Signallicht, dessen Bitintervalle zwischen den benachbarten
Signallichtern verlängert
werden, durch das optische Gatter getrennt, wird das getrennte Signallicht
in das elektrische Signal umgewandelt und wird der Takt aus dem
elektrischen Signal extrahiert, so dass der mit der Hochgeschwindigkeits-Signallichtfolge
synchronisierte Takt ohne die Erfordernis eines Verwendens einer
kurzen gepulsten Lichtquelle oder eines volloptischen Gatters extrahiert
werden kann. Man beachte, dass die Signallichtfolge ein durch ein OTDM-System
gemultiplextes Signallicht oder ein elektrisch gemultiplextes Signallicht
sein kann.
-
Hier
wird im Nachfolgenden eine spezifische Ausführungsform einer Vorrichtung
beschrieben, auf die das Taktextrahierungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie in dem Obigen beschrieben, angewendet wird.
-
4 ist
ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Ausführungsform
einer Takt extrahierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
In 4 umfasst
die vorliegende Taktextrahierungsvorrichtung 10 z.B.: einen
Phasenmodulator 11A und ein dispersives Medium 11B,
die dem in 1 gezeigten Signallicht-Verarbeitungsabschnitt 11 entsprechen;
ein elektrooptisches Gatter 12, auf das eine durch das
dispersive Medium 11B ausgebreitete Signallichtfolge einfällt bzw.
zu diesem zugehörig
ist; einen photoelektrischen Wandler 13, der ein von dem
elektrooptischen Gatter 12 ausgegebenes Signallicht in
ein elektrisches Signal umwandelt; einen elektronischen Schaltkreis 14,
der ein Takt aus dem durch den photoelektrischen Wandler 13 umgewandelten
elektrischen Signal extrahiert; eine Spalteinrichtung 15A,
die den durch den elektronischen Schaltkreis 14 extrahierten
Takt in zwei Takte verzweigt bzw. aufteilt; eine Spalteinrichtung 15B,
die einen der durch die Spalteinrichtung 15A verzweigten Takte
weiter in zwei Takte verzweigt bzw. aufteilt; einen Phasenverschieber 16A,
der eine Phase eines der Takte von der Spalteinrichtung 15B einstellt,
um den phaseneingestellten Takt an den Phasenmodulator 11A zu
geben; und einen Phasenverschieber 16B, der eine Phase
des anderen Taktes von der Spalteinrichtung 15B einstellt,
um den anderen phaseneingestellten Takt an das elektrooptische Gatter 12 zu
geben.
-
Hier
fungiert der Phasenmodulator 11A als ein Wellenlängenumwandlungsabschnitt,
und das dispersive Medium 11B fungiert als ein Gruppenverzögerungs-Erzeugungsabschnitt.
Ferner fungiert das elektrooptische Gatter 12 als ein Verarbeitungsabschnitt
für einen
optischen Schalter, und der photoelektrische Wandler 13 und
der elektronische Schaltkreis 14 fungieren als ein Abschnitt
zum Extrahieren eines elektrischen Taktes. Darüber hinaus fungieren die Phasenverschieber 16A und 16B als
ein Timing-Steuerabschnitt.
-
In
der wie oben beschriebenen Taktextrahierungsvorrichtung 10 fällt die
Signallichtfolge gleichmäßiger Intervalle
bei Bitrate N × B(b/s)
auf den Phasenmodulator 11A ein. Die auf den Phasenmodulator 11A einfallende
Signallichtfolge gleichmäßiger Intervalle
wird der Phasenmodulation von Frequenz B(Hz) durch den Phasenmodulator 11A unterworfen, der
auf der Grundlage des elektrischen Taktes einer sinusförmigen Welle
von Frequenz B(Hz) getrieben wird, wie in 2 gezeigt,
und das Frequenz-Chirpen wird bewirkt. Man beachte, dass ein Treibersignal
für den
Phasenmodulator 11A nicht notwendigerweise die sinusförmige Welle
ist. Jedoch gibt es in dem Fall, dass das Treibersignal die sinusförmige Welle
ist, da ein Band schmal ist, einen Vorteil, dass der elektronische
Schaltkreis nicht kompliziert ist. Das Timing bzw. der Zeitablauf
der Phasenmodulation auf der Signallichtfolge gleichmäßiger Intervalle wird
durch Einstellen einer Phase des elektrischen Taktes einer sinusförmigen Welle
gesteuert, der auf den Phasenmodulator 11A anzulegen ist,
so dass ein gegebener Signallichtpuls nicht durch das Frequenz-Chirpen
beeinflusst wird, d.h., dass die Spitze oder der Boden der sinusförmigen Welle
eines phasenmodulierenden Signals (elektrischer Takt) mit einem
gegebenen Signallichtpuls zusammentreffend ist.
-
Wenn
z.B. die Qualität
des extrahierten Taktes am höchsten
ist, wird eine Bedingung erzielt, in der die Spitze oder der Boden
der sinusförmigen Welle
des phasenmodulierenden Signals (elektrischer Takt) mit dem gegebenen
Signallichtpuls zusammentreffend ist. Deshalb wird die Steuerung durch
wiederholtes Durchführen
der Operationen durchgeführt
von: 1) Steuern einer Phase des Phasenverschiebers 16B um
einen Zyklus bezüglich
eines gegebenen Wertes des Phasenverschiebers 16A, um ein
Phasenrauschen und ein Intensitätsrauschen
des extrahierten Taktes zu überwachen;
und 2) Durchführen
einer selben Operation wie 1) bezüglich eines anderen Wertes
des Phasenverschiebers 16A, um die Werte der Phasenverschieber 16A und 16B auf
eine Bedingung zu setzen, dass die Qualität des regenerierten Taktes
am höchsten
ist.
-
Ein
bevorzugtes spezifisches Beispiel des Phasenmodulators
11A ist
ein Phasenmodulator, der Lithiumniobat (LiNbO
3:
LN) verwendet, typischerweise LN-Modulator genannt. Es ist bekannt,
dass in dem LN-Modulator eine Lücke
zwischen Signal- und Masseelektroden verbreitert ist, um die Reduzierung einer
Mikrowellendämpfung
zu erzielen, und ein Wellenleiter verlängert ist, so dass eine Spannung
Vπ (Halbwellenspannung),
die zum Modulieren einer Phase durch π erforderlich ist, reduzier
werden kann (Verweis auf die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung Nr. 2003-262841 ).
In dem Fall, dass die Phase auf der Grundlage des Signals der sinusförmigen Welle
einer selben Amplitude moduliert wird, kann deshalb ein großer Phasenmodulationsindex erzielt
werden. Um einen erwünschten
Phasenmodulationsindex zu realisieren, wird ferner nur das wellenförmige Wellensignal
der kleinen Amplitude benötigt.
Da die für
die Phasenmodulation erforderliche elektrische Leistung reduziert
wird, ist der LN-Modulator nämlich
zum Erzielen des niedrigen elektrischen Leistungsverbrauchs der
Taktextrahierungsvorrichtung
10 wirksam.
-
In
dem Fall, dass der LN-Modulator als der Phasenmodulator 11A verwendet
wird, ist es vorzuziehen, ihn unter Betrachtung eines Polarisationszustandes
des einfallenden Signallichtes zu entwerfen. Da der Polarisationszustand
des Signallichtes in Abhängigkeit
von Änderungen
in der Umgebung und Ähnlichem
schwankt, ist es wünschenswert,
dass der Phasenmodulator ohne Abhängigkeit von dem Polarisationszustand
des einfallenden Signallichtes betrieben wird. Im Allgemeinen hat
der LN-Modulator jedoch eine Modulationseigenschaft, die von dem
Polarisationszustand des einfallenden Signallichtes abhängt. Um
diese Polarisationsabhängigkeit
zu vermeiden, kann eine Polarisationsstabilisierungsvorrichtung,
die ein eingegebenes Signallicht bei der festen Polarisation ausgibt,
auf der ersten Stufe des LN-Modulators eingerichtet sein. Oder der
LN-Modulator kann von einer Polarisationsdiversitätskonfiguration
sein. Genauer genommen wird das phasenzumodulierende Licht in zwei
orthogonale Komponenten getrennt, z.B. eine TE-Welle und eine TM-Welle, und
diese zwei Komponenten werden durch individuelle LN-Modulatoren
phasenmoduliert, bei demselben Timing wie vor der Trennung zu multiplexen.
-
Ein
anderes vorzuziehendes spezifisches Beispiel des Phasenmodulators 11A ist
ein Phasenmodulator, der ein Material der Indiumphosphor-(InP) Reihe
verwendet. Der Phasenmodulator, der das Material der InP-Reihe verwendet,
kann eine Differenz zwischen optischen eingeschlossenen Mengen reduzieren,
während
welcher die TE-Wellenkomponente und die TM-Wellenkomponente jeweils
durch den Wellenleiter ausgebreitet werden. Deshalb ist es möglich, die
Phasenmodulation ohne Polarisationsabhängigkeit und den stabilen Betrieb
der Taktextrahierungsvorrichtung 10 ohne das Erfordernis
eines Einrichtens der Polarisationsstabilisierungsvorrichtung, wie
oben beschrieben, zu realisieren.
-
Die
Signallichtfolge, die durch den Phasenmodulator 11A moduliert
wird, wie oben beschrieben, fällt
dann auf das dispersive Medium 11B ein. In dem dispersiven
Medium 11B werden die Bitintervalle der Signallichtfolge
durch Nutzen der Gruppenverzögerungs-Zeitdifferenz
aufgrund der wie in 3 gezeigten Wellenlängen unterschiedlich
gemacht.
-
Ein
spezifisches Beispiel des dispersiven Mediums 11B ist eine
konventionelle optische Einmoden-Faser, eine Dispersionskompensationsfaser oder Ähnliches.
Ferner ist es möglich,
das dispersive Medium 11B durch Nutzen eines Faser-Bragg-Gitters,
einer photonischen Kristallfaser oder Ähnlichem zu realisieren. Da
die optische Einmoden-Faser einen kleinen Ausbreitungsverlust hat,
kann die Qualitätsverschlechterung
des Signallichts auf der ersten Stufe des elektrooptischen Gatters 12 unterdrückt werden.
Somit kann die Taktextrahierungsvorrichtung 10 einer hohen
Qualität
realisiert werden. In dem Fall, dass die Dispersionskompensationsfaser verwendet
wird, ist ein Dispersionswert davon pro Einheitslänge groß, und ein
Verlust davon ist klein. Deshalb kann die erforderliche Länge des
dispersiven Mediums 11B verkürzt werden, um die Miniaturisierung
der gesamten Taktextrahierungsvorrichtung 10 zu erzielen.
In dem Fall, dass das Faser-Bragg-Gitter oder die photonische Kristallfaser verwendet
wird, wird es ferner möglich,
die Länge des
dispersiven Mediums 11B weiter zu verkürzen, da ein Dispersionswert
davon pro Einheitslänge
erhöht
werden kann, größer als
der Dispersionswert der Dispersionskompensationsfaser zu sein. Außerdem ist
es als ein Ergebnis der Miniaturisierung des dispersiven Mediums 11B möglich, ein
durch die Schwankung der Faserlänge
verursachtes unstabiles Element zu entfernen, und deshalb kann ein
Effekt des Erhöhens
der Stabilität
der gesamten Taktextrahierungsvorrichtung 10 erwartet werden.
-
Die
Signallichtfolge ungleichmäßiger Intervalle,
die durch das dispersive Medium 11B geschritten ist, wie
oben beschrieben, fällt
auf das elektrooptische Gatter 12 ein, das auf der Grundlage
des elektrischen Taktes einer sinusförmigen Welle einer Frequenz
B(Hz) getrieben wird. In dem elektrooptischen Gatter 12 wird
eine Phase des Treibersignals (elektrischer Takt einer sinusförmigen Welle)
durch den Phasenverschieber 16B eingestellt, um einen Signallichtpuls
auszuwählen,
von dem benachbarte Intervalle verlängert werden, in der Signallichtfolge
ungleichmäßiger Intervalle,
so dass der Signallichtpuls von der auffallenden Signallichtfolge
ungleichmäßiger Intervall
getrennt wird, und ein Signallicht, dessen Bitrate auf B(b/s) verringert
ist, erzeugt wird.
-
Als
eine spezifische Komponente zum Realisieren des elektrooptischen
Gatters 12 gibt es einen Elektroabsorptions-(EA) Modulator,
z.B. einen LiNbO3-Intensitätsmodulator oder Ähnliches.
Der EA-Modulator ist ohne Abhängigkeit
von dem Polarisationszustand des einfallenden bzw. zugehörigen Signals
betriebsfähig
und kann deshalb das stabil arbeitende elektrooptische Gatter 12 realisieren.
Wenn der LiNbO3-Intensitätsmodulator verwendet wird,
ist es ferner möglich,
den geringen elektrischen Leistungsverbrauch der gesamten Taktextrahierungsvorrichtung 10 zu
erzielen, da die zum Treiben des elektrooptischen Gatters 12 erforderliche
Amplitude des elektrischen Signals aufgrund der Reduzierung der Halbwellenspannung
reduziert werden kann.
-
Man
beachte, dass in dem Konfigurationsbeispiel von 4 der
Phasenverschieber 16B zwischen der Spalteinrichtung 15B und
dem elektrooptischen Gatter 16 angeordnet ist. Da der Phasenverschieber 16B lediglich
eine relative Zeitbeziehung zwischen den jeweiligen Operationen
des Phasenverschiebers 11A und des elektrooptischen Gatters 12 steuert,
ist der Phasenverschieber 16B jedoch nicht notwendigerweise
auf der oben beschriebenen Position eingerichtet. Anstelle des Phasenverschiebers 16B kann
eine optische Verzögerungsleitung zwischen
dem Phasenmodulator 11A und dem elektrooptischen Gatter 12 eingefügt sein,
um die Zeitbeziehung zu steuern.
-
Das
Signallicht bei Bitrate B(b/s), das von dem elektrooptischen Gatter 12 wie
oben beschrieben ausgegeben wird, wird in ein elektrisches Signal durch
den photoelektrischen Wandler 13 umgewandelt, um an den
elektronischen Schaltkreis 14 gesendet zu werden. In dem
elektronischen Schaltkreis 14 wird ein Takt der Frequenz
B(Hz) elektrisch mit Verwenden eines von dem photoelektrischen Wandler 13 ausgegebenen
Signals extrahiert.
-
Als
ein spezifisches Verfahren zum Realisieren der Taktextraktion in
dem elektronischen Schaltkreis 14 gibt es ein Beispiel
eines Verfahrens zum Extrahieren einer Komponente der Frequenz B(Hz),
die in dem elektrischen Signal von dem photoelektrischen Wandler 13 enthalten
ist, durch ein elektrisches Filter. In dem Fall, dass der Takt durch
dieses Verfahren extrahiert wird, ist im Prinzip nur das elektrische
Filter eine erforderliche Komponente, und deshalb wird es möglich, die
gesamte Vorrichtung zu miniaturisieren.
-
Als
ein anderes Verfahren zum Realisieren der Taktextraktion in dem
elektronischen Schaltkreis 14 ist es möglich, mittels eines Phasenkomparators eine
Phase des elektrischen Signals von dem photoelektrischen Wandler 13 und
eine Phase eines elektrischen Taktes der Frequenz B(Hz), von einem
spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) ausgegeben, zu vergleichen,
um die Taktextraktion mit Verwendung einer phasengeregelten Schleife
(PLL) bzw. eines PLL-Kreises zu realisieren, der ein zu einem Phasenfehler
proportionales Signal zurück
an den VCO koppelt. Da ein Takt mit geringem Phasenrauschen, d.h. geringem
Jitter, durch Optimieren eine PLL-Schaltkreises extrahiert werden
kann, ist es gemäß diesem Verfahren
möglich,
eine Vorrichtung zu realisieren, die zum Extrahieren eines Taktes
einer hohen Qualität
eines geringen Phasenrauschens möglich
ist.
-
Als
ein weiteres Verfahren zum Realisieren der Taktextraktion in dem
elektronischen Schaltkreis 14 ist es außerdem möglich, Signallichter von beiden Enden
des EA-Modulators
zu injizieren, um die Taktextraktion mit Verwenden des PLL-Kreises
zu realisieren, der den VCO auf der Grundlage eines Bipolar-Fehlersignals
treibt (Verweis auf Literaturstück:
C. Boemer et al., "160
Gbit/s clock recovery with electro-optical PLL using bidirectionally
operated electroabsorption modulator as phase comparator", Electronics Letters,
Vol. 39, Nr. 14, 2003, Seiten 1071–1073). Gemäß diesem Verfahren wird es
möglich,
den elektrischen Takt der Frequenz B(Hz) weiter stabil zu extrahieren.
-
Gemäß der Taktextrahierungsvorrichtung 10 in
der vorliegenden Ausführungsform
wird es, wie in dem Obigen beschrieben, mit der miniaturisierten einfachen
Vorrichtungskonfiguration möglich,
den stabilen elektrischen Takt, der mit einer Ultrahochgeschwindigkeits-Signallichtfolge
bei einer 160 Gb/s überschreitenden
Bitrate synchronisiert ist, zu liefern. Ferner wird es außerdem möglich, den
elektrischen Takt, der mit einer Signallichtfolge bei einer Bitrate von
ungefähr
40 Gb/s oder weniger synchronisiert ist, bei niedrigen Kosten mit
Verwenden eines elektronischen Schaltkreises einer noch geringeren
Geschwindigkeit zu liefern.
-
In
der obigen Ausführungsform
ist die Beschreibung auf den spezifischen Beispielen jeder Komponente
getätigt
worden, die die Taktextrahierungsvorrichtung 10 bilden.
Jedoch ist jede Komponente in der vorliegenden Erfindung nicht auf
die obigen spezifischen Beispiele beschränkt. Ferner kann als ein modifiziertes
Beispiel der vorliegenden Ausführungsform
die Konfiguration so sein, dass der elektrische Takt aus dem Signallicht
bei Bitrate B(b/s) extrahiert wird, das durch das elektrooptische
Gatter 12 getrennt wird, durch jeden des photoelektrischen Wandlers 13 und
des elektronischen Schaltkreises 14, und zu derselben Zeit
wird das Demultiplexen auf Daten des Signallichts bei Bitrate B(b/s)
durchgeführt,
das durch das elektrooptische Gatter 12 getrennt ist, mit
Verwenden des extrahierten Taktes. Als ein Ergebnis wird es möglich, nicht
nur den elektrischen Takt sondern auch die elektrischen Daten zu erzeugen,
um dadurch ein Ultrahochgeschwindigkeitssignal zu erzeugen. Ferner
ist die vorliegende Erfindung nützlich
zum Überwachen
eines Teils der in dem Licht enthaltenen Signallichter, um ein optisches Kommunikationssystem überwachungsmäßig zu steuern.
-
Als
Nächstes
wird ein Beispiel beschrieben, in dem eine Empfangsvorrichtung eines
optischen Kommunikationssystems mit Verwendung der oben beschriebenen
Taktextrahierungsvorrichtung 10 konfiguriert ist.
-
5 ist
ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des optischen Kommunikationssystems zeigt.
-
In 5 überträgt eine Übertragungsvorrichtung 20 Signallichtpulse
gleichmäßiger Intervalle
bei Bitrate N × B(b/s)
an einen optischen Übertragungspfad 40.
Eine Vielzahl optischer Verstärker 50 ist
auf dem optischen Übertragungspfad 40 bei
erforderlichen Wiederholungsintervallen eingerichtet, und ein durch
den optischen Übertragungspfad 40 ausgebreitetes
Signallicht wird an eine Empfangsvorrichtung 30 transferiert,
während es
durch die jeweiligen optischen Verstärker 50 verstärkt wird.
-
In
der Empfangsvorrichtung 30 wird das durch den optischen Übertragungspfad 40 und
die optischen Verstärker 50 ausgebreitete
Signallicht bei Bitrate N × B(b/s)
in zwei Signallichter verzweigt bzw. aufgeteilt, und eines der verzweigten
Signallichter fällt
auf die Taktextrahierungsvorrichtung 10 (Verweis auf 4)
ein, während
das andere Signallicht auf eine Zeittrennungs-Demultiplex-Vorrichtung 32 einfällt. Der
durch die Taktextrahierungsvorrichtung 10 extrahierte elektrische
Takt der Frequenz B(Hz) wird an die Zeittrennungsdemultiplex-Vorrichtung 32 und an
einen Empfänger 33 gegeben.
In der Zeittrennungsdemultiplex-Vorrichtung 32 wird
das Signallicht bei Bitrate B(b/s) von dem Signallicht bei Bitrate
N × B(b/s)
Zeittrennungsgedemultiplext, das über einen optischen Verzweigungskoppler 31 einfällt, mittels
eines optischen Gatters (nicht in der Figur gezeigt), das basierend
auf dem elektrischen Takt der Frequenz B(Hz) von der Taktextrahierungsvorrichtung 10 getrieben
wird.
-
Ein
spezifisches Beispiel der Zeittrennungsdemultiplex-Vorrichtung 32 kann
durch Kombinieren des Phasenmodulators 11A, des dispersiven
Mediums 11B und des elektrooptischen Gatters 12 realisiert
werden, die einen Teil der Taktextrahierungsvorrichtung 10 bilden.
In diesem Fall wird die Phase des elektrischen Taktes von der Taktextrahierungsvorrichtung
zweckgemäß gesteuert,
um den Phasenmodulator 11A und das elektrooptische Gatter 12 zu
treiben, und das Signallicht bei Bitrate B(b/s) wird von der Signallichtfolge
bei Bitrate N × B(b/s)
Zeittrennungsgedemultiplext, welches durch den Phasenmodulator 11A und
das dispersive Medium 11B geschritten ist, und dann werden
die Bitintervalle davon ungleichmäßig gemacht, durch das elektrooptische Gatter 12.
-
Als
ein anderes spezifisches Beispiel der Zeittrennungsdemultiplex-Vorrichtung 32 kann
die Konfiguration davon so sein, dass ein optischer Takt auf der
Grundlage des elektrischen Taktes von der Taktextrahierungsvorrichtung 10 erzeugt
wird, und ein volloptisches Gatter wird mit Verwenden des optischen
Taktes getrieben, so dass das Signallicht bei Bitrate B(b/s) gedemultiplext
wird. Das optische Gatter in solch einem Fall kann mittels einer
nicht-linearen optischen Faser oder mittels einer, die einen Vierwellenmischen-Effekt verwendet,
der ein nicht-linearer Effekt ist, der in einem optischen Halbleiter-Verstärker bewirkt
wird, oder mittels einer nicht-linearen optischen Faser oder eines
Schleifenfilters einer nicht-linearen optischen Faser mit Nutzen
einer aufgrund eines relativen Phasenmodulationseffektes induzierten
Phasenänderung
realisiert werden.
-
Das
Signallicht bei Bitrate B(b/s), das durch die Zeittrennungsdemultiplex-Vorrichtung 32 gedemultiplext
wird, wie oben beschrieben, wird empfangen, um durch den bekannten
Empfänger 33 entsprechend
der Bitrate B(b/s) verarbeitet zu werden. Durch Anwenden der Taktextrahierungsvorrichtung 10 der
vorliegenden Erfindung auf die Empfangsvorrichtung 30 des
optischen Kommunikationssystems, wie in dem Obigen beschrieben,
wird es möglich,
die Empfangsverarbeitung des Signallichts einer eine 160 Gb/s Bitrate überschreitenden
Ultrahochgeschwindigkeit mit einer einfachen Vorrichtungskonfiguration
zu realisieren. Besonders wenn die in dem ersten Beispiel der Zeittrennungsdemultiplex-Vorrichtung 32 gezeigte
Zeittrennungsmultiplex-Vorrichtung verwendet wird, kann das Zeittrennungs-gemultiplexte
Ultrahochgeschwindigkeits-Signallicht der Empfangsverarbeitung mit
einer einfachen und miniaturisierten Vorrichtungskonfiguration unterworfen werden.
-
Man
beachte, dass in dem wie oben beschriebenen optischen Kommunikationssystem
im Allgemeinen der Jitter, der die Schwankung in einer Zeitrichtung
ist, zu dem Signallicht während
der Übertragung
des Signallichts aufgrund einer Wechselwirkung eines Rauschens eines
verstärkten
Spontanemissionslichts und eines nicht-linearen Effektes hinzugefügt wird,
die in den optischen Verstärkern 50 zum
Wiederholen bzw. Zwischenverstärken
verursacht werden. Wenn dieser Jitter erhöht wird, gibt es eine Möglichkeit,
dass der Takt nicht stabil aus dem Signallicht in der Empfangsvorrichtung 20 extrahiert werden
kann. In solch einem Fall wird es, wie z.B. in 6 gezeigt,
durch Anordnen einer Jitter-Aufhebungsvorrichtung 60 auf
der ersten Stufe der Empfangsvorrichtung 30, möglich, den
Jitter zu entfernen, der dem Signallicht hinzugefügt wird,
nachdem es übertragen
ist.
-
Die
physikalische Theorie zum Realisieren der wie oben beschriebenen
Jitter-Aufhebungsvorrichtung 60 wurde z.B. vorgeschlagen
in dem Literaturstück:
L.A. Jian et al., "Timing
jitter eater for optical pulse trains", Optics Letters, Vol. 28, Nr. 2, 2003,
Seiten 78–80.
Ein Verfahren, in dem die Phasenmodulation und das dispersive Medium
kombiniert sind, ist effektiv. Jedoch muss in dem in dem obigen
Literaturstück
angeführten
Verfahren das Signallicht bei derselben Geschwindigkeit wie die
Bitrate des Signallichts phasenmoduliert werden, um den gesamten Jitter
in dem Signallicht zu entfernen. Demgemäß kann die oben beschriebene
bekannte Technologie nicht auf das Signallicht einer ultrahohen
Geschwindigkeit angewendet werden, das eine elektrische Bandbreite überschreitet.
Andererseits reicht es in dem optischen Kommunikationssystem aus,
auf das die vorliegende Erfindung wie in 6 gezeigt
angewendet wird, nur den Jitter in dem Signallicht bei Bitrate B(b/s)
zu entfernen, das von dem Signallicht bei Bitrate N × B(b/s)
getrennt ist. Deshalb kann, wie z.B. in 7 gezeigt,
eine spezifische Konfiguration der Jitter-Aufhebungsvorrichtung 60 so
sein, dass, mit Verwenden des elektrischen Taktes der Frequenz B(Hz),
der durch die Taktextrahierungsvorrichtung 10 in der Empfangsvorrichtung 30 erhalten
wird, ein Phasenmodulator 61 auf der Grundlage eines Signallichtes
getrieben wird, das durch Einstellen der Phase des elektrischen
Taktes durch einen Phasenverschieber 63 erhalten wird,
so dass das Signallicht bei Bitrate N × B(b/s), das durch den Phasenmodulator 61 phasenmoduliert
wird, an ein dispersives Medium 62 gegeben wird. Man beachte,
dass als der Phasenmodulator 61 und das dispersive Medium 62,
die in der Jitter-Aufhebungsvorrichtung 60 in 7 verwendet
werden, dieselben wie der Phasenmodulator 11A und das dispersive
Medium 113, die in der Taktextrahierungsvorrichtung 10 verwendet
werden, übernommen
werden können.
-
Hier
wird die Theorie der Jitterunterdrückung in der Jitter-Aufhebungsvorrichtung 60 der
obigen Konfiguration mit Verwendung von 8 beschrieben.
Man beachte, dass auch in 8 N = 10
ist, wie in den beispielhaft in 2 und 3 gezeigten
Fällen.
-
Der
obere Teil von 8 zeigt eine mit dem Jitter
addierte Signallichtfolge, und die Betrachtung wird auf dem Signallicht
(durch die schraffierte Region in der Figur gezeigtes Signallicht)
getätigt,
das für jedes
der 10 Signallichter von der Signallichtfolge zu demultiplexen ist.
Die Signallichter werden der Phasenmodulation der Frequenz B(Hz)
durch den Phasenmodulator 61 der Jitter-Aufhebungsvorrichtung 60 unterworfen,
und die phasenmodulierten Signallichter werden an das dispersive
Medium 62 gegeben. Das Timing der Phasenmodulation und
der Signallichter in dem Phasenmodulator 61 wird durch
den Phasenverschieber 63 eingestellt, so dass das Chirpen
zu einer Zeit (durch die unterbrochene Linie in der Figur gezeigte
Stelle) Null wird, subtrahiert um eine Zeitperiode, während welcher
das betrachtete Signallicht, dessen Jitter zu entfernen ist, aufgrund des
Jitters abweicht. Die Gruppenverzögerungszeiten der Signallichter,
deren Wellenlängen
aufgrund des Chirpens geändert
werden, sind für
jede Wellenlänge
aufgrund der Gruppengeschwindigkeitsdispersion in dem dispersiven
Medium 62 unterschiedlich, und deshalb wird der zu den
Signallichtern addierte Jitter durch Nutzen der Gruppenverzögerungszeitdifferenz
entfernt. Wie durch die Pfeile in der Figur gezeigt, werden hier
die Signallichter durch das normale dispersive Medium ausgebreitet,
in dem das runter-gechirpte Signallicht schnell ausgebreitet wird, während das
hoch-gechirpte Signallicht langsam ausgebreitet wird, so dass, wie
in dem unteren Teil von 8 gezeigt, das betrachtete Signallicht
zu der Position zurückkehrt,
bei der der Jitter noch nicht addiert ist, und dann ist der Jitter
entfernt.
-
Als
Nächstes
wird ein Beispiel beschrieben, in dem ein optischer 3R-Regenerator
des optischen Kommunikationssystems mit Verwenden der oben beschriebenen
Taktextrahierungsvorrichtung 10 konfiguriert ist.
-
Zunächst wird
der optische 3R-Regenerationszwischenverstärker kurz
beschrieben. "3R" ist eine Abkürzung für "Reamplification" bzw. Wiederverstärkung, "Retiming" bzw. Neu-Timing
und "Reshaping" bzw. Umformen. Der
optische 3R-Regenerationszwischenverstärker ist
geeignet zum Regenerieren der Qualität des Signallichts und wird
verwendet zum Regenerieren des Signallichts, das aufgrund der Übertragung
der langen Distanz oder der mehrstufigen Switch-Verbindung verschlechtert
ist. In solch einem optischen 3R-Regenerationszwischenverstärker, unterschiedlich
von der 2R-Signalregeneration, die nicht das Retiming durchführt, wird
ein mit dem Signallicht synchronisierter Takt benötigt, da
das Retiming durchgeführt
wird.
-
Deshalb
wird in einem optischen 3R-Regenerationszwischenverstärker 70 des
in 9 gezeigten optischen Kommunikationssystems das
Signallicht bei Bitrate N × B(b/s),
das von der Übertragungsvorrichtung 20 gesendet
ist und über
den optischen Übertragungspfad 40 und
die optischen Verstärkung 50 übertragen
ist, in zwei Signallichter durch einen optischen Verzweigungskoppler 71 verzweigt
bzw. aufgeteilt, und eines der, verzweigten Signallichter fällt auf
die Taktextrahierungsvorrichtung 10 (Verweis auf 4)
ein, während
das andere Signallicht auf eine optische Regenerationsvorrichtung 72 einfällt. In der
optischen Regenerationsvorrichtung 72 wird der Takt der
Frequenz N × B(Hz),
der dem Retiming unterworfen wurde, der Schaltverarbeitung auf der Grundlage
des Signallichts bei Bitrate N × B(b/s)
unterworfen. Und außerdem
wird eine Wellenform davon umgeformt. In solch einer Signalregeneration müssen sämtliche
in dem Zeittrennungs-gemultiplexten Licht enthaltene Signallichter
regeneriert werden. Demgemäß ist in
der optischen Regenerationsvorrichtung 72 ein volloptischer
Schalter (nicht in der Figur gezeigt) erforderlich, der auf eine
Ultrahochgeschwindigkeits-Bitrate
anspricht. Als ein spezifisches Beispiel des volloptischen Schalters
einer Gesamtoptik gibt es einen optischen Kerr-Schalter, der eine nicht-lineare
Faser, einen Schleifenfilter einer nicht-linearen Faser oder Ähnliches
verwendet. Ferner wird die Frequenz des durch die Taktextrahierungsvorrichtung 10 extrahierten
elektrischen Taktes B(Hz) entsprechend der Bitrate nach dem Zeittrennungsdemultiplexen,
und deshalb muss der Takt gemultiplext werden, um die Frequenz N × B(Hz)
zu haben. Für diesen
Zweck kann z.B. mit Verwendung des von der Taktextrahierungsvorrichtung 10 ausgegebenen elektrischen
Taktes ein kurzer gepulster optischer Takt einer Pulsbreite unterhalb
von 1/(N × B)
erzeugt werden, um zu der Frequenz N × B(Hz) im Selbstverzögerungstyp
mit Verwenden eines Faserverzögerungsschaltkreises,
eines Wellenleiter- Verzögerungsschaltkreises
oder von Ähnlichem
Zeittrennungs-gemultiplext zu werden.
-
Wie
in dem Obigen beschrieben, wird es durch Anwenden der Taktextrahierungsvorrichtung 10 der
vorliegenden Erfindung auf den optischen 3R-Regenerationszwischenverstärker 70 des
optischen Kommunikationssystems möglich, die 3R-Regenerationsverarbeitung
des Zeittrennungs-gemultiplexten Signallichts der ultrahohen Geschwindigkeit, das
eine 160 Gb/s Bitrate überschreitet,
mit einer miniaturisierten und einfachen Vorrichtungskonfiguration
zu realisieren.
-
Man
beachte, dass in 9 ein Beispiel des optischen
Kommunikationssystems gezeigt worden ist, in dem die aufgrund der
Faserübertragung
einer langen Distanz verschlechterte Signallichtqualität durch
den optischen 3R-Regenerationszwischenverstärker 70 regeneriert
wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und
es ist möglich,
die vorliegende Erfindung auf den Fall anzuwenden, in dem, z.B.
in einem optischen Netzwerk, die Signallichtqualität, die aufgrund
eines Rauschlichtes verringerte Signalqualität, das in einem optischen Verstärker erzeugt
wird, der einen Verlust aufgrund der Faserübertragung, Schalterpassierens
oder von Ähnlichem
kompensiert, durch den optischen 3R-Regenerator regeneriert wird.