DE60315104T2

DE60315104T2 - Selbsaktivierte Fabry-Perot Lasereinrichtung für wellenlängenmultiplexierte Systeme

Info

Publication number: DE60315104T2
Application number: DE60315104T
Authority: DE
Inventors: Dae-Kwang Samsung Elec Suwon-city Jung; Tae-Sung Samsung Elec Suwon-city Park
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2023-10-01
Also published as: DE60315104D1; JP3699462B2; KR100469746B1; US20040071399A1; KR20040034773A; CN1490639A; JP2004140365A; EP1411655B1; CN1227550C; US7149431B2; EP1411655A2; EP1411655A3

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Wellenlängen-Multiplexing-Übertragungssystem (WDM) und insbesondere auf eine Lichtquelle, welche in dem optischen WDM-System eingesetzt wird.
2. Beschreibung der zugehörigen Technik
Ein dem Wellenlängen-Multiplexing unterzogenes passives optisches Netzwerk (PON) sieht für jeden Teilnehmer eine Wellenlänge vor, und bietet somit einen High-Speed-Breitband-Kommunikationsservice. Insbesondere die Vertraulichkeit der Daten gewährleistet und ein erforderlicher, zusätzlicher Kommunikationsservice oder eine Erweiterung der Kommunikationskapazität können den Teilnehmern auf einfache Weise geboten werden. Darüber hinaus kann eine Zunahme der Teilnehmeranzahl leicht bedient werden, indem jedem neuen Teilnehmer eine neue, eigene Wellenlänge zugeteilt wird. Da eine Lichtquelle eine bestimmte Wellenlänge und eine zusätzliche Wellenlängen-Stabilisierungsschaltung zum Stabilisieren der Lichtquelle aufweist, welche bei der Vermittlungsstelle (CO) und für jede der Teilnehmerstufen erforderlich sind, ist das WDM-PON trotz dieser Vorteile teuer zu realisieren. Daher besteht eine Notwendigkeit des Entwickelns einer kostengünstigen WDM-Lichtquelle für ein praktikables WDM-PON. Bisher wurden eine „Distributed-Feedback-Laseranordnung" (DFB-Laseranordnung), ein „Multi-Frequency-Laser" (MFL), eine spektral aufgelöste Lichtquelle und ein wellenlängensynchronisierter Fabry-Perot-Laser mit inkohärentem Licht usw., als WDM-Lichtquellen vorgeschlagen. Die spektral aufgelöste Lichtquelle, welche aktiv erforscht wird, kann durch das spektrale Auflösen eines optischen Breitbandsignals mit einem optischen Filter oder mit einem „Waveguide Grating Router" (WGR), eine Anzahl von Wellenlängenkanälen bereitstellen. Diese Bauart einer Lichtquelle erfordert somit keine Wellenlängenselektivität und keine Wellenlängenstabilisierung.
Eine lichtemittierende Diode (LED), eine superlumineszente Diode (SLD), ein Fabry-Perot-Laser (FP-Laser), eine Leitfaserverstärker-Lichtquelle und eine Ultra-Kurzpuls-Lichtquelle, usw., wurden ebenso als spektral aufgelöste Lichtquellen vorgeschlagen. Der wellenlängensynchronisierte Fabry-Perot-Laser mit inkohärentem Licht ist derart gestaltet, dass durch Einsetzen eines optischen Filters oder eines „Waveguide Grating Routers", ein optisches Signal mit großer Bandbreite spektral aufgelöst wird, welches von einer inkohärenten Lichtquelle erzeugt wurde, wie zum Beispiel von einer lichtemittierenden Diode oder von einer Leitfaserverstärker-Lichtquelle, und er dann ein wellenlängensynchronisiertes Signal für die Übertragung verwendet, welches durch das Zuführen des aufgelösten Signals in den Fabry-Perot-Laser ausgegeben wird, welcher nicht mit einem Isolator ausgestattet ist. Wenn ein spektral aufgelöstes Signal, welches eine größere Ausgangsgröße als ein vorbestimmter Wert aufweist, einem Fabry-Perot-Laser zugeführt wird, erzeugt und gibt der Fabry-Perot-Laser nur eine Wellenlänge aus, welche identisch zu derjenigen des zugeführten spektral aufgelösten Signals ist.
Indessen erfordern die „Distributed-Feedback-Laseranordnung" (DFB), sowie auch der „Multi-Frequency-Laser" (MFL), einen komplizierten Herstellungsprozess und setzen eine teure Vorrichtung mit einer Lichtquelle ein, welche eine präzise Wellenlängenselektivität und Wellenlängenstabilisierung für das Wellenlängen-Multiplexing aufweist. Obwohl die lichtemittierende Diode (LED) und die superlumineszente Diode (SLD) eine sehr breite Lichtbandbreite aufweisen und kostengünstig sind, sind sie wegen ihrer niedrigen Modulationsbandbreiten und ihrer niedrigen Ausgangsgrößen nur für eine Lichtquelle für ein Aufwärtssignal geeignet, welches im Vergleich zu einem Abwärtssignal eine niedrige Modulationsrate aufweist.
Der Fabry-Perot-Laser ist eine kostengünstige Hochleistungsvorrichtung. Er weist dennoch insofern Nachteile auf, dass er wegen seiner schmalen Bandbreite nicht viele Wellenlängenkanäle bieten kann, und dass er im Fall des High-Speed-Modulierens und -Übertragens eines spektral aufgelösten Signals einen deutlichen Leistungsabfall aufweist, welcher durch ein „Mode-Partition-Noise" verursacht wird.
Die Ultra-Kurzpuls-Lichtquelle ist kohärent und hat ein sehr breites Spektralband. Dennoch kann sie nur schwer als Lichtquelle funktionieren, da die Stabilität des oszillierten Spektrums schlecht ist und die Pulsdauer nicht mehr als einige ps beträgt.
Als eine Alternative zu den vorstehend beschriebenen Lichtquellen wurde eine spektral aufgelöste Leitfaserverstärker-Lichtquelle eingeführt, um ein verstärktes Spontanemmissions-Licht (ASE-Licht) spektral aufzulösen, welches von dem Leitfaserverstärker erzeugt wird. Die spektral aufgelöste Lichtquelle kann viele Hochleistungs-Wellenlängenkanäle bereitstellen. Dennoch muss diese einen teuren, unabhängigen und externen Modulator einsetzen, wie zum Beispiel einen LiNbO₃-Modulator, damit jeder Kanal unterschiedliche Daten übertragen kann. Im Gegensatz dazu moduliert der wellenlängensynchronisierte Fabry-Perot-Laser mit inkohärenten Licht, abhängig von dem Datensignal, direkt den Fabry-Perot-Laser, und kann somit die Daten auf wirtschaftlichere Weise übertragen. Jedoch erfordert der Fabry-Perot-Laser ein inkohärentes Hochleistungs-Lichtsignal mit einer großen Bandbreite als Eingangsgröße, damit der Fabry-Perot-Laser ein wellenlängensynchronisiertes Signal ausgeben kann, welches für eine High-Speed-Übertragung über lange Distanzen hinweg geeignet ist. Wegen eines Dispersionseffekts der optischen Leitfaser ist es sowohl unmöglich, eine Übertragung über lange Distanzen durchzuführen, da das selbstaktivierte Signal des Fabry-Perot-Lasers ein Signal mit einer Vielzahl von Wellenlängen wird, welche abhängig von dem Modenintervall verteilt sind, wenn ein inkohärentes Licht zur High-Speed-Übertragung zugeführt wird, welches eine breitere Bandbreite als ein Modenintervall des Ausgangssignals des Fabry-Perot-Lasers aufweist.
Dementsprechend besteht eine Notwendigkeit für eine verbesserte WDM-Lichtquelle, welche die in den vorstehenden Abschnitten beschriebenen Nachteile beseitigen kann.
Eine Fabry-Perot-Laservorrichtung mit den Funktionen des Oberbegriffs aus Anspruch 1 ist bekannt aus US2002/0126943A1.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine wirtschaftliche Wellenlängen-Multiplexing-Lichtquelle bereitzustellen, welche ein Seitenmodenunterdrückungsverhaltnis gewährleisten und ein Ausgangssignal erzeugen kann, welches für eine High-Speed-Datenübertragung ausreichend geeignet ist.
Dieses Ziel wird durch eine Fabry-Perot-Laservorrichtung erreicht, welche die Funktionen von Anspruch 1 aufweist.
Bevorzugte Ausführungen werden in den entsprechenden Ansprüchen geltend gemacht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlicher, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen dargestellt wird, in welchen:
die 1 eine Anordnung einer Wellenlängen-Multiplexing-, selbstaktivierten Fabry-Perot-Laservorrichtung entsprechend einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
die 2 bis 4 eine Wellenlängensynchronisation des Fabry-Perot-Lasers zeigen;
die 5 bis 8 verschiedene Lichtspektren zeigen, um die Arbeitsweise der Fabry-Perot-Laservorrichtung darzustellen;
die 9 ein Lichtspektrum eines optischen Signals darstellt, welches einem Wellenlängen-Multiplexer zugeführt und dann spektral aufgelöst wird;
die 10 eine Anordnung einer Wellenlängen-Multiplexing-, selbstaktivierten Fabry-Perot-Laservorrichtung entsprechend einer bevorzugten zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt; und,
die 11 eine Anordnung einer Wellenlängen-Multiplexing-, selbstaktivierten Fabry-Perot-Laservorrichtung entsprechend einer bevorzugten dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
Nachstehend werden die bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung gemäß den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Für den Zweck der Deutlichkeit und der Ein fachheit, wird eine detaillierte Beschreibung von hierin auftretenden bekannten Funktionen und Anordnungen ausgelassen, da sie den behandelten Gegenstand der vorliegenden Erfindung unverständlicher machen können.
Die 1 zeigt eine Anordnung einer Wellenlängen-Multiplexing-, selbstaktivierten Fabry-Perot-Laservorrichtung entsprechend einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt wird, enthält die Fabry-Perot-Laservorrichtung einen optischen Zirkulator 110, einen Lichtleitfaserverstärker 140, eine Laserlichtquelle 230 sowie einen ersten Splitter 130 und ist derart gestaltet, dass ein dem Wellenlängen-Multiplexing unterzogenes optisches Signal an eine optische Übertragungsverbindung 260 ausgegeben wird.
Der optische Zirkulator 110 ist mit den ersten bis dritten Ports ausgestattet, und das optische Signal, welches am dritten Port ausgegeben wird, wird über den ersten Splitter 130 und die Lichtleitfaserverstärkung 140 in den ersten Port zugeführt. Der Weg, in welchem das optische Signal vom dritten Port zum ersten Port zirkuliert, bildet eine Lichtwellenschleife 120. Das optische Signal, welches in den ersten Port zugeführt wird, wird am zweiten Port ausgegeben und das optische Signal, welches am zweiten Port zugeführt wird, wird am dritten Port ausgegeben.
Die Lichtleitfaserverstärkung 140 befindet sich in der Schleife 120 und dient dem Verstärken des zirkulierenden optischen Signals. Der Verstärker 140 umfasst den ersten bis dritten optischen Isolator 170, 190 und 220, die erste und zweite verstärkende Lichtleitfaser 180 und 210, eine Pumplichtquelle 150, einen zweiten Splitter 160 und einen Bandpassfilter (BPF) 200.
Sowohl die erste als auch die zweite verstärkende Lichtleitfaser 180 und 210 verstärken, durch Einsetzen einer stimulierten Emission der seltenen Erden, das zirkulierende optische Signal und sind in der Schleife 120 in Reihe miteinander verbunden. In der Ausführung können mit Erbium dotierte Leitfasern (EDF) für die erste und zweite verstärkende Lichtleitfaser 180 und 210 eingesetzt werden.
Die Pumplichtquelle 150 gibt ein Pumplicht aus, welches eine voreingestellte Wellenlänge aufweist, um die erste und zweite verstärkende Lichtleitfaser 180 und 210 zu bepum pen. In der Ausführung kann eine Laserdiode als Pumplichtquelle 150 verwendet werden.
Der zweite Splitter 160 trennt einen Teil des Pumplichts ab und führt das abgetrennte Licht und das nicht abgetrennte Pumplicht zu der ersten beziehungsweise zu der zweiten verstärkenden Lichtleitfaser 180 und 210. Da der zweite Splitter 160 das Pumplicht zu den hinteren Enden der ersten und zweiten verstärkenden Lichtleitfaser 180 und 210 führt, werden die erste und zweite verstärkende Lichtleitfaser 180 und 210 rückwärts (oder in umgekehrter Richtung) bepumpt.
Der Bandpassfilter 200 ist zwischen der ersten und zweiten verstärkenden Lichtleitfaser 180 und 210 angeordnet, und hat eine Bandbreite, welche identisch zu jener des zirkulierenden optischen Signals ist, wodurch ein Geräusch der verstärkten Spontanemission (ASE-Geräusch) beseitigt wird, welches von der Bandbreite herrührt. Nach dem Beseitigen des ASE-Geräuschs verstärkt die zweite verstärkende Lichtleitfaser 210 das optische Signal nochmals, was eine Vergrößerung des optischen Ausgangssignals erlaubt.
Jeder des ersten bis dritten optischen Isolators 170, 190 und 220 gestattet dem optischen Signal den Durchtritt durch ihn hindurch, während jegliches Ausbreiten des Lichts in umgekehrter Richtung verhindert wird. Diese optischen Isolatoren sind zwischen dem ersten Splitter 130 und der ersten verstärkenden Lichtleitfaser 180, zwischen der ersten verstärkenden Lichtleitfaser 180 und dem Bandpassfilter 200, sowie zwischen der zweiten verstärkenden Lichtleitfaser 210 und dem optischen Zirkulator 110 aufeinanderfolgend angeordnet.
Die Laserlichtquelle 230 ist mit dem zweiten Port des optischen Zirkulators 110 verbunden, und ist durch das optische Signal selbstaktiviert, welches durch den zweiten Port zugeführt wird, und gibt ein wellenlängensynchronisiertes optisches Signal aus, welches die selbstaktivierte Wellenlänge des zweiten Ports aufweist. Die Laserlichtquelle 230 umfasst eine Vielzahl der Fabry-Perot-Laser 250.
Um das Verständnis für diese Erfindung zu erleichtern, werden vor einem genaueren Einblick in die Anordnung der Laserlichtquelle 230, die Eigenschaften des Wellenlän gensynchronisierens des Fabry-Perot-Lasers 250 in Verbindung mit den 2 bis 4 erläutert.
Die 2 bis 4 zeigen die Eigenschaften des Wellenlängensynchronisierens des Fabry-Perot-Lasers 250. In der 2 ist ein Lichtspektrum des Fabry-Perot-Lasers 250 vor dem Wellenlängensynchronisieren dargestellt. Im Gegensatz zum „Distributed-Feedback-Laser", welcher eine einzige Wellenlänge ausgibt, geben die Fabry-Perot-Laser 250 eine Vielzahl von Wellenlängen mit konstanten Wellenlängenintervallen von etwa einer Wellenlänge aus. Es ist zu beachten, dass das Wellenlängenintervall von der resonanten Wellenlänge der Laserdiode und deren Verstärkungseigenschaften der Fertigungswerkstoffe abhängt.
Die 3 stellt ein Lichtspektrum eines externen optischen Signals dar, welches dem Fabry-Perot-Laser 250 zuzuführen ist, und die 4 zeigt ein Lichtspektrum des Fabry-Perot-Lasers 250, welches durch das externe optische Signal wellenlängensynchronisiert ist. Wie gezeigt, wird nur die Wellenlänge (zum Beispiel die synchronisierte Wellenlänge) des Fabry-Perot-Lasers 250 verstärkt und ausgegeben, welche mit dem externen optischen Signal identisch ist, während die anderen Wellenlängen des Fabry-Perot-Lasers 250, welche nicht mit dem externen optischen Signal identisch sind, unterdrückt werden. Der Fabry-Perot-Laser 250, welcher dieselbe Ausgabeeigenschaft aufweist, welche in der 4 gezeigt wird, ist als „der wellenlängensynchronisierte Fabry-Perot-Laser" bekannt. Die Intensitätsdifferenz zwischen der verstärkten und ausgegebenen Wellenlänge gegenüber der unterdrückten und ausgegebenen Wellenlänge ist als „Seitenmodenunterdrückungsverhältnis" (SMSR) bekannt. Je mehr die SMSR erhöht wird, desto mehr wird der Leistungsabfall bei der Übertragung reduziert, welcher durch ein am Fabry-Perot-Laser 250 auftretendes „Mode-Partition-Noise" und durch einen Dispersionseffekt der Lichtleitfaser, verursacht wird. Dementsprechend kann eine wirtschaftliche High-Speed-Datenübertragung über lange Distanzen durch direktes Modulieren des wellenlängensynchronisierten Fabry-Perot-Lasers 250 umgesetzt werden.
Bezug nehmend auf die 1 umfasst die Laserlichtquelle 230 1 × N Wellenlängen-Multiplexer 240 und die N Fabry-Perot-Laser 250. Der Wellenlängen-Multiplexer 240 ist mit dem zweiten Port des optischen Zirkulators 110 verbunden, und enthält einen einzigen Multiplexing-Port an dessen einen Seite und N Demultiplexing-Ports, welche an der anderen Seite angebracht sind. Im Betrieb unterzieht der Wellenlängen-Multiplexer 240 das optische Signal, welches an dem Multiplexing-Port zugeführt wird, einem Demultiplexing und gibt die dem Demultiplexing unterzogenen Signale an die Demultiplexing-Ports aus. Danach löst der Wellenlängen-Multiplexer 240 die optischen Signale spektral auf, welche den Demultiplexing-Ports zugeführt wurden, unterzieht sie einem Multtiplexing und gibt die dem Multiplexing unterzogenen Signale durch den Multiplexing-Port aus. Es ist zu beachten, dass ein „Waveguide Grating Router" als Wellenlängen-Multiplexer 240 eingesetzt werden kann.
Jeder der Fabry-Perot-Laser 250 ist mit den entsprechenden Demultiplexing-Ports verbunden, wird dann durch das dem Demultiplexing unterzogenen optische Signal selbstaktiviert, welches durch die Demultiplexing-Ports zugeführt wird, und stellt somit das ausgegebene optische Signal mit der aktivierten Wellenlänge bereit.
Der erste Splitter 130 ist in der Schleife 120 angeordnet, trennt einen Teil des einem Multiplexing unterzogenen optischen Signals ab, welches von dem dritten Port des optischen Zirkulators 110 ausgegeben wurde, und gibt dann das abgetrennte optische Signal an die optische Übertragungsverbindung 260 aus.
Die 5 bis 8 zeigen verschiedene Lichtspektren, um die Funktionsweise der Fabry-Perot-Laservorrichtungen darzustellen.
Wie vorstehend erklärt, werden die optischen Signale, welche eine Vielzahl von Wellenlängen aufweisen und von den Fabry-Perot-Lasern 250 ausgegeben werden, den Demultiplexing-Ports zugeführt, spektral aufgelöst, einem Multiplexing unterzogen und dann ausgegeben. Wenn das Wellenlängenintervall zwischen den optischen Signalen, welche von den Fabry-Perot-Lasern 250 ausgegeben werden, schmaler ist als das Kanalintervall des Wellenlängen-Multiplexers 240, zeigt das spektral aufgelöste optische Signal, welches von dem Wellenlängen-Multiplexer 240 erzeugt wird, ein Lichtspektrum, wie es in der 5 gezeigt ist. In der Zeichnung stellt das Lichtspektrum 320, welches als gepunktete Linie gezeigt ist, den Durchlassbereich des Wellenlängen-Multiplexers 240 dar. Daher weist das einem Multiplexing unterzogene optische Signal, welches durch den Multiplexing-Port des Wellenlängen-Multiplexers 240 ausgegeben wird, ein Lichtspektrum auf, wie es in der 6 gezeigt ist, und gelangt zu dem optischen Zirkula tor 110 und zu dem ersten Splitter 130, und wird dann dem Lichtleitfaserverstärker 140 zugeführt. Anschließend gelangt das optische Signal zu dem ersten optischen Isolator 170 und wird der ersten verstärkenden Lichtleitfaser 180 zugeführt. Das optische Signal, welches durch die erste verstärkende Lichtleitfaser 180 verstärkt wurde, weist ein Lichtspektrum auf, wie es in der 7 gezeigt ist. Das verstärkte optische Signal gelangt zu dem zweiten optischen Isolator 190 und wird dem Bandpassfilter 200 zugeführt. Es ist zu beachten, dass der Bandpassfilter 200 nicht nur dem Beseitigen des ASE-Geräuschs, sondern auch dem Unterdrücken des Dispersionseffekts des optischen Signals dient.
Das optische Signal, welches den Bandpassfilter 200 passiert hat, weist ein Lichtspektrum auf, wie es in der 8 gezeigt ist. Das optische Signal, welches den Bandpassfilter passiert und der zweiten verstärkenden Lichtleitfaser 210 zugeführt wird, wird nochmals verstärkt. Das nochmals verstärkte, optische Hochleistungssignal, welches einem Multiplexing unterzogen wurde, gelangt zu dem optischen Zirkulator 110 und wird dann dem Wellenlängen-Multiplexer 240 zugeführt, um einem Demultiplexing unterzogen zu werden. Jedes der einem Demultiplexing unterzogenen optischen Hochleistungssignale wird den Fabry-Perot-Lasern 250 zugeführt, wodurch das Wellenlängensynchronisieren verursacht wird. Das wellenlängensynchronisierte optische Signal wiederholt die vorstehende Sequenz und ein Teil des wellenlängensynchronisierten optischen Signals, welches einem Multiplexing unterzogen wurde, wird zum Übertragen über den ersten Splitter 130 zu der Übertragungsverbindung 260 geleitet. Daher kann angenommen werden, dass ein teurer externer Modulator, wie in dem Stand der Technik, nicht erforderlich ist, da die Fabry-Perot-Laser 250 das High-Speed-Datensignal direkt modulieren.
Die 9 stellt ein Lichtspektrum eines optischen Signals dar, welches dem Wellenlängen-Multiplexer 240 zugeführt, und dann, wie vorstehend beschrieben, spektral aufgelöst wird. Wenn die Bandbreite des optischen Signals, welches von den Fabry-Perot-Lasern 250 ausgegeben wird, breiter als eine „Free Spectral Range" (FSR) des Wellenlängen-Multiplexers 240 ist, weist das Spektrum des optischen Signals, welches dem Wellenlängen-Multiplexer 240 zugeführt und dann spektral aufgelöst wird, unterschiedliche Wellenlängen im Abstand der "Free Spectral Range" des Wellenlängen-Multiplexers 240 auf, wie es gezeigt wurde. Wenn ein derartiges optisches Signal zu dem Lichtleitfaserverstärker 140 gelangt, und erneut dem Fabry-Perot-Laser 250 zugeführt wird, wer den die optischen Signale, welche mit den unterschiedlichen Wellenlängen aktiviert sind, üblicherweise von den Fabry-Perot-Lasern 250 ausgegeben. Hier verursacht die Streuung des Spektrums in dem breiten Wellenlängenband einen Dispersionseffekt in der Lichtleitfaserübertragung, wobei eine Empfindlichkeit des Empfängers gemindert wird. Somit ist es unmöglich, eine High-Speed-Datenübertragung über lange Distanzen durchzuführen. Jedoch begrenzt der Bandpassfilter 200 das Spektralband des Fabry-Perot-Lasers 250 auf ein bestimmtes Band von höchstens einer „Free Spectral Range" des Wellenlängen-Multiplexers 240, wodurch jedes der spektral aufgelösten optischen Signale ausschließlich in der einen Wellenlänge liegen. Somit ist es möglich, eine High-Speed-Datenübertragung über lange Distanzen durchzuführen.
Vorzugsweise ist die Fabry-Perot-Laservorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben wird, weiterhin mit einem Polarisations-Controller (PC) ausgestattet, wodurch es ermöglicht wird, die selbstaktivierte Effizienz zu steigern.
Die 10 und die 11 zeigen die Anordnungen der Wellenlängen-Multiplexing-, selbstaktivierten Fabry-Perot-Laservorrichtung gemäß der bevorzugten zweiten beziehungsweise dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau und die Funktionsweise der zweiten und dritten Ausführung sind grundlegend gleich wie jene, bezüglich der 1 vorstehend beschriebenen, mit Ausnahme dessen, dass die selbstaktivierte Fabry-Perot-Laservorrichtung ferner mit einem Polarisations-Controller 570, 770 ausgestattet ist. Um Überflüssiges zu vermeiden, wird deshalb die Besprechung von ähnlichen Komponenten, welche in den vorstehenden Abschnitten beschrieben werden, unterlassen, da diese bezüglich der 1 beschrieben werden.
Gemäß der 10 ist der Polarisations-Controller 570 zwischen einem optischen Zirkulator 410 und einem Wellenlängen-Multiplexer 540 angeordnet, und steuert die Polarisation des einem Multiplexing unterzogenen optischen Signals, welches zwischen dem optischen Zirkulator 410 und dem Wellenlängen-Multiplexer 540 weiterverläuft, um die selbstaktivierte Effizienz zu erhöhen, wobei es ermöglicht wird, ein wellenlängensynchronisiertes Signal auszugeben, welches ein höheres Seitenmodenunterdrückungsverhältnis an dem zugeführten Signal mit einer geringeren optischen Leistung aufweist.
Gleichermaßen Bezug nehmend auf 11 sind die Polarisations-Controller 770 zwischen jedem der Demultiplexing-Ports eines Wellenlängen-Multiplexers 740 und jedem der Fabry-Perot-Laser 750 angeordnet, und steuern die Polarisation des einem Demultiplexing unterzogenen optischen Signals, welches zwischen den Demultiplexing-Ports und den Fabry-Perot-Lasern weiterverläuft, um die selbstaktivierte Effizienz zu erhöhen, wodurch ein wellenlängensynchronisiertes optisches Signal ausgegeben wird, welches ein höheres Seitenmodenunterdrückungsverhältnis für ein Eingangssignal mit einer geringeren optischen Leistung aufweist.
Wie vorstehend beschrieben setzt die Wellenlängen-Multiplexing-, selbstaktivierte Fabry-Perot-Laservorrichtung gemäß der Erfindung nicht nur einen kostengünstigen Fabry-Perot-Laser ein, sondern ermöglicht es auch, abhängig vom zu übertragenden High-Speed-Datensignal, direkt und ohne einen teuren, externen Modulator zu modulieren.
Da die Wellenlängen-Multiplexing-, selbstaktivierte Fabry-Perot-Laservorrichtung, gemäß der vorliegenden Erfindung, ein dem Multiplexing unterzogenen optisches Signal ausgibt, welches ein identisches Wellenlängenband wie jenes des Wellenlängen-Multiplexers aufweist, ist es außerdem für den Fall des Einsatzes eines „Waveguide Grating Routers" als Wellenlängen-Multiplexer möglich, durch das Steuern der Temperatur des „Waveguide Grating Routers", das Wellenlängenband des einem Multiplexing unterzogenen Signals zu steuern, um es zur Übertragungsverbindung zu leiten, und somit das Wellenlängenband anzupassen. Dementsprechend erfordert der Fabry-Perot-Laser gemäß der vorliegenden Erfindung weder eine Temperatursteuerung noch eine Wellenlängenselektivität.
Darüber hinaus wird in der Wellenlängen-Multiplexing-, selbstaktivierten Fabry-Perot-Laservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nur das optische Signal verstärkt und zum Selbstaktivieren eingesetzt, welches eine Wellenlänge aufweist, welche am optischen Signal ausgewählt wird, welches von jedem der Fabry-Perot-Laser ausgegeben wird. Dann wird nur ein Teil des optischen Signals dieses Typs zur Übertragungsverbindung geleitet, während das verbleibende optische Signal fortlaufend die Schritte des Verstärkens und des Selbstaktivierens in der Schleife wiederholt. Somit arbeitet der Lichtleitfaserverstärker in einem Sättigungszustand. Da das wellenlängensynchronisier te, optische Hochleistungssignal erzeugt wird, kann die Lehre der vorliegenden Erfindung dementsprechend ein Seitenmodenunterdrückungsverhältnis und eine Ausgabe gewährleisten, welche für eine High-Speed-Datenübertragung ausreichend geeignet sind, wobei ein kostengünstiger Fabry-Perot-Laser eingesetzt wird, welcher ein niedrigeres Kopplungsverhältnis zwischen der Lichtleitfaser und der Laservorrichtung aufweist.
Da die Erfindung in Bezug auf deren bestimmte, bevorzugte Ausführungen dargestellt und beschrieben wurde, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass darin verschiedene Änderungen in Form und Gestalt vorgenommen werden können, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen, wie es in den angehängten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Fabry-Perot-Laservorrichtung zum Bereitstellen eines Wellenlängen-Multiplexing unterzogenen optischen Signals für eine optische Übertragungsverbindung, wobei sie umfasst: einen optischen Zirkulator (110) mit einer Vielzahl von Ports zum Ausgeben von Licht, das in einer Lichtwellenleiterschleife (120) zirkuliert; wenigstens einen Lichtleitfaserverstärker (140), der in der Lichtwellenleiterschleife (120) angeordnet ist, um Licht zu verstärken, das in der Lichtwellenleiterschleife (120) zirkuliert; eine Laserlichtquelle (230), die mit dem optischen Zirkulator (110) über einen der Vielzahl von Ports gekoppelt ist, um in der Lichtwellenleiterschleife (120) zirkulierendes Licht zu empfangen und in Reaktion darauf wellenlängengekoppeltes Licht an den optischen Zirkulator (110) auszugeben; und einen ersten Splitter (130), der mit dem optischen Zirkulator (110) über einen der Vielzahl von Ports gekoppelt ist, um einen Teil des von dem Zirkulator (110) ausgegebenen Lichtes auf die optische Übertragungsverbindung (260) zu verteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (230) umfasst: einen Wellenlängen-Multiplexer (240), der von dem optischen Zirkulator (110) über einen der Vielzahl von Ports empfangenes Licht Demultiplexen unterzieht; und eine Vielzahl von Fabry-Perot-Lasern (250), die so gekoppelt sind, dass sie das Demultiplexen unterzogene Licht empfangen und wellenlängengekoppelte Lichtsignale mit selbst injizierten Wellenlängen wieder an den Wellenlängen-Multiplexer ausgeben, der das wellenlängensynchronisierte Licht Multiplexen zu dem optischen Zirkulator (110) zurück unterzieht.
Fabry-Perot-Laservorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Wellenlängenintervall zwischen den Lichtsignalen von der Vielzahl von Fabry-Perot-Lasern (250) im Wesentlichen schmaler ist als ein Kanalintervall des Wellenlängen-Multiplexers (240).
Fabry-Perot-Laservorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wellenlängen-Multiplexer (240) einen Waveguide-Grating-Router umfasst.
Fabry-Perot-Laservorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Lichtleitfaserverstärker (140) umfasst: eine erste und eine zweite verstärkende Lichtleitfaser (180, 210), die in der Lichtwellenleiter-Schleife (120) in Reihe verbunden sind, um das zirkulierende Licht unter Verwendung einer stimulierten Emission von Seltenerdelementen zu verstärken; eine Pumplichtquelle (150), die ein Pumplicht mit einer voreingestellten Wellenlänge an die erste und die zweite verstärkende Lichtleitfaser (180, 210) ausgibt; und einen zweiten Splitter (160), der das Pumplicht auf die erste bzw. die zweite verstärkende Lichtleitfaser (180, 210) verteilt.
Fabry-Perot-Laservorrichtung nach Anspruch 4, wobei die erste und die zweite verstärkende Lichtleitfaser (180, 210) mit Erbium dotierte Fasern umfassen.
Fabry-Perot-Laservorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Pumplichtquelle (150) eine Laserdiode umfasst.
Fabry-Perot-Laservorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei der zweite Splitter (160) das Pumplicht so aufteilt, dass die erste und die zweite verstärkende Lichtleitfaser (180, 210) durch die Pumplichtquelle (150) rückwärts gepumpt werden.
Fabry-Perot-Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 4-7, wobei der Lichtleitfaserverstärker (140) des Weiteren einen ersten optischen Isolator (170), der zwischen den ersten Splitter (130) und die erste verstärkende Lichtleitfaser (180) gekoppelt ist, einen zweiten optischen Isolator (190), der zwischen die erste und die zweite verstärkende Lichtleitfaser (180, 210) gekoppelt ist, und einen dritten optischen Isolator (220) umfasst, der zwischen die zweite verstärkende Lichtleitfaser (210) und den optischen Zirkulator (110) gekoppelt ist, um das zirkulierende Licht in einer Vorwärtsrichtung hindurchzulassen und dabei ein Licht zu unterdrücken, das sich in einer Rückwärtsrichtung ausbreitet.
Fabry-Perot-Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 4-8, die des Weiteren ein Bandpassfilter (200) umfasst, das eine Bandbreite hat, die dem zirkulierenden Licht gleich ist, und das sich zwischen der ersten und der zweiten verstärkenden Lichtleitfaser (180, 210) befindet, um ein Rauschen von verstärkter Spontanemission aufzuheben, das von dem zirkulierenden Licht abweicht.
Fabry-Perot-Laservorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Bandpassfilter (200) des Weiteren Dispersionseffekt in dem zirkulierenden Licht unterdrückt.
Fabry-Perot-Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, die des Weiteren einen Polarisations-Controller (PC) umfasst, der zwischen den optischen Zirkulator (410) und den Wellenlängen-Multiplexer (540) gekoppelt ist, um Polarisation des Multiplexen unterzogenen optischen Signals zu steuern, das sich zwischen dem optischen Zirkulator (410) und dem Wellenlängen-Multiplexer (540) ausbreitet.
Fabry-Perot-Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, die des Weiteren eine Vielzahl von Polarisations-Controllern (PC) zwischen dem Wellenlängen-Multiplexer (740) und der Vielzahl von Fabry-Perot-Lasern (750) umfasst, um Polarisation des Demultiplexen unterzogenen Lichtes durch den Wellenlängen-Multiplexer (740) zu steuern.