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DE10112805B4 - Optisches Übertragungssystem mit verbessertem Signal-zu-Rausch-Verhalten - Google Patents

Optisches Übertragungssystem mit verbessertem Signal-zu-Rausch-Verhalten Download PDF

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DE10112805B4
DE10112805B4 DE10112805A DE10112805A DE10112805B4 DE 10112805 B4 DE10112805 B4 DE 10112805B4 DE 10112805 A DE10112805 A DE 10112805A DE 10112805 A DE10112805 A DE 10112805A DE 10112805 B4 DE10112805 B4 DE 10112805B4
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DE
Germany
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optical
signals
wdm
osm
transmission system
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Peter Dr. Krummrich
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Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
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Abstract

Optisches Übertragungssystem (OTS) mit verbessertem Signal-zu-Rausch-Verhalten für optische Wellenlängenmultiplex-(WDM)-Signale (os1 bis osM) mit einer optischen Faser (OF), bei dem mindestens ein Raman-Verstärker (RV) mit mehreren optischen Pumpquellen (P1 bis PM) zur Verstärkung der optischen WDM-Signale (os1 bis osM) in der optischen Faser (OF) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungspegel der optischen WDM-Signale (os1 bis osM) am Anfang (I) der optischen Faser (OF) so eingestellt sind, daß die optischen WDM-Signale (os1 bis osM) in der optischen Faser (OF) zumindest annähernd gleiche minimale Leistungspegel (Pmin) aufweisen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein optisches Übertragungssystem mit verbessertem Signal-zu-Rausch-Verhalten für optische Wellenlängenmultiplex-(WDM)-Signale mit einer optischen Faser, bei dem mindestens ein Raman-Verstärker mit mehreren optischen Pumpquellen zur Verstärkung der optischen WDM-Signale in der optischen Faser vorgesehen ist.
  • In bestehenden zukünftigen optischen Übertragungssystemen, insbesondere nach dem WDM-Prinzip (Wavelength Division Multiplexing) arbeitenden optischen Übertragungssystemen, werden optische Pumpsignale von einer Pumpsignalquelle beispielsweise in eine optische Einmodenfaser ko- oder kontradirektional eingekoppelt, um dem Einkoppelort vor- oder nachgelagerte optische Verstärker mit der erforderlichen optischen Pumpleistung zu versorgen. Derartige optische Pumpsignale werden entsprechend zur direkten Verstärkung von zu übertragenden optischen Signalen, insbesondere optischen WDM-Signalen eingesetzt, wobei die durch die optischen Pumpsignale erzeugte optische Verstärkung auf dem Raman-Effekt basiert. Der Raman-Effekt bzw. die stimulierte Raman-Streuung ist beispielsweise in Govind P. Agrawal: „Nonlinear Fiber Optics", Second Edition, 1995 auf den Seiten 329-334 beschrieben.
  • Desweiteren sind Konzepte der verteilten Raman-Verstärkung in optischen Übertragungsfasern bekannt, die eine deutliche Verbesserung der Übertragungseigenschaften des optischen Übertragungssystems durch eine Verteilung der Verstärkungspunkte über einen Teil oder die gesamte optische Übertragungsstrecke ermöglichen. Beispielsweise kann durch den Einsatz der verteilten Raman-Verstärkungstechnik am Ende der optischen Übertragungsstrecke ein verbessertes und über alle optischen WDM-Signale konstantes optisches Signal-zu-Rausch-Verhältnis (Optical-Signal-to-Noise-Ratio – OSNR) realisiert werden, wodurch die regenerationsfrei überbrückbare Länge der optischen Übertragungsstrecke erheblich vergrößert werden kann sowie mehrere optische Übertragungsstreckenabschnitte ohne zusätzliche Regeneration überbrückt werden können.
  • Entscheidend für die Verbesserung der Systemeigenschaften, insbesondere hinsichtlich des Signal-zu-Rausch-Verhaltens, eines optischen Übertragungssystems sind jedoch das Rauschzahlspektrum des Ramanverstärkers bzw. die minimalen Leistungspegeln der optischen WDM-Signale entlang der optischen Übertragungsstrecke. Für eine gleichmäßige Verstärkung jedes optischen WDM-Signals durch beispielsweise einen verteilten Ramanverstärker ist eine Übereinstimmung der Rauschzahlen bzw. der minimalen Leistungspegel sämtlicher optischer WDM-Signale im optischen Ramanverstärker vorteilhaft. Ist dies nicht der Fall, so werden die Systemverbesserungen durch dasjenige optische WDM-Signal mit dem geringsten minimalen Leistungspegel bzw. mit dem schlechtesten Rauschverhalten begrenzt. Somit wird die innerhalb der Ramanverstärkung eingesetzte Pumpsignalleistung nicht effizient genutzt und kann nicht für eine Vergrößerung der Zwischenverstärkerabstände oder der Anzahl der überbrückbaren optischen Faserstreckenabschnitte eingesetzt werden.
  • Bei einem verteilten Ramanverstärker mit vielen Pumpwellenlängen und annähernd flachem Gewinnspektrum treten im allgemeinen unterschiedliche minimale Leistungspegel in der optischen Übertragungsfaser auf. Diese entstehen bei einem breiten Gewinnspektrum in erster Linie durch die Wechselwirkungen der Pumpstrahlungsanteile bei den einzelnen Pumpwellenlängen durch stimulierte Ramanstreuung. Weitere Ursachen können unterschiedliche Faserdämpfungen bei den WDM-Signalwellenlängen oder Leistungspegeldifferenzen durch stimulierte Ramanstreuung am Anfang der optischen Übertragungsstrecke sein. In ähnlicher Weise weichen auch die Rauschzahlen des Verstärkers für die einzelnen optischen WDM-Signale voneinander ab. Die unterschiedlichen minimalen Leistungspegel bzw. Rauschzahlen der optischen WDM-Signale resultieren in unterschiedlichen Signal-zu-Rausch-Abständen am Ausgang des optischen Übertragungsfaserabschnitts. Somit können obwohl gleiche Leistungspegel für die optischen WDM-Signale am Ausgang der optischen Übertragungsfaser eingestellt sind, unterschiedliche Signal-zu-Rausch-Abstände am Ausgang des optischen Übertragungsfaserabschnitts der optischen WDM-Signale vorliegen.
  • Bisher eingesetzte verteilte Ramanverstärker für optische WDM-Übertragungssysteme sehen mehrere Pumpquellen, insbesondere Laserdioden, vor, deren Pumpsignale jeweils eine andere Wellenlänge aufweisen. Die Form des durch die optischen Pumpsignale erzeugten Gewinnspektrums bzw. die Verstärkung pro optischem WDM-Signal lässt sich durch die Wahl der Pumpleistungen bei den einzelnen Wellenlängen beeinflussen. Hierbei werden die Leistungen der optischen Pumpsignale derart gewählt, daß ein möglichst flaches Gewinnspektrum bzw. eine annähernd gleichmäßige Verstärkung aller optischen WDM-Signale erzeugt wird, d.h. der Ramanverstärker wird in seinem linearen Betriebsmodus betrieben.
  • Ein weiterer Ansatz zur Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Verhaltens des optischen Übertragungssystems besteht darin, einen Ramanverstärker vorzusehen, bei dem die Pumpleistung der optischen Pumpquellen derart verteilt ist, daß die optischen WDM-Signale nach der Verstärkung innerhalb der optischen Übertragungsfaser annähernd gleiche minimale Leistungspegel aufweisen. In diesem Betriebszustand weichen jedoch die Leistungspegel der optischen WDM-Signale durch die Wechselwirkungen der optischen Pumpsignale deutlich voneinander ab. Dies führt zu einer Verschlechterung der Signalqualität der optischen WDM-Signale mit größerer Verstärkung durch die doppelte Rayleigh-Rückstreuung.
  • Desweiteren werden zur Optimierung des optischen Signal-zu-Rausch-Verhaltens von optischen Übertragungsstrecken und somit der Systemeigenschaften von optischen WDM-Übertragungssystemen, die WDM-Signale am Eingang der optischen WDM-Übertragungsstrecke, d.h. in der Sendeeinheit, ab hängig von den Eigenschaften der optischen WDM-Übertragungsstrecke bezüglich ihrer Signalleistung beispielsweise durch Dämpfungsglieder derartig vorverzerrt, daß am Ende der optischen WDM-Übertragungsstrecke, d.h. in der optischen Empfangseinheit, die optischen Signal-Rausch-Abstände (OSNR) der optischen WDM-Signale nahezu denselben Wert aufweisen. Durch eine derartige Preemphase bzw. Vorverzerrung der Signalpegel der zu übertragenden optischen WDM-Signale wird die jeweils für jedes optische WDM-Signal unterschiedliche Senderstreuung und die unterschiedlichen Übertragungseigenschaften des optischen Übertragungssystems für unterschiedliche Wellenlängen ausgeglichen. Hierzu sind Verfahren zur Regelung des Signal-Rausch-Abstandes von optischen WDM-Signalen durch eine Ermittlung der Signal-zu-Rausch-Abstände am Ende der Übertragungsstrecke bekannt, bei denen aus den ermittelten Signal-zu-Rausch-Abständen ein Regelsignal zur Regelung der Preemphase am Eingang der optischen Übertragungsstrecke gewonnen wird – siehe hierzu insbesondere die europäische Offenlegungsschrift EP 0 543 570 A2 . Somit wird bei derartigen Verfahren jeweils durch die geregelte Dämpfung der Signalleistungspegel der optischen WDM-Signale bzw. durch die ständige Regelung der optischen Sendeeinheiten zur Erzeugung der optischen WDM-Signale am Eingang der optischen WDM-Übertragungsstrecke der Signal-zu-Rausch-Abstand am Ende der optischen WDM-Übertragungsstrecke geregelt.
    •
  • Beispielsweise ist aus der US-Patentschrift 6,014,248 ein optisches Übertragungssystem für WDM-Signale mit einem optischen Verstärker bekannt, bei dem ein Ausgleich von minimalen Kanalpegelunterschieden der optischen WDM-Kanäle eines übertragenen WDM-Signals dadurch erfolgt, dass am Anfang der optischen Übertragungsstrecke die Leistungspegel der WDM-Kanäle derart eingestellt werden, dass am Ausgang des optischen Verstärkers die WDM-Kanäle des verstärkten WDM-Signals gleiche Leistungspegel aufweisen.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, das Signal-zu-Rausch-Verhalten eines optischen Übertragungs systems zu verbessern. Die Aufgabe wird ausgehend von einem optischen Übertragungssystem gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils gelöst.
  • Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen optischen Übertragungssystems mit verbessertem Signal-zu-Rausch-Verhalten ist darin zu sehen, daß die Leistungspegel der optischen WDM-Signale am Anfang der optischen Faser so eingestellt sind, daß die optischen WDM-Signale in der optischen Faser zumindest annähernd gleiche minimale Leistungspegel aufweisen. Vorteilhaft werden durch die erfindungsgemäße Einstellung bzw. Anpassung der Leistungspegel der optischen WDM-Signale am Eingang der optischen Faser die minimalen Leistungspegel der optischen WDM-Signale in der optischen Faser aneinander angeglichen und hierdurch eine Verbesserung der Signal-zu-Rausch-Abstände der übertragenen optischen WDM-Signale erzielt. Hierdurch weisen die optischen WDM-Signale am Ende der optischen Übertragungsstrecke annähernd gleiche Signal-zu-Rausch-Abstände auf, wodurch die regenerationsfrei überbrückbare Übertragungsreichweite vergrößert wird und eine verbesserte Rekonstruktion der optischen WDM-Signale möglich wird.
  • Vorteilhaft ist eine Meßeinheit zur Bestimmung der minimalen Leistungspegel der optischen WDM-Signale in der optischen Faser vorgesehen. Durch eine Meßeinheit, beispielsweise ein OTDR-Meßgerät, wird die Verteilung der Leistung der optischen WDM-Signale entlang der optischen Übertragungsstrecke ermittelt und ausgehend davon die erfindungsgemäße Einstellung bzw. Anpassung der Leistungspegel der optischen WDM-Signale am Eingang der optischen Übertragungsstrecke durchgeführt.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß eine Steuereinheit zur Auswertung der gemessenen minimalen Leistungspegel und ausgehend davon zur Bildung von Stellsignalen vorgesehen ist, über die die Eingangsleistungspegel der optischen WDM-Signale am Anfang der optischen Faser eingestellt werden. Desweiteren ist die Steuereinheit zur Ermitt lung des größten minimalen Leistungspegels der optischen WDM-Signale und zur Ermittlung der Differenzpegel zwischen dem größten minimalen Leistungspegel und den weiteren minimalen Leistungspegeln vorgesehen, wobei zur Reduzierung der ermittelten Differenzpegel mit Hilfe der Stellsignale die Eingangsleistungspegel der optischen WDM-Signale am Anfang der optischen Faser angepaßt werden. Durch die erfindungsgemäße Auswertung der mit Hilfe der Meßeinheit ermittelten minimalen Leistungspegel und der Anpassung der Leistungspegel der WDM-Signale am Anfang der optischen Übertragungsstrecke um den ermittelten Differenzpegel weisen besonderes vorteilhaft sämtliche optischen WDM-Signale annähernd gleiche minimale Leistungspegel und somit ein ähnliches Rauschverhalten entlang der optischen Übertragungsstrecke auf.
  • Besonders vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen optischen Übertragungssystem mindestens ein Ramanverstärker mit mehreren optischen Pumpquellen zur Verstärkung der optischen WDM-Signale vorgesehen, dessen Pumpsignalleistungen derart gewählt sind, daß die Signalpegel der optischen WDM-Signale eine zumindest annähernd gleiche Verstärkung erfahren. Vorteilhaft wird durch den linearen Betrieb des Ramanverstärkers zwar die Leistung des jeweiligen optischen WDM-Signals angehoben, jedoch die erfindungsgemäße Leistungsverteilung der optischen WDM-Signale innerhalb des optischen Übertragungssystems nicht verändert.
    •
  • Zusätzliche vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen optischen Übertragungssystems sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand eines Prinzipschaltbildes und mehreren Diagrammen näher erläutert.
  • 1 zeigt beispielhaft den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen optischen Übertragungssystems mit verbessertem Signal-zu-Rausch-Verhalten,
  • 2 zeigt die Verläufe der Leistungspegel der einzelnen optischen WDM-Signale entlang der optischen Übertragungsstrecke bei annähernd gleichen Eingangsleistungspegeln,
  • 3 zeigt die Verläufe der Leistungspegel der einzelnen optischen WDM-Signale entlang der optischen Übertragungsstrecke nach der erfindungsgemäßen Einstellung der Eingangsleistungspegel,
  • 4 zeigt beispielhaft einen Vergleich der Signal-zu-Rausch-Abstände der optischen WDM-Signale über der Wellenlänge am Ausgang des optischen Übertragungssystems bei annähernd gleichen Eingangsleistungspegeln und nach der erfindungsgemäßen Einstellung der Eingangsleistungspegel und
  • 5 zeigt den Verlauf der Verstärkung eines linear betriebenen Ramanverstärkers über der Wellenlänge.
  • In 1 ist beispielhaft ein optisches Übertragungssystem OTS dargestellt, das eine optische Übertragungsfaser OF, einen ersten Multiplexer MUX1, eine Meßeinheit ME, eine Steuereinheit SE, erste bis M-te einstellbare Sendeeinheiten SE1 bis SEM sowie einen Ramanverstärker RV aufweist. Der Ramanverstärker RV besteht aus einer optischen Koppeleinheit EV, einem zweiten Multiplexer MUX2, ersten bis M-ten Filtereinheiten FG1 bis FGM sowie erste bis M-te Pumpquellen P1 bis PM. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das optische Übertragungssystem OTS aus einem einen Eingang I und einen Ausgang E aufweisenden optischen Übertragungsstreckenabschnitt, der eine Länge von ca. 100 km und einen Dämpfungskoeffizienten von 0,21 dB/km aufweist. Die Erfindung ist jedoch keinesfalls auf einen optischen Übertragungsstreckenabschnitt beschränkt, sondern ist auch auf mehrere in Serie geschaltete optische Übertragungsstreckenabschnitte anwendbar.
  • Am Eingang I des optischen Übertragungssystems OTS bzw. der optischen Übertragungsstrecke sind die Ausgänge der ersten bis M-ten einstellbaren Sendeeinheit SE1 bis SEM an den ersten Multiplexer MUX1 angeschlossen, an dessen Ausgang die op tische Übertragungsfaser OF geführt ist. In die optische Übertragungsfaser OF ist einige Kilometer vor dem Ausgang E des optischen Übertragungssystems OTS eine optische Koppeleinrichtung EV zur kontradirektionalen Einkopplung der optischen Pumpsignale ps1 bis psM in die optische Faser OF eingeschaltet, die mit dem Ausgang des zweiten Multiplexers MUX2 verbunden ist. Jeweils ein Eingang des zweiten Multiplexers MUX2 ist mit einer der ersten bis M-ten Pumpquellen P1 bis PM jeweils über eine erste bis M-te Filtereinheit FG1 bis FGM verbunden. In 1 sind beispielhaft die erste und M-te Pumpquelle P1, PM sowie die erste und M-te Filtereinheit FG1, FGM dargestellt.
  • Ferner ist die Meßeinheit ME über eine optische Koppeleinheit OK an die optische Faser OF angeschlossen sowie über eine Verbindungsleitung VL an die Steuereinheit SE geführt. Die Steuereinheit SE ist über Stellleitungen SL mit jeweils einer der einstellbaren Sendeeinheiten SE1 bis SEM verbunden.
  • In der ersten bis M-ten einstellbaren Sendeeinheit SE1 bis SEM werden optische WDM-Signale os1 bis osM mit unterschiedlichen Wellenlängen λ1 bis λM erzeugt, die durch den ersten optische Multiplexer MUX1 zu einem gesamten optischen Übertragungssignal os zusammengefaßt werden und über die optische Übertragungsfaser OF an den Ausgang E des optischen Übertragungssystems OTS übertragen werden. Hierbei erfahren die einzelnen optischen WDM-Signale os1 bis osM bzw. das gesamte optische Übertragungssignal os eine gezielte Verstärkung mit Hilfe des Ramanverstärkers RV. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Frequenzabstand zwischen zwei benachbarten optischen WDM-Signalen os1 bis osM ca. 100 GHz.
  • Zur Verstärkung des gesamten optischen Übertragungssignals os bzw. der darin enthaltenen ersten bis M-ten optischen WDM-Signale os1 bis osM werden in den M Pumpquellen P1 bis PM M optische Pumpsignale ps1 bis psM gebildet, die für die Verstärkung der optischen WDM-Signale os1 bis osM unter Ausnutzung des Raman-Effektes erforderliche erste bis M-te Wellen längen λP1 bis λPM aufweisen. Die ersten bis M-ten Wellenlängen λP1 bis λPM der optischen Pumpsignale ps1 bis psM werden im betrachteten Ausführungsbeispiel mit Hilfe der ersten bis M-ten Filtereinheit FG1 bis FGM stabilisiert.
  • Die optischen Pumpsignale ps1 bis psM werden mit Hilfe des zweiten optischen Multiplexers MUX2 zu einem gesamten optischen Pumpsignal PS zusammengefaßt und über die optische Koppeleinheit EV kontradirektional in die optische Faser OF eingekoppelt. Der zweite optische Multiplexer MUX2 ist hierzu als Wellenlängenmultiplexer realisiert und zum Zusammenfassen der ersten bis M-ten optischen Pumpsignale ps1 bis psM vor der Einkopplung in die optische Faser OF vorgesehen.
  • Durch die optischen Pumpsignale ps1 bis psM wird in der optischen Faser OF unter Ausnützung des Raman-Effektes den optischen WDM-Signalen os1 bis osM Energie zugeführt, was zu einer Verstärkung des gesamten optischen Übertragungssignals os bzw. der ersten bis M-ten optischen WDM-Signale os1 bis osM führt. Beim betrachteten Ausführungsbeispiel wird der Ramanverstärker RV in seinem linearen Betriebsmodus betrieben, d.h. der Ramanverstärker RV weist ein annähernd flaches Gewinnspektrum auf, wodurch sämtliche optischen WDM-Signale os1 bis osM annähernd dieselbe Verstärkung erfahren. Zusätzlich sind die Leistungen der Pumpquellen P1 bis PM zur Erzeugung eines individuellen Gewinnspektrums bzw. zur unterschiedlichen Verstärkung der ersten bis M-ten optischen WDM-Signale os1 bis osM getrennt einstellbar.
  • Bei Inbetriebnahme des optischen Übertragungssystems OTS mit aktivem Ramanverstärker RV wird mit Hilfe der Meßeinheit ME die Leistungsverteilung der optischen WDM-Signale os1 bis osM entlang der optischen Faser OF ermittelt. Hierzu ist das Meßgerät ME beispielsweise als OTDR-Meßgerät ausgestaltet, bei dem ein leistungsstarkes impulsförmiges optisches Testsignal über die optische Koppeleinheit OK in die optische Faser OF eingekoppelt wird und die aufgrund des Rayleigh-Effektes rückgestreuten Signalanteile des Testsignals ausgewertet wer den. Anhand der ausgewerteten rückgestreuten Signalanteile wird die Leistungsverteilung der einzelnen optischen WDM-Signale os1 bis osM entlang der optischen Faser OF ermittelt. Alternativ ist eine rechnergestützte Simulation des optischen Übertragungssystems OTS anhand der zur Verfügung stehenden Systemdaten möglich, über die ebenfalls die Leistungspegelverteilung der optischen WDM-Signale os1 bis osM entlang der optischen Übertragungsstrecke OF ermittelt werden kann.
  • In 2 ist beispielhaft ein möglicher Verlauf der Leistungspegel der optischen WDM-Signale os1 bis osM entlang der optischen Übertragungsfaser OF in einem Diagramm dargestellt. Aus den dargestellten Leistungspegelverläufen wird deutlich, daß sich die minimalen Leistungspegel Pmin der optischen WDM-Signale os1 bis osM bei einer Übertragungsstreckenlänge von ca. 80 km unterschiedlich stark ausbilden. Eine derartige unterschiedliche Verteilung der Leistungspegel der optischen WDM-Signale os1 bis osM ergibt sich für optische WDM-Signale os1 bis osM mit annähernd gleichen Eingangsleistungspegeln am Eingang I der optischen Faser OF, d.h. annähernd gleiche Leistungspegel am Eingang I des optischen Übertragungssystems OTS resultieren in unterschiedlichen minimalen Leistungspegeln Pmin der optischen WDM-Signale OS1-OSM am selben Ort der optischen Übertragungsstrecke. Somit weisen die unterschiedlichen WDM-Signale os1 bis osM unterschiedliches Rauschverhalten auf, das unterschiedliche Signal-zu-Rausch-Abstände am Ausgang I der optischen Übertragungsstrecke hervorruft.
  • Zur erfindungsgemäßen Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Verhaltens des optischen Übertragungssystems OTS werden zunächst anhand der über die Meßeinheit ME ermittelten Leistungspegelverteilung der optischen WDM-Signale os1 bis osM entlang der optischen Faser OF in der Steuereinheit SE Stellsignale ss1 bis ssM gebildet, über die die Eingangsleistungspegel bzw. die Leistungspegel der optischen WDM-Signale os1 bis osM am Eingang I der optischen Faser OF eingestellt werden. Hierzu werden die ersten bis M-ten Stellsignale ss1 bis ssM über die Stellleitung SL an die einstellbare erste bis M- te Sendeeinheit SE1 bis SEM übertragen, in der anhand der jeweils empfangenen ersten bis M-ten Stellsignale ss1 bis ssM die Sendeleistung bzw. der Leistungspegel der optischen WDM-Signale os1 bis osM eingestellt wird. Erfindungsgemäß werden die Leistungspegel der optischen WDM-Signale os1 bis osM am Anfang I der optischen Faser OF beispielsweise in den optischen Sendeeinheiten SE1 bis SEM derart eingestellt, daß die optischen WDM-Signale os1 bis osM in der optischen Faser OF zumindest annähernd gleiche minimale Leistungspegel Pmin aufweisen.
  • In 3 ist die Verteilung der Leistungspegel der optischen WDM-Signale os1 bis osM nach der erfindungsgemäßen Anpassung bzw. Einstellung in einem weiteren Diagram dargestellt. Die dargestellten Leistungspegelverläufe zeigen, daß die minimalen Leistungspegel Pmin nahezu aller optischen WDM-Signale os1 bis osM vom kleinsten bzw. minimalsten Leistungspegelwert – 12 dBm zum größten minimalen Leistungspegelwert – 11 dBm angehoben sind und somit die minimalen Leistungspegel Pmin der optischen WDM-Signale os1 bis osM annähernd gleich sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Eingangspegel bzw. Leistungspegel der optischen WDM-Signale os1 bis osM in den ersten bis M-ten optischen Sendeeinheiten SE1 bis SEM soweit angehoben, daß die Leistungspegel der optischen WDM-Signale os1 bis osM, deren minimale Leistungspegel unterhalb des größten minimalen Leistungspegels aller optischen WDM-Signale OS1 bis OSM lagen, nun auch den höheren minimalen Leistungspegel aufweisen. Die Differenzpegel zwischen dem größten minimalen Leistungspegel und den kleineren weiteren minimalen Leistungspegeln werden erfindungsgemäß als Stellgröße ausgewertet, um die die Leistungspegel der einen zu geringen minimalen Leistungspegel aufweisenden optischen WDM-Signale os1 bis osM am Anfang I der optischen Übertragungsstrecke angehoben werden.
  • In 4 ist für das betrachtete Ausführungsbeispiel die Verbesserung des optischen Signal-zu-Rausch-Verhaltens des optischen Übertragungssystems OTS durch die erfindungsgemäße Einstellung bzw. Anpassung der Eingangsleistungspegel der optischen WDM-Signale os1 bis osM anhand eines ersten und zweiten Signal-zu-Rausch-Abstandsverlaufs OSNR1, OSNR2 über der Wellenlänge am Ausgang des optischen Übertragungssystems OTS dargestellt. Hierbei zeigt der erste Signal-zu-Rausch-Abstandsverlauf OSNR1 den Verlauf des Signal-zu-Rausch-Abstands für gleiche Leistungspegel der optischen WDM-Signale os1 bis osM am Anfang des optischen Übertragungssytems OTS und der zweite Signal-zu-Rausch-Abstandsverlauf OSNR2 den Verlauf der Signal-Rausch-Abstände nach der erfindungsgemäßen Einstellung bzw. Anpassung der Leistungspegel der optischen WDM-Signale os1 bis osM.
  • Es ist eine deutliche Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Abstands, insbesondere für die eine geringere Wellenlänge aufweisenden optischen WDM-Signale OS1 bis OSM, erkennbar. Gemäß 4 hat sich somit das Signal-zu-Rausch-Verhalten des optischen Übertragungssystems OTS durch die erfindungsgemäße Anpassung der Leistungspegel der optischen WDM-Signale os1 bis osM dahingehend deutlich verbessert, daß der Signal-zu-Rausch-Abstandsverlauf wesentlich flacher geworden ist. Bei einem derartigen Verlauf des Signal-zu-Rausch-Abstandes über der Wellenlänge ist zusätzlich eine wesentliche Steigerung der Pumpleistungseffizienz des Ramanverstärkers RV zu verzeichnen.
  • In 5 ist beispielhaft der Verlauf des Gewinnspektrums des Ramanverstärkers RV dargestellt. Die Verteilung der Leistung der einzelnen Pumpsignale ps1 bis psM ist hierbei derart gewählt, daß alle optischen WDM-Signale os1 bis osM einen annähernd gleichen Gewinn erfahren bzw. annähernd gleich verstärkt werden. Dies wird insbesondere aus dem in 5 dargestellten annähernd flach verlaufenden Gewinnspektrumsverlauf deutlich. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wurden beispielsweise M=7 optische Pumpsignale ps1 bis ps7 mit folgenden Mittenwellenlängen λ1 bis λ7 erzeugt: 1423 nm, 1436 nm, 1453 nm, 1467 nm, 1482 nm, 1496 nm und 1510 nm. Diese 7 optischen Pumpsignale ps1 bis ps7 wurden mit einer Pumpsig nalleistung von 24,5 dBm, 23,4 dBm, 20,0 dBm, 19,0 dBm, 18,0 dBm, 17,0 dBm und 18,2 dBm in die optische Faser OF eingekoppelt. Durch die gezielt gewählte ungleichmäßige Verteilung der Pumpsignalleistungen wird das in 5 dargestellte annähernd flach verlaufende Gewinnspektrum des Ramanverstärkers RV realisiert. Zur Realisierung eines derartig flachen Gewinnspektrums ist eine individuelle Abstimmung der Leistungsverteilung der optischen Pumpsignale ps1 bis psM auf die Systemeigenschaften des optischen Übertragungssystems OTS erforderlich.

Claims (10)

  1. Optisches Übertragungssystem (OTS) mit verbessertem Signal-zu-Rausch-Verhalten für optische Wellenlängenmultiplex-(WDM)-Signale (os1 bis osM) mit einer optischen Faser (OF), bei dem mindestens ein Raman-Verstärker (RV) mit mehreren optischen Pumpquellen (P1 bis PM) zur Verstärkung der optischen WDM-Signale (os1 bis osM) in der optischen Faser (OF) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungspegel der optischen WDM-Signale (os1 bis osM) am Anfang (I) der optischen Faser (OF) so eingestellt sind, daß die optischen WDM-Signale (os1 bis osM) in der optischen Faser (OF) zumindest annähernd gleiche minimale Leistungspegel (Pmin) aufweisen.
  2. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinheit (ME) zur Bestimmung der minimalen Leistungspegel (Pmin) der optischen WDM-Signale (os1 bis osM) in der optischen Faser (OF) vorgesehen ist.
  3. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit (SE) zur Auswertung der gemessenen minimalen Leistungspegel (Pmin) und ausgehend davon zur Bildung von Stellsignalen (ss1 bis ssM) vorgesehen ist, über die die Leistungspegel der optischen WDM-Signale (os1 bis osM) am Anfang (I) der optischen Faser (OF) eingestellt werden.
  4. Optisches Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine einstellbare optische Sendeeinrichtung (SE1 bis SEM) zur Einstellung der Leistungspegel der optischen WDM-Signale (os1 bis osM) am Anfang (I) der optischen Faser (OF) vorgesehen ist.
  5. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (SE) zur Ermittlung des größten minimalen Leistungspegels der optischen WDM-Signale (os1 bis osM) und zur Ermittlung der Differenzpegel zwischen dem größten minimalen Leistungspegel und den weiteren minimalen Leistungspegeln vorgesehen ist, wobei zur Reduzierung der ermittelten Differenzpegel mit Hilfe der Stellsignale (ss1 bis ssM) die Eingangsleistungspegel der optischen WDM-Signale (os1 bis osM) am Anfang (I) der optischen Faser (OF) angepaßt werden.
  6. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpsignalleistungen der optischen Pumpquellen (P1 bis PM) derart gewählt sind, daß die Leistungspegel der optischen WDM-Signale (os1 bis osM) eine zumindest annähernd gleiche Verstärkung erfahren.
  7. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebszustand des Raman-Verstärkers (RV) linear ist.
  8. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einkoppeleinrichtung (EV) zum Einkoppeln der in den Pumpquellen (P1 bis PM) erzeugten optischen Pumpsignale (ps1 bis psM) vorgesehen ist, über die die optischen Pumpsignale (ps1 bis psM) kontradirektional zur Übertragungsrichtung der optischen WDM-Signale (os1 bis osM) in die optische Faser (OF) eingekoppelt werden.
  9. Optisches Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wellenlängenmultiplexer (MUX2) zum Zusammenfassen der optischen Pumpsignale (ps1 bis psM) vor der Einkopplung in die optische Faser (OF) vorgesehen ist.
  10. Optisches Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpsignalleistungen der Pumpquellen (P1 bis PM) zur Verstärkung der optischen WDM-Signale (os1 bis osM) getrennt einstellbar sind.
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