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DE60210888T2 - Vorrichtung und Verfahren zur optischen Modulation - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur optischen Modulation Download PDF

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DE60210888T2
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DE
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optical
signal
optical signal
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output
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Toshiba Corp
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Description

  • Diese Anwendung basiert auf und nimmt die Priorität der früheren japanischen Patentanmeldung Nr. P2001-294957, die am 26. September 2001 eingereicht wurde, in Anspruch.
  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur optischen Modulation und ein Verfahren zur optischen Modulation.
  • Heutige optische Übertragungssysteme mit Hochgeschwindigkeits-/hochdichtem Wellenlängen-Multiplexing stellen Ausrüstung und Leitungszwischenverstärker (Repeater) mit optischen Glasfaserverstärkern zur Kompensation von Verlusten durch optische Glasfasern und zur Implementierung von Langstreckenübertragungen bereit. Um einen größeren Abstand zwischen Leitungszwischenverstärkern bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines angemessenes Signal-zu-Rauschverhältnisses auf der Empfangseite aufrecht zu erhalten, ist es erforderlich, die optische Leistung, die in die Glasfaser eingespeist wird, zu erhöhen. Die Erhöhung der optischen Leistung, die in die Glasfaser eingespeist wird, erzeugt bezüglich der Übertragungscharakteristiken eine Erhöhung der nichtlinearen, optischen Effekte der Glasfaser. Speziell in Multiplex-Übertragungen mit hohen Wellenlängendichten wird der Effekt von XPM (Cross Phase Mudulation) ein Problem. XPM bewirkt eine Verformung der Wellenformen von optischen Signalen mit unterschiedlichen Wellenlängen bedingt durch die Interaktionen der Signale, die sich gleichzeitig in einer kurzen Zeitspanne in der Glasfaser ausbreiten, obwohl sie unterschiedliche Gruppengeschwindigkeiten, die durch Dispersion bedingt ist, aufweisen.
  • Viel Forschung wurde in Bezug auf XPM-bedingte Wellenformveränderung durchgeführt. Beispielsweise zeigt der Bericht von M. Sayama et al., dass RZ-Codes (Return-to-Zero) durch XPM weniger verändert werden als NRZ-Codes (Non-Return-to-Zero) (Optical Fibre Communkations (OPC) 1996, Technica Document PD26-2). Wie in dem Dokument dargestellt wird, wurde herausgefunden, dass RZ-Codes für Langstreckenübertragungen geeignet sind, in denen optische Faserverstärkern in optischen Übertragungssystemen mit Hochgeschwindigkeits-/hochdichten Wellenlängen-Multiplexern eingesetzt werden.
  • In diesem Zusammenhang werden optischen Modulatoren genutzt, die einen NRZ/RZ-Umwandler zur Unterscheidung von Datensignalen und Taktsignale zur NRZ/RZ-Umwandlung zur Bereitstellung eines RZ-kodierten Ausgangssignals und eine Treiberschaltung zum Treiben eines optischen Intensitätsmodulators mit den RZ-kodierten Ausgangssignalen als Treibersignale enthalten (veröffentlichte, japanische Patentschrift Nr. 2001-147411). In diesem optischen Modulator moduliert der optische Intensitätsmodulator Licht, das von einer optischen Quelle empfangen wurde, mit einem RZ-kodierten Treibersignal, um ein RZ-kodiertes, optisches Signal bereitzustellen. Ein derartiger konventioneller, optischer Modulator kann ein Ausgangssignal von RZ-kodierten, optischen Signalen bereitstellen und ist eine effektive Lösung bezüglich des XPM-Problems.
  • In dem konventionellen optischen Modulator, der mit RZ-Codes betrieben wird, ist es erforderlich, dass der optische Intensitätsmodulator, der NRZ/RZ-Umwandler und der Treiberschaltkreis eine hohe Frequenzbandbreite aufweisen. Ein derartiger breitbandiger, optischer Intensitätsmodulator erfordert eine Modulationsspannung, die höher ist als für den Betrieb eines schmalbandigen, optischen und Intensitätsmodulator. Weiterhin muss der Treiberschaltkreis zum Treiben des breitbandigen, optischen Intensitätsmodulators bei hoher Geschwindigkeit mit größeren Ausgangsamplitudenwerten als ein Treiberschaltkreis zum Treiben eines schmalbandigen, optischen Intensitätsmodulators betrieben werden. Hochgeschwindigkeitstreiberschaltkreise tendieren dazu, kleinere Transistoren mit geringeren Durchbruchspannungen zu verwenden. Daraus folgen technische Schwierigkeiten bei der Konfiguration von Hochgeschwindigkeits-Hochvoltausgangssignaltreiberschaltungen.
  • Deshalb wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur optischen Modulation zur Ausgabe von RZ-kodierten, optischen Signalen als optische Übertragungssignale benötigt, um eine durch XPM bedingte Verformung zu unterdrücken; dabei wird die Notwendigkeit für einen optischen Demodulator, der eine hohe Frequenzbandbreite aufweist, eliminiert.
  • Aus EP-A-0718990 ist ein Mach-Zehnder-Interferometer mit einem kodierten Datensignal zur Modulation eines optischen Eingangssignals bekannt, das die Funktionsmerkmale des Präambelteils von Anspruch 1 aufweist.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung für eine optische Modulation und ein Verfahren für eine optische Modulation bereitzustellen, welches das Ausgangssignal eines RZ-kodierten, optischen Signals als ein optisches Übertragungssignal befähigt, eine Verformung bedingt durch XPM zu unterdrücken und die Notwendigkeit für einen optischen Modulator, der eine hohe Frequenzbandbreite aufweist, zu eliminieren.
  • Die Erfindung stellt einen optischen, durch Anspruch 1 definierten Modulator und ein durch Anspruch 13 definiertes Verfahren zur optischen Modulation bereit.
  • Ein NRZI-Code (Non-Return-to-Zero-Inverted) ist ein Code, der in einem Feedback-Schieberegister, das durch ein Generierungs-Polynom X + 1 repräsentiert wird, generiert wurde. Ein RZ-Code (Return-to-Zero) ist ein Code eines Typs, der Impulse sendet, die kürzer als die Bit-Zeitlänge des Codes sind und während der übrigen Zeit auf Null zurückkehren ohne irgendeinen Impuls zu senden.
  • In einem bevorzugten optischen Modulator treibt der Phasenmodulator Licht mit einem NRZI-Code-Treibersignal, um ein NRZI-kodiertes, optisches Signal zu erzeugen, welches dem Intensitätsmodulator zugeführt wird. Der Intensitätsmodulator wird davon abgehalten, ein intensitätsmoduliertes, optisches Signal auszugeben, wenn das phasenmodulierte NRZI-kodierte, optische Signal nicht verändert wird, sodass ein optisches Ausgangsignal des Intensitätsmodulators ein RZ-kodiertes, optisches Signal ist. Damit kann der Intensitätsmodulator ein RZ-kodiertes, optisches Signal als ein optisches Signal ausgeben, das von einem optischen Übertragungspfad gesendet wurde, sodass eine Verformung bedingt durch XPM vermieden wird. Der Phasenmodulator wird durch ein NRZI-kodiertes Treibersignal getrieben, sodass eine Frequenzbandbreite, die für den Phasenmodulator erforderlich ist, nur ungefähr die Hälfte der Bitrate eines Datensignals entsprechend dem Nyquist-Theorem ist. Somit ist es nicht erforderlich, dass der Phasenmodulator eine große Frequenzbandbreite aufweist.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines optischen Modulators entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Mach-Zehnder-Interferometers entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 3 ist eine grafische Darstellung eines Verhältnisses zwischen einer optischen Übertragung und der optischen Frequenz des Mach-Zehnder-Interferometers entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines NRZ/NRZI-Umwandlers entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 5 ist ein Diagramm, das ein Datensignal und ein Ausgangssignal entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 6 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen einem Treibersignal und einem Phasenmodulator, einem optischen Signal des Phasenmodulators, einem ersten optischen Signal, einem zweiten optischen Signal, der Phasendifferenz zwischen dem ersten und zweiten Signal und einem optischen Signal des Mach-Zehnder-Interferometers entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 7 ist eine grafische Darstellung des Spektrums eines optischen Signals des Mach-Zehnder-Interferometers entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 8 seine grafische Darstellung eines Augendiagrammes entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 9 ist eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen einer Modulationsbandbreite und der Verformung der Augenöffnung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines optischen Modulators entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 11 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines Mach-Zehnder-Interferometers entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 12 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines Temperatursteuerschaltkreises entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 13 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines optischen Modulators entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 14 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines optischen Modulators entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines optischen Modulators 100 entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt. Der optische Modulator 100 enthält eine optische Quelle 101, einen Phasenmodulator 102, ein Mach-Zehnder-Interferometer 103, einen optischen Bandpassfilter 104, einen NRZ/NRZI-Umwandler 105 und einen Treiberschaltkreis 106.
  • Die optische Quelle 101 sendet Licht 1 an einen Eingang des Phasenmodulators 102. Die optische Quelle 101 kann z.B. ein Halbleiterlaser mit Schwingungen in einem einzigen longitudinalen Modus sein. Der Phasenmodulator 102 treibt das Licht 1, das von der optischen Quelle 101 empfangen wurde, mit einem NRZI-kodierten Treibersignal 6 zur Phasemodulation. Der Phasenmodulator 102 wird durch das Treibersignal 6 getrieben, das dem Phasenmodulator zur Phasenmodulation von dem Treiberschaltkreis 106 zugeführt wird. Der Phasenmodulator 102 liefert ein NRZI-kodiertes, optisches Signal 7, das aus der Phasenmodulation erhalten wird, an einen Eingang des Mach-Zehnder-Interferometers 103.
  • Das Mach-Zehnder-Interferometer 103 ist ein Intensitätsmodulator zur Modulation der Intensität des phasenmodulierten NRZI-kodierten, optischen Signals 7, das vom Phasenmodulator 102 empfangen wurde. Das Mach-Zehnder-Interferometer 103 spaltet das optische Signal 7, das von dem Phasenmodulator 102 empfangen wurde, in ein erstes optisches Signal und ein zweites optisches Signal auf und kombiniert die ersten und zweiten optischen Signale zur Ausgabe. 2 ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Mach-Zehnder-Interferometers 103 darstellt. Das Mach-Zehnder-Interferometer 103 enthält einen Richtkoppler 103a, einem Richtkoppler 103b, einen optischen Wellenleiter 103c, einen optischen Wellenleiter 103d und eine Phaseneinstellvorrichtung 103f.
  • Der Richtkoppler 103a spaltet das optische Signal 7, das dem Mach-Zehnder-Interferometer 103 zugeführt wurde, in die zwei optischen Wellenleiter 103c und 103d auf. Insbesondere teilt der Richtkoppler 103a das optische Signal 7 in ein erstes optisches Signal, um durch den optischen Wellenleiter 103c zu laufen, und ein zweites optisches Signal, um durch den optischen Wellenleitern 103d zu laufen, auf. Von den beiden optischen Wellenleiter und 103c und 103d ist der optische Wellenleiter 103d um ΔL 103e in seiner Längenausdehnung länger als der optische Wellenleiter 103c.
  • Der Richtkoppler 103b kombiniert die ersten und zweiten optischen Signale, die entsprechend durch die beiden optischen Wellenleiter 103c und 103d übertragen wurden, um ein optisches Signal 11 auszugeben. Wenn die Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten optischen Signalen, die von den beiden optischen Wellenleitern 103c und 103d an dem Richtkoppler 103b geleitet wird, 2kπ + π/2 ist (k eine ganze Zahl), überträgt der Richtkoppler 103b das optische Signal 11 als Ausgangssignal, und wenn die Phasendifferenz 2kπ – π/2 (k eine ganze Zahl) ist, unterbricht der Richtkoppler das optische Ausgangssignal 11, um das Ausgangssignal des Richtkopplers 103b zu eliminieren.
  • Mit der Intensität des Lichtes 1, das von der optischen Quelle 101 an das Mach-Zehnder-Interferometer 103 als A0 eingespeist wird und mit der Intensität des optischen Signals 11 des Mach-Zehnder-Interferometer-103-Ausgangssignal als A kann die Intensität A des optischen Signals 11 des Mach-Zehnder-Interferometer-103-Ausgangssignals durch die folgende Gleichung (1) dargestellt werden:
  • Figure 00080001
  • In der Gleichung (1) ist β = (2·π·f·neef/C0), wobei f die Frequenz der optischen Quelle 110, Co die Lichtgeschwindigkeit, neef den effektiven Brechungsindex des optischen Wellenleiters 103c und 103d bezeichnen.
  • In der Gleichung (1) ist der Wert βΔL + Φ eine Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten Signalen, die von den optischen Wellenleitern 103c und 103d dem Richtkoppler 103b zugeführt werden. Wie oben beschrieben ist ΔL eine Länge, um die der optische Wellenleiter 103d länger ist als der optische Wellenleiter 103c. Theoretisch ist eine Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten optischen Signalen der beiden optischen Wellenleiter 103c und 103d durch βΔL gegeben. Tatsächlich ist aber ΔL nur in der Größenordnung von einigen wenigen Millimetern bis zu wenigen zehn Millimeter. Es ist unmöglich, ΔL in der Größenordnung einer Wellenlänge (Micros) vorzugeben, um eine Phasendifferenz βΔL eines gewünschten Wertes vorzusehen. Kurz gesagt kann ΔL nicht in der Größenordnung einer Wellenlänge vorgegebenen werden (Micron).
  • Aus dem obigen Grund wird der Wert Φ so eingestellt, dass die Phasendifferenz zwischen den ersten und den zweiten Signalen der beiden optischen Wellenleiter 103c und 103d den gewünschten Wert aufweisen. Somit wird die Phasendifferenz praktisch durch βΔL + Φ repräsentiert, wie es oben beschrieben ist. Φ ist deshalb ein Parameter, der einen Anteil der Phasendifferenz repräsentiert, ohne durch ΔL repräsentiert zu sein, das anfangs nicht in der Größenordnung einer Wellenlänge (Microns) dimensioniert werden kann, um die Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten optischen Signalen aus den beiden optischen Wellenleitern 103c und 103d festzulegen.
  • 3 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der optischen Übertragungsfähigkeit und der optischen Frequenz des Mach-Zehnder-Interferometers 103, welches direkt Licht 1 von der optischen Quelle 101 ohne das Eingangssignal des Treibersignal zum Treiben der Phasenmodulation 102 von dem Treiberschaltkreis 106 an den Phasenmodulator 102 empfängt. 3 stellt den voreingestellten Status des Mach-Zehnder-Interferometers 103 dar. Die Ordinate des Graphen in 3 repräsentiert die optische Übertragungsfähigkeit (A/A0) des Mach-Zehnder-Interferometers 103, welche durch die Gleichung 1 bestimmt ist. Die Abszisse repräsentiert die optische Frequenz des Lichtes 1.
  • Weil das Licht 1 der optischen Quelle 101 in 3 direkt in der Mach-Zehnder-Interferometer 103 eingespeist wird, ist die Intensität des Lichtes, das in das Mach-Zehnder-Interferometer 103 eingespeist wird, A0, und die optische Übertragungsfähigkeit ist durch A/A0 repräsentiert. In 3 ist der Abstand zwischen den Werten der optischen Frequenz, bei denen die optische Übertragungsfähigkeit maximiert ist, ein „Freier Spektraler Bereich" (auf den nachfolgend durch "FSR" Bezug genommen wird) des Mach-Zehnder-Interferometers 103. Der FSR kann aus dem Verhältnis in der folgenden Gleichung (2) berechnet werden, und er wird durch die folgende Gleichung (3) dargestellt:
  • Figure 00100001
  • Die Phaseneinstellvorrichtung 103f passt die Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten optischen Signalen, die von den optischen Wellenleitern 103c und 103d an den Richtkoppler 103b geleitet werden, an. Die Anpassung an die Phasendifferenz wird so ausgeführt, dass der Betriebspunkt des Mach-Zehnder-Interferometers 103 so gesetzt ist, dass eine Elimination von Ausgangssignalen bewirkt wird, wenn die Phase des NRZI-kodierten, optischen Signals 7 nicht verändert wird. Wie oben beschrieben ist, überträgt und gibt der Richtkoppler 103b das optische Signal 11, aus, wenn die Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten optischen Signalen von den beiden Wellenleitern 103c und 103d 2kπ – π/2 ist, und er unterbricht das optische Signal 11, um eine Elimination der Ausgangssignale des Richtkopplers 103b zu bewirken, wenn die Phasendifferenz 2kπ – π/2 (k ist ein Integer) ist. Die Phaseneinstellvorrichtung 103f passt so die Phasendifferenz an 2kπ – π/2 (k ist ein Integer) an, wenn die Phase des NRZI-kodierten, optischen Signals 7 nicht verändert wird.
  • Wie oben beschrieben wird die Phasendifferenz durch βΔL + Φ beschrieben, und ΔL ist vorbestimmt. Die Phaseneinstellvorrichtung 103f passt Φ somit als Justierung der Phasendifferenz an. Die Phaseneinstellvorrichtung 103f kann beispielsweise eine Heizung sein, die in der Mitte des optischen Wellenleiters 103d verfügbar ist. Die Heizung als Phaseneinstellvorrichtung 103f stellt die Temperatur des optischen Wellenleiters 103d ein, um die Länge des optischen Wellenleiters 103d zu expandieren oder zu kontrahieren, um Φ für die Anpassung der Phasendifferenz zu justieren.
  • Der NRZ/NRZI-Umwandler 105 ist ein elektrischer Schaltkreis zur Umwandlung eines NRZ-kodierten Datensignals 2, das von dem optischen Modulator 100 zugeführt wird, in ein NRZI-kodiertes Ausgangssignal 5. Ein NRZ-Code (Non-Return-to-Zero) ist ein Code vom Typ, der fortlaufend während seiner Zeitdauer Impulse sendet, ohne auf Null Volt zurückzukehren. Der NRZ/NRZI-Umwandler 105 benutzt ein Taktsignal 3, das dem NRZ/NRZI-Umwandler 105 zu Code-Umwandlung bereitgestellt wird.
  • 4 ist ein Diagramm, das die Konfiguration des NRZ/NRZI-Umwandlers 105 darstellt. Der NRZ/NRZI-Umwandler 105 enthält ein Exklusiv-Oder-Schaltkreis (nachfolgend als „EX-OR-Schaltkreis" bezeichnet) 105a und einen 1-Bit-Verzögerungsschaltkreis 105b. Der 1-Bit-Verzögerungsschaltkreis 105b verzögert das Ausgangssignal 5 von dem NRZ-NRZI-Umwandler 105 um 1 Bit. Der 1-Bit-Verzögerungsschaltkreis 105b kann z.B. durch ein Flip-Flop-Schaltkreis unter Nutzung des Taktsignals 3 als Zeitgebersignal implementiert sein. In diesem Ausführungsbeispiel ist der anfängliche Wert des 1-Bit-Verzögerungsschaltkreis 105b Null. Der 1-Bit-Verzögerungsschaltkreis 105b stellt ein um ein Bit verzögerte Signal 4 des Ausgangssignals 5 des NRZ/NRZI-Umwandlers 105 verzögert um ein Bit an einen Eingang des EX-OR-Schaltkreises 105a bereit.
  • Der EX-OR-Schaltkreis 105a führt eine Exklusiv-ODER-Operation auf dem Datensignal 2, das von dem optischen Modulator 105 geliefert wurde, und auf dem um ein Bit verzögerten Signal 4 des Ausgangssignals 5 von dem NRZ/NRZI-Umwandler 105, das um ein Bit verzögert ist, aus. Das Ergebnis der Operation ist das Ausgangssignal 5 des NRZ/NRZI-Umwandlers 105. Der EX-OR- Schaltkreis 105a gibt „0" als Operationsergebnis aus, wenn das Datensignal 2 und das um ein Bit verzögerte Signal 4 den gleichen Wert haben, und gibt „1" aus, wenn die Signale 2 und 4 unterschiedliche Werte haben. Weil – wie oben beschriebene – der anfängliche Wert des 1-Bit-Verzögerungschaltkreises 105b „0" ist, führt der EX-OR-Schaltkreis 105a zuerst eine Exklusiv-ODER-Operation auf dem anfänglichen Wert „0" und dem Datensignal 2 aus (wenn bisher kein Ausgangssignal 5 gesendet wurde).
  • 5 ist ein Diagramm, welches das Datensignal 2, das in den NRZ/NRZI-Umwandler 105 eingespeist wird, und das Ausgangssignal 5 des NRZ/NRZI-Umwandlers 105 darstellt. In diesem Ausführungsbeispiel wird als Datensignal 2 ein Bitstring „01011001" genutzt. Wenn das Datensignal 2 dem NRZ/NRZI-Umwandler 105 zugeführt wird, erhält man einen NRZI-kodierten Bitstring "01101110" als Ausgangssignal 5. Mit dem Bitstring des an den NRZ/NRZI-Umwandler 105 als x(n) gelieferten Datensignals 2 und dem Bitstring des NRZ/NRZI-Umwandlers 105 als y(n) ausgegebenen Ausgangssignals 5 kann die Operation, die durch den NRZ/NRZI-Umwandler 105 ausgeführte wird, durch die folgende Gleichung (4) dargestellt werden: Y(n) = [y(n – 1) + x(n)] (4)
  • Die Berechnung der Gleichung (4) wird durch eine mod-2-Operation ausgeführt. Eine mod-2-Operation ist eine Operation basierend auf 0 + 0 = 0, 1 + 0 = 1, 0 + 1 = 1 und 1 + 1 = 0.
  • Das von dem Treiberschaltkreis 106 ausgegebene Treibersignal 6 treibt den Phasenmodulator 102. Der Treiberschaltkreis 106 ist ein elektrischer Schaltkreis zur Verstärkung eines elektrischen Signals, welches von dem NRZ/NRZI-Umwandler 105 empfangen wurde, das heißt, dass es das NRZI-kodierte Ausgangssignal 5 ist. Der Treiberschaltkreis 106 treibt den Phasenmodulator 102 mit dem NRZI-kodierten Treibersignal 6 des verstärkten Ausgangssignals 5. Wie oben beschrieben moduliert der von dem Treibersignal 6 getriebene Phasenmodulator 102 das Licht 1, welches von optischen Quelle 101 empfangen wurde, um das optische Signal 7 auszugeben. Das durch die Modulation am Phasenmodulator 102 erhaltene optische Signal 7 kann durch die folgende Gleichung (5) dargestellt werden:
  • Figure 00130001
  • In der Gleichung (5) ist V eine Treiberspannung des Phasenmodulators 102, Vπ ist eine Halbwellenlängenspannung des Phasenmodulators 102, Φ0 ist eine anfängliche Phase, und t ist die Zeit. Der Treiberschaltkreis 106 ist nicht notwendigerweise zur Ausgabe eines maximalen Vπ erforderlich.
  • Der Phasenmodulator 102 wird somit durch das NRZI-kodierte Treibersignal 6 getrieben. Der Treiberschaltkreis 106 zum Treiben des Phasenmodulators 102 verstärkt das NRZI-kodierte Ausgangssignal 5. Der NRZ/NRZI-Umwandler 105 gibt das NRZI-kodierte Ausgangssignal 5 aus. Somit ist die allgemeine Frequenzbandbreite, die für die Kombination des Phasenmodulators 102, des Treiberschaltkreises 106 und des NRZ/NRZI-Umwandlers 105 nur B/2 Hertz (Hz), wobei B die Bitrate des Datensignals 2 (b/s) des Nyquist-Theorems ist. Um das RZ-kodierte, optische Signal 11 von beispielsweise einer Bitrate von 40 GBit/Sekunde zu erhalten, ist die für den Phasenmodulator 102 erforderliche Frequenzbandbreite nur ungefähr 20 GHz.
  • Deshalb braucht der Phasenmodulator 102 keine große Frequenzbandbreite aufzuweisen, und er braucht auch keine hohe Modulationsspannung. Weil der Phasenmodulator 102 keine hohe Frequenzbandbreite benötigt, besteht keine Notwendigkeit für den Treiberschaltkreis 106 zum Treiben des Phasenmodulators 102 sowohl eine hohe Geschwindigkeit als auch einen Hochvoltausgang aufzuweisen. Dieses eliminiert das Problem der Schwierigkeit bei der Konfiguration eines Hochgeschwindigkeits-, Hochvoltausgangstreiberschaltkreises in Bezug auf eine Durchbruchspannung.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 6 ein Verfahren zur Modulation des Lichtes 1, das von der optischen Quelle 101 eingespeist wird, und das den Treiberschaltkreis 106, den Phasenmodulator 102 und das Mach-Zehnder-Interferometer 103 nutzt, beschrieben. 6 ist ein Diagramm, das Folgendes darstellt: die Verhältnisse zwischen dem Treibersignal 6 des Treiberschaltkreises 106 zum Treiben des Phasenmodulators 102, der Phase des phasenmodulierten, optischen Signals 7, welches von dem Phasenmodulator 2 ausgegeben wird, der Phase der ersten und zweiten optischen Signale 8 und 9, die direkt bevor sie von den beiden optischen Wellenleiter und 103c und 103d innerhalb des Mach-Zehnder-Interferometers 103 dem Richtkoppler 103 zugeführt werden, das heißt, die von dem optischen Wellenleiter 103c und 103d ausgegebenen Phasen der ersten und zweiten optischen Signale 8 und 9, der Phasendifferenz 10 zwischen den ersten und zweiten optischen Signalen 8 und 9 und der Intensität des vom Mach-Zehnder-Interferometers 103 ausgegeben Intensität des optischen Signals 11.
  • Unter Bezugnahme auf 6 und zur Erleichterung der Beschreibung wird die FSR des Mach-Zehnder-Interferometers 103 auf das Inverse 1/T von dem 1-Bit-Zeitfenster T des von dem NRZ/NRZI-Umwandler 105 gelieferten optischen Signals 2 gesetzt. Die Wellenform des Treibersignals 6 zum Treiben des Phrasenmodulators 102 ist eine Dreieckswellenform. Die Zeitdifferenz zwischen der Ausgabe des optischen Signals 7 des Phasenmodulators 102 und der Ausgabe des optischen Signals 11 des Mach-Zehnder-Interferometers 103 ist 0. Insbesondere – wie in 6 dargestellt – wird angenommen, dass die optischen Signale 7 und 11 innerhalb des gleichen Zeitfensters ausgesandt werden. Tatsächlich gibt es eine Verzögerung um eine Zeitperiode während der das optische Signal 7 durch das Mach-Zehnder-Interferometer 103 übertragen wird und den gleichen Zeitfensterausgangswerten, die nicht stattfinden, wie es in 6 dargestellt ist. Als Bitstring des von dem NRZ/NRZI-Umwandlers 105 ausgegebenen Signals 5 wird hier "01101110" – wie in 5 gezeigt -genutzt.
  • Die Wellenform des in 6 dargestellten Treibersignals 6 ist eine Signalwellenform zum Treiben des Phasenmodulators 102. Das Treibersignal 6 ist ein NRZI-kodiertes, elektrisches Signal des verstärkten Ausgangssignals 5. Wie oben beschrieben wird angenommen, dass die Wellenform des Treibersignals 6 eine dreieckige Wellenform aufweist, die ihre Spannung in Rampen variiert. Das bedeutet, dass die Wellenformspannung linear von dem Code „0" zu „1" ansteigt und streng linear von dem Code „1" auf „0" abfällt. Hier beschreibt eine „0" eine Spannung Null und eine „1" die Halbwellenlängenspannung Vπ des Phasenmodulators 102.
  • Die Wellenform des in 6 dargestellten optischen Signals 7 ist die Wellenform der Phase des phasenmodulierten, optischen Signals 7, das von dem Phasenmodulator 102 ausgegeben wird. Die Wellenform des optischen Signals 7 wird durch das Treiben des Lichtes 1 mit dem Treibersignal 6 erhalten, wobei das Licht von der optischen Quelle 101 dem Phasenmodulator 102 zugeführt wird, wie es in 6 dargestellt ist. Diese Wellenformbild repräsentiert die Phase des optischen Signals 7, welches durch die obige Gleichung (5) dargestellt wird. Hier wird angenommen, dass die anfängliche Phase Φ0 in Gleichung (5) zur Vereinfachung der Beschreibung Null ist. Wie in 6 dargestellt ist, ändert sich die Phase des optischen Signals 7 von Phase 0 bis π oder von π auf o in einer Sinuskurve.
  • Die Wellenformen der ersten und zweiten optischen Signale 8 und 9 – dargestellt in 6 – repräsentieren die Phasen der ersten und zweiten optischen Signale 8 und 9 des Ausgangswertes der beiden optischen Wellenleiter 103c und 103d des Mach-Zehnder-Interferometers 103 entsprechend. Die ersten und zweiten optischen Signale 8 und 9 werden durch Aufteilung des optischen Signals 7, das von dem Phasenmodulator 102 empfangen wurde, erhalten, wie es in 6 dargestellt ist. Das in 6 dargestellt optische Signal 9 des optischen Wellenleiters 103d ist um ein Zeitfenster verglichen mit dem ersten optischen Signal 8 verzögert, welches von dem optischen Wellenleiter 103c ausgegeben wurde. Mit anderen Worten ist das von dem optischen Wellenleiter 103d ausgegebene, optische Signal um ein Bit verzögert, wenn man es mit dem von dem optischen Wellenleiter 103c ausgegebenen optischen Signal 8 vergleicht.
  • Die Phase des ersten optischen Signals 8, das von dem optischen Wellenleiter 103c ausgegeben wird, hat die gleiche Phase wie das optische Signal 7 und variiert zwischen 0 und π. Die Phase des zweiten optischen Signals 9, das von dem optischen Wellenleiter 103d ausgegeben wird, variiert zwischen π/2 und 3π/2, wie es in 6 dargestellt ist. Dieses liegt daran, dass die Phaseneinstellvorrichtung 103f den oben beschriebenen Wert Φ justiert, sodass die Phase des zweiten optischen Signals 9 des Ausgangs des optischen Wellenleiters 103d zwischen π/2 und 3π/2 variiert. Das erste optische Signale 8 ist so eingestellt, das es die gleiche Phase wie das optische Signal 7 hat, sodass es zwischen Null und π variiert, und der Wert Φ ist derart eingestellt, um zu bewirken, dass die Phase des zweiten optischen Signals 9 zwischen π/2 und 3π/2 für die Einstellung der Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten optischen Signalen 8 und 9 variiert. Die Phase des ersten Bits des zweiten optischen Signals 9 des optischen Wellenleiters 103d des Mach-Zehnder-Interferometer-103-Ausgangssignals wird als π/2 angenommen.
  • Die Phasendifferenz 10 des optischen Signals, das in 6 dargestellt ist, ist die Phasendifferenz zwischen den ersten optischen Signalen 8 des optischen Wellenleiter-103c- Ausgangssignals und dem zweiten optischen Signal 9, das von dem optischen Wellenleiter 103d ausgegeben wird. Genauer gesagt ist die Phasendifferenz 10 eine Wellenform, die die Phasendifferenz zwischen den ersten optischen Signalen 8 und 9 repräsentiert, die von den beiden optischen Wellenleitern 103c und 103d dem Richtkoppler 103b des Mach-Zehnder-Interferometers 103 zugeführt werden. Wie in 6 dargestellt reicht der Wert der Phasendifferenz 10 von +π/2 bis –3π/2 mit –π/2 als Zentralwert. Wie es oben beschrieben ist, ist die Phase des optischen Signals 8 so eingestellt, dass sie zwischen Phase 0 und π variiert, die Phase des zweiten optischen Signals ist so eingestellt, dass sie zwischen π/2 und 3π/2 variiert, und das optische Signal 9 ist verglichen mit dem optischen Signal 8 um ein Bit verzögert, sodass die Phasendifferenz 10 zwischen den ersten und zweiten optischen Signalen 8 und 9 auf –π/2 eingestehen ist, wenn die Phase des NRZI-kodierten, optischen Signals 7 sich nicht verändert. Wenn sich insbesondere die Phase des NRZI-kodierten, optischen Signals beispielsweise bei der Aufeinanderfolge von "1," nicht verändert, ist die Phasendifferenz 10 auf –π/2 eingestellt.
  • Die Wellenform des optischen Signals 11, das in 6 dargestellt ist, ist eine Wellenform, die die Intensität des optischen Signals 11, das von dem Mach-Zehnder-Interferometer 103 ausgegeben wird, repräsentiert. Die Intensität des optischen Signals 11, das von dem Mach-Zehnder-Interferometer 103 ausgegeben wird, wird aus der Gleichung (1) abgeleitet. Das bedeutet im Ergebnis, dass, wenn die Phasendifferenz 10 zwischen den ersten und zweiten optischen Signalen 8 und 9 – π/2 ist, das optische Signal 11 des Mach-Zehnder-Interferometers 103 unterbrochen wird und das Ausgangssignal des optischen Signals 11 0 ist (ausgelöscht). Wenn die Phasendifferenz 10 +π/2 oder –3π/2 ist, überträgt das Mach-Zehnder-Interferometer 103 das optische Signal 11, und der Ausgangswert des optischen Signals 11 ist 1 (Ausgabe). Das heißt, dass die Wellenform des optischen Signals 11 des Mach- Zehnder-Interferometers-103-Ausgangswertes dergestalt ist, wie es in 6 dargestellt ist.
  • Hier wird die Phase des NRZI-kodierten, optischen Signals 7, das von dem Phasenmodulator 102 des Mach-Zehnder-Interferometers 103 zugeführt ist, mit dem optischen Signal 11, das von dem Mach-Zehnder-Interferometer 103 ausgegeben wird, verglichen. Wenn beispielsweise die Phase des NRZI-kodierten, optischen Signals 7 sich bei der Aufeinanderfolge von „1," nicht ändert, ist der Ausgangswert des optischen Signals 11 „0" und wird ausgelöscht. Wenn sich das optische Signal 7 von „0" auf „1" oder von „1" auf „0," ändert, ist der Ausgangswert des optischen Signals 11 „1" und wird übertragen.
  • Das bedeutet, dass bei einer Einstellung der Phasendifferenz 10 zwischen den ersten und zweiten optischen Signalen 8 und 9 von –π/2, wenn die Phase des NRZI-kodierten, optischen Signals 7 sich nicht verändert, eine Einstellung des Betriebspunktes des Mach-Zehnder-Interferometers 103 ermöglichst wird, sodass der Ausgangswert des Mach-Zehnder-Interferometers 103 ausgelöscht wird, wenn sich die Phase des NRZI-kodierten, optischen Signals 7 nicht verändert. Somit kann der Betriebspunkt des Mach-Zehnder-Interferometers 103 leicht unter Zuhilfenahme der Phaseneinstellvorrichtung des optischen Wellenleiters 103d zur Einstellung der Phasendifferenz 10 eingestellt werden.
  • Der Grund, warum das erste Bit des optischen Signals 11, den das Mach-Zehnder-Interferometer 103 ausgibt, das heißt, der Kopf des Bitstrom des optischen Signal 11, „0" ist, liegt darin, dass die Phase des zweiten optischen Signals 9, das von dem optischen Wellenleiter 103d des Mach-Zehnder-Interferometers 103 ausgegeben wird, als π/2 angenommen wird. Das zweite optische Signal 9, das der optische Wellenleiter 103d des Mach-Zehnder-Interferometers 103 ausgibt, ist um ein Bit gegenüber dem ersten optischen Signal 8, das von dem optischen Wellenleitern 103c ausgegeben wird, zögert. Somit kann das erste Bit des optischen Signals 9 3π/2 an Stelle von π/2 sein. In diesem Fall ist das erste Bit des optischen Signals 11, den das Mach-Zehnder-Interferometer 103 ausgibt, gleich „1".
  • Das bedeutet, dass die Einstellung des Betriebspunktes des Mach-Zehnder-Interferometers 103, sodass der Ausgangswert des Mach-Zehnder-Interferometers 103 ausgelöscht wird, wenn das NRZI-kodierte, optische Signal sie nicht verändert, bewirkt, dass eine RZ-kodierte Wellenform des optischen Signals 11 von dem Mach-Zehnder-Interferometer 103 mit einem Bitstrom von "01011001" ausgegeben wird, wie es in 6 dargestellt ist. Dieser Bitstrom ist der gleiche wie der Bitstrom des NRZ-kodierten Datensignals 2 bevor er einer Code-Umwandlung durch den NRZ/NRZI-Umwandler 105 – wie in 5 dargestellt – unterzogen wurde. Der optische Modulator 100 enthält somit das RZ-kodierte, optische Signal 11 von dem NRZ-kodierten Datensignal 2, das von dem optischen Modulator 100 ohne eine Veränderung des Bitstrom des Datensignals 2 zugeführt wird. Der optische Modulator 100 gibt das RZ-kodierte, optische Signal aus, wodurch eine Abschwächung durch XPM unterdrückt wird.
  • In der obigen Beschreibung wird entsprechend 6 die FSR des Mach-Zehnder-Interferometers 103 auf das Inverse von 1/T des 1-Bit-Zeitfensters T des Datensignals 2, das von dem NRZ/NRZI-Umwandler 105 geliefert wird, festgesetzt, und das zweite optische Signal 9 ist um ein Bit gegenüber dem ersten optischen Signal 8 aus Gründen der Einfachheit der Beschreibung verzögert. Die Verzögerung des zweiten optischen Signals 9 gegenüber dem ersten optischen Signal 8 ist nicht auf Bit begrenzt. Die Verzögerung des zweiten optischen Signals 9 gegenüber dem ersten optischen Signal 8 sollte ein Bit nicht überschreiten. Wenn das Mach-Zehnder-Interferometer 103 das zweite optische Signal 9 um weniger als 1 Bit verglichen mit dem ersten optischen Signal 8 verzögert, wird das Interferenzrauschen des optisch Ausgangssignals 11 geringer sein als im Fall einer 1-Bit-Verzögerung.
  • Das Mach-Zehnder-Interferometer 103 gibt dann das optische Signal 11 an einen Eingang des optischen Bandpassfilters 104 aus. Der optischen Bandpassfilter 104 verengt das optische Signal 11 spektral, welches von dem Mach-Zehnder-Interferometer 103 empfangen wurde. Die Einfügen des optischen Bandpassfilters 104 im Anschluss an das Mach-Zehnder-Interferometer 103 erlaubt ein Kompaktmachen der Wellenlänge des optischen Signals 11, wodurch im Wesentlichen Effekte der chromatischen Dispersion einer optischen Faser vermieden werden. Wenn der optische Modulator 100 als ein optischer Modulator für ein Wellenlängeteilungsmultiplexsystem genutzt wird, verhindert der optische Bandpassfilter 104 eine Einflussnahme auf benachbarte Wellenlängenkanäle. Der optischen Bandpassfilter 104 kann ein dielektrischer Mehrlagenfilter, ein Glasfaser-Bragg-Gitter-Filter, ein zirkularer Gitterfilter oder ein Farby-Perot-Interferometer sein.
  • Wenn der optische Modulator 100 als optischer Modulator für Wellenlängenteilungsmultiplexsysteme genutzt wird, kann ein Multiplexer (worauf im Folgenden durch "MUX" Bezug genommen wird) als der optischen Bandpassfilter 104 genutzt werden. Das liegt daran, dass ein Wellenlängen multiplexender MUX Bandpassfiltercharakteristiken aufweist, die genutzt werden können. Damit wird das optische Signal 11, das von dem Mach-Zehnder-Interferometer 103 ausgegeben wird, direkt an den Eingang des Wellenlängen multiplexenden MUX gegeben, wodurch die Notwendigkeit entfällt, dem optischen Modulator 100 ein Bandpassfilter bereitzustellen.
  • In Folgendem werden Simulationen, die die Erfinder durchgeführt haben, beschrieben.
  • Simulation 1
  • In einer durchgeführten Simulation wird eine 64-Bit-Folge "101001001010101000010010110111001000101011010111110011011010 010" als optisches Signal 2 in den optischen Modulator 100 eingespeist. Für die Parameter der Simulation gilt, dass die Bitrate des NRZ-kodierten Datensignals 2 auf 40 GBit/sec gesetzt ist, der Grad der Modulation des Phasenmodulators 102 auf 50% festgesetzt ist (getrieben auf Vπ/2), und die FSR des Mach-Zehnder-Interferometers 103 ist auf 40 GHz festgesetzt. 7 ist eine grafische Darstellung, die das Spektrum des optischen Signals 11 des Mach-Zehnder-Interferometer-103-Ausgangssignals als Ergebnis der Simulation darstellt. Die Ordinate des in 7 dargestellten Graphen repräsentiert das Ausgangssignal (dBm) des optischen Signals 11, und die Abszisse weist auf die optische Frequenz (GHz) hin. Der Zentralwert 0 der Abszisse stellt 193,4 THz dar.
  • Wie in 7 dargestellt, zeigt das Spektrum des optischen Signals 11, das von dem Mach-Zehnder-Interferometer 103 dem Bandpassfilter 104 zugeführt wird, die Existenz eines oberen Seitenbandes und eines unteren Seitenbandes. Das optische Signal 11 hat eine unterdrückte, optische Trägerwelle (optischer Träger). Der optische Modulator 100 liefert das RZ-kodierte, optische Signal 11 mit einem unterdrückten Träger. Ein Modulationsschema zum Erhalt eines solchen Trägers unterdrückten, RZ-kodierten, optischen Signals wird als CS-RZ-Schema bezeichnet (Carrier-Suppressed Return-to-Zero). Das CS-RZ-Modulationsschema erzeugt den Effekt einer reduzierten Empfindlichkeit gegenüber Effekten nichtlinearer, optischer Effekte des Empfängers, auch dann, wenn eine hohe optische Leistung in die optische Faser eingespeist wird.
  • Konventionelle optische Modulatoren, die das CS-RZ-Modulationsschema adaptieren, enthalten ein solches mit zwei Mach-Zehnder-Intensitätsmodulatoren, die in Serie geschaltet sind. Die konventionelle Vorrichtung erhält zuerst ein NRZ-kodiertes, optisches Signal durch einen Aufwärts-Mach- Zehnder-Intensitätsmodulator. Die konventionelle Vorrichtung treibt dann ein Abwärts-Mach-Zehnder-Intensitätsmodulator mit einem Taktsignal einer Frequenz, das der halben Bitrate eines Datensignals entspricht. Dann legt bei der konventionelle Vorrichtung den Betriebspunkt des Mach-Zehnder-Intensitätsmodulators fest, um kein optisches Signal auszugeben, wenn die Treiberspannung 0 ist. Die konventionelle Vorrichtung treibt den Aufwärts-Mach-Zehnder-Intensitätsmodulator, wenn die optischen Übertragungscharakteristiken des Mach-Zehnder-Intensitätsmodulators einer quadratischen Funktion folgen, um ein Träger unterdrücktes, RZ-kodierte, optisches Signal zu erhalten. Konventionelle Vorrichtungen erfordern eine strikte Übereinstimmung zwischen den Phasen der beiden Mach-Zehnder-Intensitätsmodulatoren und benötigen zwei Mach-Zehnder-Intensitätsmodulatoren, woraus sich eine komplizierte Konfiguration ergibt. Der optische Modulator 100 hingegen implementiert das CS-RZ-Modulationsschema mit einer einfachen Konfiguration und der Kombinationen des Phasenmodulators 102 und des Mach-Zehnder-Interferometers 103. Der optische Phasenmodulator 100 erreicht leicht den Effekt, die durch nichtlineare optische Effekte bedingte Empfindlichkeitsabnahme des Empfängers auch dann zu reduzieren, wenn eine hohe optische Leistung in die optische eingespeist wird.
  • Simulation 2
  • In einer anderen Simulation wird ein Super-Gauss-Biquadraticher-Filter als Bandpassfilter 104 genutzt, und ein optisches Signal, das durch den optischen Bandpassfilter 104 ausgegeben wird, wird in ein elektrisches Signal zur Anzeige eines Augendiagrammes umgewandelt. Die volle Breite bei halbem Wert des Super-Gauss-Biquadratischen-Filters ist auf 80 GHz festgesetzt. Der Super-Gauss-Biquadratische-Filter bewirkt eine Übereinstimmung der Zentralfrequenz des optischen Bandpassfilters 104 mit der Schwingungswellenlänge der optischen Quelle 101 und stimmt im Wesentlichen mit der Frequenz des Lichtes 1 überein, das die optische Quelle 101 aussendet, und überträgt beide modulierten Spektralseitenbänder. 8 ist eine grafische Darstellung eines Augendiagrammes, das sich aus der Simulation ergibt. Die Ordinate in 8 ist eine beliebige Achse und die Abszisse ist die Zeit (ps).
  • Wie in 8 dargestellt erzeugt der optische Modulator 100 ein normales Augendiagramm und ein im Wesentlichen RZ-kodiertes, elektrisches Signal auch nach der spektralen Einengung durch den optischen Bandpassfilter 104. Die Zentralfrequenz des optischen Bandpassfilters 104 stimmt im Wesentlichen mit der Frequenz des Lichtes 1 überein, das die optische Quelle 101 aussendet, und beide modulierten, spektralen Seitenbänder (obere und untere Seite) werden übertragen, sodass der optische Modulator eine Modulation eines Doppelseitenbandschemas erreicht (nachfolgend als "DSB-Schema" bezeichnet). Die Modulation des DSB-Schemas hat einen Vorteil bei der unterstützten Demodulation.
  • Simulation 3
  • Jetzt wird ein Vergleich bezüglich einer erforderlichen Frequenzbandbreite angestellt zwischen einem konventionellen optischen Modulationsverfahren, welches einem konventionellen, optischen Modulator nutzt, welcher einen NRZ-RZ-Umwandler einsetzt, um direkt ein RZ-kodiertes, optisches Signal mit einer Treiberschaltung zu erhalten, und einem optischen Intensitätsmodulator, der mit einem RZ-Code betrieben wird, wobei das optische Modulationsverfahren, das den optischen Modulator 100 entsprechend der vorliegenden Erfindung nutzt, das RZ-kodierte, optische Signal 11 mit dem NRZ-NRZI-Umwandler 105, der Treiberschaltung 106, dem Phasenmodulator 102 und dem Mach-Zehnder-Interferometer 103 erhält. Zu diesem Zweck wird die Beziehung zwischen einer allgemeinen Modulationsbandbreite (allgemeine Frequenzbandbreite) des optischen Intensitätsmodulators und der Treiberschaltung des konventionellen, optischen Modulators und der Augenöffnung am Empfänger und das Verhältnis zwischen einer allgemeinen Modulationsbandbreite (allgemeine Frequenzbandbreite) des Phasenmodulators 102 und der Treiberschaltung 106 der vorliegenden Erfindung und der Augenöffnung am Empfänger simuliert.
  • 9 ist eine grafische Darstellung, die als Ergebnis der Simulation das Verhältnis zwischen der Modulationsbandbreite und der Abnahme der Augenöffnung darstellt. In der grafischen Darstellung der 9 repräsentiert die Abszisse eine normalisierte Modulationsbandbreite f/B mit einer allgemeinen Modulationsbandbreite (um 3 dB reduzierte Frequenz) f geteilt durch die Bitrate B des Datensignals 2. Mit der Augenöffnung am Empfänger, mit f/B = 1 als Referenz (0 dB), repräsentiert die Ordinate die Abschwächung der Augenöffnung gegenüber der Referenz. Das Wort "Augenöffnung" beschreibt das Verhältnis der Differenz in Werten zwischen den maximalen und minimalen Werten einer Ausgangssignalwellenform und dem Maximalwert der Augenöffnung des Augendiagrammes.
  • Wie in 9 dargestellt ist, wird in dem optischen Modulationsverfahren, das den optischen Modulator 100 entsprechend dieses Ausführungsbeispiels nutzt, die allgemeine Frequenzbandbreite (um 3 dB reduzierte Frequenz) des Phasenmodulators 102 und des Treiberschaltkreises 106 eine Frequenz benötigt, die ungefähr der Hälfte der Bitrate des Datensignals 2 entspricht. Bei dem konventionellen, optischen Modulationsverfahren, das den konventionellen, optischen Modulator nutzt, wird eine allgemeine Modulationsbandbreite (um 3 dB reduzierte Frequenz) benötigt, die ungefähr gleich der Bitrate des Datensignals 2 ist.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • 10 ist ein Blockschaltbild, das die Konfiguration eines optischen Modulators 200 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt. Der optischen Modulator 200 enthält eine optische Quelle 201, einen Phasenmodulator 202, ein Mach-Zehnder-Interferometer 203, einen optischen Bandpassfilter 204, einen NRZ-NAZI-Umwandler 205, eine Treiberschaltung 206, einen O/E-Umwandler 207 und einen Temperatursteuerschaltkreis 208. In 10 sind die optische Quelle 201, der Phasenmodulator 202, der optischen Bandpassfilter 204, der NRZ-NAZI-Umwandler 205 und die Treiberschaltung 206 im Wesentlichen identisch zu der optischen Quelle 101, dem Phasenmodulator 102, dem optischen Bandpassfilter 104, dem NRZ-NAZI-Umwandler 105 und der Treiberschaltung 106 des optischen Modulators 100, wie er in 1 dargestellt ist, und wird hier nicht weiter beschrieben.
  • 11 ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Mach-Zehnder-Interferometers 203 darstellt. Das Mach-Zehnder-Interferometer 203 enthält Richtkoppler 203a und 203b, optische Wellenleiter 203c und 203d, erste und zweite Ausgangsports 203f und 203g. Der Richtkoppler 203a und der optische Wellenleiter 203c sind im Wesentlichen identisch zu dem Richtkoppler 103a und dem optischen Wellenleiter 103c des Mach-Zehnder-Interferometers 103, wie es in 2 dargestellt ist, und wird hier nicht weiter beschrieben.
  • Der optische Wellenleiter 203d ist um ΔL 203e länger als der optische Wellenleiter 203c. Der Richtkoppler 203b ist an den ersten und zweiten Ausgangsport 203f und 203g angeschlossen und liefert dorthin optische Signale. Der Richtkoppler 203b kombiniert erste und zweite optische Signale 8 und 9, die durch die beiden optischen Wellenleiter 203c und 203d übertragen wurden, und liefert ein kombiniertes, optisches Signal 11 an den ersten Ausgangsport 203f. Der Richtkoppler 203b versorgt den zweiten optischen Ausgangsport 203g mit einem optischen Signal 12, das komplementär zum optischen Signals 11 ist, das an dem ersten Ausgangsport 203f anliegt.
  • Der erste Ausgangsport 203f gibt ein optisches Signal 11 der kombinierten ersten und zweiten optischen Signale 8 und 9 aus bzw. überträgt es durch die optischen Wellenleiter 203c und 203d. Das optische Signal 11 ist identisch zum optischen Signal 11, welches von dem Mach-Zehnder-Interferometer 103 ausgegeben wird, wie es anhand der Ausgangssignale in 2 dargestellt ist, und eine Bitfolge von "01011001" aufweist. Der zweite Ausgangsport 203g gibt das optische Signal 12 aus, welches komplementär zum optischen Signal 11 ist, das der erste Ausgangsport 203f ausgibt. Das optische Signal 12 steht zum optischen Signal 11 in einem komplementären Verhältnis. Der Temperatursteuerschaltkreis 208 nutzt das optische Signal 12 zur Kontrolle der Temperatur des Mach-Zehnder-Interferometers 203.
  • Die Summe der Leistungen der optischen Signale 11 und 12, die entsprechend von dem ersten und dem zweiten Ausgangsport ausgegeben werden, ist immer konstant. Der erste Ausgangsport 203f liefert ein optisches Signal 11 an den optischen Bandpassfilter 204. Der zweite Ausgangsport 203g liefert das optische Signal 12 an den O/E-Umwandler 207. Weil das Mach-Zehnder-Interferometer 203 einen ersten und einen zweiten Ausgangsport 203f und 203g enthält, gibt der erste Ausgangsport 203f das optische Signal 11 aus, und gibt der zweite Ausgangsport 203g das optische Signal 12 aus, welches für die Temperatursteuerung des Mach-Zehnder-Interferometers 203 genutzt wird. Der O/E-Umwandler wandelt das optische Signal 12, das von dem zweiten Ausgangsport 203g empfangen wurde, in ein elektrisches Signal 13 um. Der O/E-Umwandler 207 liefert das resultierende, elektrische Signal 13 an den Temperatursteuerschaltkreis 208.
  • Der Temperatursteuerschaltkreis 208 erzeugt unter Nutzung des elektrischen Signals 13 ein Temperatursteuersignal 16. Der Temperatursteuerschaltkreis 208 liefert das Temperatursteuersignal 16 an das Mach-Zehnder-Interferometer 203, um die Temperatur des gesamten Mach-Zehnder-Interferometers 203 zu steuern. Die Nutzung der Temperatur des Mach-Zehnder-Interferometers 203 durch den Temperatursteuerschaltkreis 208 ermöglicht die Justierung des oben beschriebenen Φ. Wie oben beschrieben wird die Phasendifferenz 10 zwischen den ersten und zweiten optischen Signalen 8 und 9 der optischen Wellenleiter 203c und 203d durch βΔL + Φ dargestellt, und ΔL wird vorher festgelegt. Der Temperatursteuerschaltkreis 208 ist somit eine Temperatursteuerung zur Steuerung der Temperatur des Mach-Zehnder-Interferometers 203, wodurch Φ und somit die Phasendifferenz 10 justiert wird.
  • Der Temperatursteuerschaltkreis 208 regelt die Phasendifferenz 10, stellt den Betriebspunkt des Mach-Zehnder-Interferometers 203 ein, sodass der Ausgang des optischen Signals 11, den der erste Ausgangsports 203f ausgibt, eliminiert wird, wenn die Phase des NRZI-kodierten, optischen Signals 7 sich nicht ändert. Wie oben beschrieben überträgt der Richtkoppler 203b das optische Signal 11, um das optische Signal 11 an den ersten Ausgangsport 203 auszugeben, wenn die Phasendifferenz zwischen den ersten und den zweiten optischen Signalen 8 und 9 der optischen Wellenleiter 203c und 203d 2kπ + π/2 (K ist ein Integer) beträgt, und er unterbricht das optische Signal 11, sodass der Ausgang des ersten optischen Ausgangsports 203f eliminiert wird, wenn die Phasendifferenz 2kπ – π/2 (k ist ein Integer) ist.
  • Der Temperatursteuerschaltkreis 208 steuert die Temperatur des Mach-Zehnder-Interferometers 203, wobei Φ geregelt wird, um eine Phasendifferenz von 2kπ – π/2 (k ist ein Integer) zu liefern, wenn sich die Phase des NRZI-kodierten, optischen Signals 7 nicht ändert. Die Bereitstellung des Temperatursteuerschaltkreises 208, um die Phasendifferenz zu regeln, bewirkt das Setzen des Betriebspunktes des Mach-Zehnder-Interferometers 203, sodass der Ausgang des optischen Signals 11 von dem ersten Ausgangsport 203f ausgelöscht wird, wenn die Phase und des NRZI-kodierten, optischen Signals 7 sich nicht ändert.
  • Wenn der Temperatursteuerschaltkreis 208 die Temperatur des Mach-Zehnder-Interferometers 203 steuert, sodass Φ geregelt wird, und auf diese Weise die Phasendifferenz 10 geregelt wird, um das Auslöschen zu bewirken, wenn sich die Phase des NRZI-kodierte, optischen Signals 7 nicht ändert, ist die Intensität des Ausgangssignals des optischen Signals 12 des zweiten Ausgangsports 203g maximal. Die Steuerung der Temperatur des Mach-Zehnder-Interferometers 203 durch den Temperatursteuerschaltkreis 208 zur Maximierung der Intensität des optischen Signals 12, das am zweiten Ausgangsport 203g ausgegeben wird, erlaubt das Festsetzen des Betriebspunktes des Mach-Zehnder-Interferometers 203, um die Phasendifferenz von –π/2 bereitzustellen, und erlaubt das Auslöschen, wenn die Phase des NRZI-kodierten, optischen Signals 7 sich nicht ändert.
  • Das Verhindern des Ausgebens des optischen Signals 11 durch den ersten Ausgangsport 203f des Mach-Zehnder-Interferometers 203, wenn das phasenmodulierte, NRZI-kodierte, optische Signal 11 sich nicht ändert, bewirkt, dass das optische Signal 11, das an dem ersten Ausgangsport 203f ausgegeben wird, ein RZ-kodiertes, optisches Signal 11 ist. Das Mach-Zehnder-Interferometer 203 gibt somit das RZ-kodierte, optische Signal 11 als ein optisches Übertragungssignal aus und unterdrückt eine durch XPM bedingte Abschwächung. Die einfache Konfiguration und die Kombination des Phasenmodulators 202 mit dem Mach-Zehnder-Interferometer 203 implementiert das CS-RZ Modulationsschema, um ein Träger unterdrücktes, RZ-kodiertes, optisches Signal zu liefern. Dadurch dass der Phasenmodulator 202 durch das NRZI-kodierte Treibersignal getrieben wird, benötigt der Phasenmodulator 202 keine große Frequenzbandbreite und benötigt deshalb keine hohe Modulationsspannung. Der Treiberschaltkreis 206 braucht deshalb keinen Hochgeschwindigkeits- und Hochvoltausgang.
  • 12 ist eine Darstellung, die die Konfiguration des Temperatursteuerschaltkreises 208 darstellt. Wie in 12 dargestellt, beinhaltet der Temperatursteuerschaltkreis 208 einen Phasenvergleicher 208a und einen Dither-Signalgenerator 208b. Der Dither-Signalgenerator 208 erzeugt ein niederfrequentes Dither-Signal 14. Der Dither-Signalgenerator 208b liefert das generierte, niederfrequente Dither-Signal an den Phasenvergleicher 208a. Der Dither-Signalgenerator 208b prägt das generierte, niederfrequente Dither-Signal 14 auf ein Phasenvergleicherausgangssignal 15 auf, das von dem Phasenvergleicher 208a ausgegeben. Der Phasenvergleicher 208a empfängt jedes elektrische Signal 13 nach der Umwandlung des O/E-Umwandlers 207 und empfängt das niederfrequente Dither-Signal von dem Dither-Signalgenerator 208b.
  • Der Phasenvergleicher 208a wandelt das elektrische Signal 13 und das niederfrequenten Dither-Signal 14 um und gibt das Ergebnis der Umwandlung als Phasenvergleichsausgangssignal 15 aus. Der Dither-Signalgenerator 208b prägt das niederfrequente Dither-Signal 14 auf das Phasenvergleicherausgangssignal 15 auf, das von dem Phasenvergleicher 208a ausgegeben wird, um das Temperatursteuersignal 16 für das Mach-Zehnder-Interferometer 203 zu erzeugen. Der Temperatursteuerschaltkreis 208 nutzt also das elektrische Signal 13, das bei der Umwandlung des elektrischen Signals 12 beim O/E-Umwandler 207 zur Generierung des Steuersignals 16 erzeugt wird. Der Temperatursteuerschaltkreis 208 liefert das Temperatursteuersignal 16 an das Mach-Zehnder-Interferometer 203 zu Temperatursteuerung des Mach-Zehnder-Interferometers 203.
  • Der optische Wellenleiter 203d des Mach-Zehnder-Interferometers 203 hat – wie in 11 dargestellt – keine Phaseneinstellvorrichtung, wie sie in 2 dargestellt ist. Der Temperatursteuerschaltkreis 208 steuert die Temperatur des gesamten Mach-Zehnder-Interferometers 203. Das Mach-Zehnder-Interferometer kann intern mit einer Phaseneinstellvorrichtung ausgerüstet sein, und der Temperatursteuerschaltkreis 208 kann die Phaseneinstellvorrichtung steuern. Beispielsweise kann – in ähnlicher Weise wie in 2 – das Mach-Zehnder-Interferometer 203 in dem optischen Wellenleiter 203d mit einer Heizung als Phaseneinstellvorrichtung ausgerüstet sein, und der Temperatursteuerschaltkreis 208 kann die Temperatur der Heizung steuern.
  • Der optischen Modulator 200 ist mit dem Mach-Zehnder-Interferometer 203 inklusive den ersten und zweiten Ausgangsports 203f und 203g und den Temperatursteuerschaltkreis 208 ausgerüstet, wobei das optische Signal 12, das von dem zweiten Port 203g zur Temperatursteuerung ausgegeben wird, genutzt wird. Der optischen Modulator 200 kann ein Mach-Zehnder-Interferometer nutzen, das keinen zweiten Ausgangsport 203g enthält, und der Temperatursteuerschaltkreis 208 kann die Temperatursteuerung in einer Art ausführen, bei der das optische Signal 12 nicht genutzt wird. Der optischen Modulator 200 kann andere Temperatursteuerungen als den Temperatursteuerschaltkreis 208 zur Steuerung der Temperatur des Mach-Zehnder-Interferometers 203 nutzen.
  • Drittes Ausführungsbeispiels
  • 13 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines optischen Modulators 300 eines dritten Ausführungsbeispiels darstellt. Der optische Modulator 300 enthält eine optische Quelle 301, einen Phasenmodulator 302, ein Mach-Zehnder-Interferometer 303, einen optischen Bandpassfilter 304, einen NRZ-NRZI-Umwandler 305, einen Treiberschaltkreis 306, einem O/E-Umwandler 307 und einen Temperatursteuerschaltkreis 308. In 13 sind die optische Quelle 301, der Phasenmodulator 302, das Mach-Zehnder-Interferometer 303, der optischen Bandpassfilter 304, der NRZ-NRZI-Umwandler 305, der Treiberschaltkreis 306 und der O/E-Umwandler 307 im Wesentlichen identisch zur optischen Quelle 201, dem Phasenmodulator 202, dem Mach-Zehnder-Interferometer 203, dem optischen Bandpassfilter 204, dem NRZ-NRZI-Umwandler 205, dem Treiberschaltkreis 206 und dem O/E-Umwandler 207 7 im optisch Modulator 200 – wie es in 10 dargestellt ist – und wird nicht weiter beschrieben.
  • In dem optischen Modulator 300, wie er in 13 dargestellt ist, wird ein Lichtsignal 12a, das ein zweiter Ausgangsport ausgibt, durch den Temperatursteuerschaltkreis 308 genutzt, um die Temperatur der optischen Quelle 301 zu steuern. Das Mach-Zehnder-Interferometer 303 enthält erste und zweite Ausgangsports wie das Mach-Zehnder-Interferometer 203, das in 11 dargestellt ist, sodass der erste Ausgangsport ein optisches Signal 11 ausgibt, und der zweite Ausgangsport das optisches Signal 12 ausgibt, das zur Steuerung der Temperatur der optischen Quelle 301 genutzt wird.
  • Der Temperatursteuerschaltkreis 308 empfängt ein elektrisches Signal 13 des umgewandelten, optischen Signals 12 von dem O/E-Umwandler 307. Der Temperatursteuerschaltkreis 308 nutzt das elektrische Signal 13 zur Erzeugung eines Temperatursteuersignals 17 zur Steuerung der Temperatur der optischen Quelle 301. Der Temperatursteuerschaltkreis 308 liefert das Temperatursteuersignal 17 an die optische Quelle 301 zur Steuerung der Temperatur der optischen Quelle 301. Die Steuerung der Temperatur der optischen Quelle durch Nutzung des Temperatursteuerschaltkreises 208 erlaubt die Steuerung der Frequenz des Lichtes 1, das von der optischen Quelle 301 ausgegeben wird. Die Steuerung der Frequenz des Lichtes 1 resultiert in der Anpassung des oben beschriebenen Φ. Der Temperatursteuerschaltkreis 208 ist somit eine Frequenzsteuerung zur Steuerung der Temperatur der optischen Quelle 301, der Steuerung der Frequenz des Lichtes 1, wodurch die Phasendifferenz 10 angepasst wird.
  • Der Temperatursteuerschaltkreis 308 passt die Phasendifferenz 10 derart an, dass der Betriebspunkt des Mach-Zehnder-Interferometers 303 so eingestellt wird, dass das Ausgangssignal ausgelöscht wird, wenn die Phase des NRZI-kodierten, optischen Signals 7 sich nicht ändert. Der Temperatursteuerschaltkreis 308 steuert die Temperatur der optischen Quelle 301, wodurch die Frequenz der optischen Quelle 301 gesteuert wird, und passt so Φ an, wodurch Φ so geändert wird, dass die Phasendifferenz –π/2 ist, wenn die Phase des NRZI-kodierten, optischen Signals 7 sich nicht ändert. Der optische Modulator 300 ist somit mit dem Temperatursteuerschaltkreis 308 ausgerüstet, um die Phasendifferenz 10 anzupassen, sodass der Betriebspunktes Mach-Zehnder-Interferometers 303 leicht einstellbar ist, sodass der Ausgang des optischen Signals 11, den der erste Ausgangsport ausgibt, ausgelöscht wird, wenn die Phase des NRZI-kodierten, optischen Signals sich nicht ändert.
  • Wenn der Temperatursteuerschaltkreis 308 die Temperatur der optischen Quelle 301 steuert, die Frequenz der optischen Quelle 301 steuert und somit die Phasendifferenz 10 anpasst, sodass der erste Ausgangsport des Mach-Zehnder-Interferometers 303 ausgelöscht wird, wenn die Phase des NRZI-kodierte in optischen Signals 7 sich nicht ändert, hat das optische Signal 12, das von dem zweiten optischen Port ausgegeben wird, ein Maximum. Die Steuerung der Temperatur der optischen Quelle 301 durch den Temperatursteuerschaltkreis 308, wobei die Frequenz optischen Quelle 301 so gesteuert wird, dass die Intensität des optischen Signals 12 des zweiten Ausgangsports wird, erlaubt die Anpassung der Phasendifferenz 10 auf –π/2, wenn die Phase des NRZI-kodierten, optischen Signals 7 sich nicht ändert.
  • Das Verhindern des Ausgebens des optischen Signals 11 von dem ersten optischen Port des Mach-Zehnder-Interferometers 303, wenn das phasenmodulierte NRZI-kodierte, optische Signal 7 sich nicht ändert, bewirkt, dass das optische Signal 11, das von dem ersten Ausgangskorbport ausgegeben wird, ein RZ-kodiertes, optisches Signal 11 ist. Das Mach-Zehnder-Interferometer 303 gibt somit das RZ-kodierte, optische Signal 11 als ein optisches Übertragungssignal aus, wodurch die Abschwächung bedingt durch XPM unterdrückt wird. Die einfache Konfiguration der Kombinationen des Phasenmodulators 302 und des Mach-Zehnder-Interferometers 303 implementiert das CS-RZ-Modulationsschema, wobei ein Träger unterdrücktes, RZ-kodiertes, optisches Signal 11 verfügbar wird. Der Phasenmodulator 302, der durch das NRZI-kodierte Treibersignal getrieben wird, benötigt keine große Frequenzbandbreite und braucht keine hohe Modulationsspannung. Der Treiberschaltkreis 306 braucht deshalb nicht sowohl für Hochgeschwindigkeit und auch einen Hochspannungsausgang ausgelegt seinen.
  • Die Konfiguration des Temperatursteuerschaltkreises 308 ist im Wesentlichen identisch zu dem Temperatursteuerschaltkreis 208, der in 12 dargestellt ist. Der Phasenvergleicher 208a führt die Umwandlung des elektrischen Signals 13 und eines niederfrequenten Dither-Signals 14 aus und gibt das Ergebnis der Umwandlung als Phasenvergleichsausgangssignal 15 aus. Ein Dither-Signalgenerator 208b prägt das niederfrequenten Dither-Signal 14 auf das Phasenvergleichsausgangssignal 15 auf, das von dem Phasenvergleicher 208a ausgegeben wird, um ein Temperatursteuersignal 17 an die optische Quelle 301 zu generieren. Der optischen Modulator 300 kann beliebige andere Temperatursteuerungen anstelle des Temperatursteuerschaltkreises 308 enthalten, um die Steuerung der Temperatur der optischen Quelle 301 zu wirken. Der optische Modulator 300 kann auch andere Verfahren außer der Steuerung der Temperatur der optischen Quelle 301 nutzen, um die Frequenz der optischen Quelle 301 zu steuern.
  • Viertes Ausführungsbeispiel
  • 14 ist ein Blockschaltbild, das die Konfiguration eines optischen Modulators 400 entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel darstellt. Der optische Modulator 400 enthält eine Mehrzahl von optischen Quellen 401a und 401b, eine Mehrzahl von Phasenmodulatoren 402a und 402b, ein Mach-Zehnder-Interferometer 403, einen optischen Kammfilter 404, eine Vielzahl von NRZ-NRZI-Umwandlern 405a und 405b, eine Vielzahl von Treiberschaltkreisen 406a und 406b und einen MUX 407. Obwohl 14 zwei optische Quellen 401a und 401b, zwei Phasenmodulatoren 402a und 402a, die beiden NRZ/NRZI-Umwandler 405a und 405b und die beiden Treiberschaltkreise 406a und 406b darstellt, kann jede Anzahl dieser Komponenten genutzt werden, wenn sie größer als 1 ist.
  • In 14 sind die optischen Quellen 401a und 401b, die NRZ/NRZI-Umwandler 405a und 405b und die Treiberschaltkreise 406 und 406 im Wesentlichen identisch zur optischen Quelle 101, dem NRZ/NRZI-Umwandler 105 und dem Treiberschaltkreis 106 in dem optischen Modulator 100, der in 1 dargestellt ist, und werden hier nicht weiter beschrieben.
  • Die Phasenmodulatoren und 402a in 402b modulieren jeder die Phase des Lichtes 1 mit dem NRZI-kodierten Treibersignal 6, wie der Phasenmodulator 102 des optischen Modulators 100, der in 1 dargestellt ist, es ausführt. Die Phasenmodulatoren 402a und 402b liefern ein NRZI-kodiertes, optisches Signal 7, das aus der Phasenmodulation erhalten wird, an den MUX 407.
  • Der MUX 407 führt das Wellenlängen-Multiplexing an dem NRZI-kodierten, optischen Signal 7 aus, das von dem Phasenmodulator und 402a und 402b empfangen wurde. Der MUX 407 liefert ein optisches Signal 18, das durch Wellenlängen- Multiplexing der optischen Signale 7 erhalten wurde, an das Mach-Zehnder-Interferometer 403.
  • Das Mach-Zehnder-Interferometer 403 moduliert die Intensität der optischen Signale 7, die in dem optischen Signal 18 enthalten sind, das durch ein Wellenlängen-Multiplexing des optischen Signals 7 erhalten wurde, welches von dem MUX empfangen wurde. Wie in 3 dargestellt, variiert die optische Übertragung des Mach-Zehnder-Interferometers 403 periodisch hinsichtlich der optischen Frequenz. Das Mach-Zehnder-Interferometer 403 führt somit eine periodische Intensitätsmodulation in den Tälern der Wellenform, wie sie in 3 dargestellt ist, aus. Das einzige Mach-Zehnder-Interferometer 403 moduliert die Intensität der optischen Signale 7, die in dem optischen Signal 18 enthalten sind, die durch Wellenlängen-Multiplexing der optischen Signale bei entsprechenden Intervallen erhalten wurde. Die Frequenzintervalle eines Wellenlängen-Multiplex-Signals sind als ein integrales Vielfaches der FSR des Mach-Zehnder-Interferometers 403 gesetzt. Das Mach-Zehnder-Interferometer 403 moduliert die Intensität der optischen Signale 7 zur Ausgabe einer Mehrzahl von RZ-kodierten, optischen Signalen 11, wie das Mach-Zehnder-Interferometer 103 des optischen Modulators 100, wie in 1 dargestellt, es ausführt. Das Mach-Zehnder-Interferometer 403 liefert die optischen Signale 11, die bei der Intensitätsmodulation an den optischen Kammfiltern 404 erhalten werden, durch die periodischen Signale mit einer Vielzahl von Wellenlängen hindurchgehen.
  • Damit das Mach-Zehnder-Interferometer 403 die Intensität der optischen Signale 7 modulieren kann, die in dem optischen Wellenlängen-Multiplex-Signal 11 bei entsprechenden Intervallen enthalten sind, sollte die Verzögerung eines zweiten optischen Signals 9 gegenüber einem ersten optischen Signal 8 im Mach-Zehnder-Interferometer 403 gleich oder kleiner als ein Bit sein. Das Mach-Zehnder-Interferometer 403 verzögert das zweite optische Signal 9 verglichen mit dem ersten optischen Signal 8 um ein Bit oder weniger. Genauer gesagt setzt das Mach-Zehnder-Interferometer 403 ΔL so, um der Gleichung (3) zu genügen und setzt die FSR zum Inversen 1/T eines Zeitfensters T eines 1-Bit-Zeitfensters des Datensignals 2 oder dem Inversen 1/T" eines Zeitfensters T", das kleiner als das 1-Bit-Zeitfenster ist. Auf diese Weise verzögert das Mach-Zehnder-Interferometer 403 das zweite optische Signal 9 um ein Bit oder weniger verglichen mit dem ersten optischen Signal 8, weil der optische Modulator 400 die optischen Quellen 401a und 401b, die Phasenmodulatoren 402a und 402b, einen optischen Kammfilter 404, NRZ/NRZI-Umwandler 405a und 405b, Treiberschaltkreise 406a und 406b und einen MUX 407 enthält, kann die Intensität der optischen Signale 7, welches durch den MUX 407 einem Wellenlängen-Multiplexing unterliegt, durch das Mach-Zehnder-Interferometer 403 moduliert werden. Dieses führt zu einer Verringerung der Größe und Kosten des optischen Modulators 400.
  • Fünftes Ausführungsbeispiel
  • Das optische Spektrum des optischen Signals 11, das durch das optische Modulationsverfahren durch Nutzung der optischen Modulatoren 100, 200, 300 oder 400, wie sie in den 1, 10, 13 oder 14 dargestellt sind, hat die optische Trägerfrequenz unterdrückt, wie es in 7 dargestellt ist. Dieses wird dazu genutzt, die Zentralfrequenz des optischen Bandpassfilters 104, 204 oder 304 oder des optischen Kammfilters 404 gegenüber der Frequenz des Lichtes 1, das von den optischen Quellen 101, 201, 301, 401a oder 4021b ausgegeben wird, zu verschieben. Dieses erlaubt es dem optischen Bandpassfilter 104, 204 oder 304 oder dem optischen Kammfilter 404 ein Seitenband der modulierten Spektralbänder besser passieren zu lassen als das andere Seitenband.
  • Beispielsweise lässt der optischen Bandpassfilter 104, 204 oder 304 oder der optischen Kammfilter 404 das Oberseitenband besser als das untere Seitenband passieren. Dieses erlaubt es dem Modulator 100, 200, 300 oder 401 eine unterstützte Modulation in einem einzigen Seitenbandschema (nachfolgend als "SSB-Schema" bezeichnet) ausführen. Der optische Modulator 100, 200, 300 oder 400, der das SSB-Modulationsschema als ein Modulationsschema für Multiplexing von dicht beieinander liegenden Wellenlängen nutzt, nutzt eine Bandbreite, die halb so groß ist wie die, die in dem DSB-Moderationschema genutzt wird, wodurch ungefähr das Doppelte der Übertragungskapazität erreicht wird. Der optische Modulator 100, 200, 300 oder 400 unterliegt einem geringeren Effekt einer chromatischen Dispersion der Glasfaser bedingt durch die schmale Spektralweite des optischen Signals.
  • Die obige Beschreibung der optischen Modulatoren entsprechend den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung soll nicht auf die vorliegende Erfindung beschränkt sein. Beispielsweise können die Mach-Zehnder-Interferometer 103, 203, 303 und 403 Y-Teiler an Stelle von Richtkopplern aufweisen. Im Falle von Y-Teilern sollte die Phasendifferenz 10 zwischen den ersten und zweiten optischen Signalen 8 und 9, die durch die optischen Wellenleiter übertragen werden, auf π angepasst werden, um eine Auslöschung des Ausganges der Mach-Zehnder-Interferometer 103, 203, 303 und 403 zu bewirken. Die Phasendifferenz 10 zum Bewirken der Auslöschung der Ausgangssignale der Mach-Zehnder-Interferometer 103, 203, 303 und 403 hängt von den Konfigurationen der Mach-Zehnder-Interferometer 103, 203, 303 und 403 ab.
  • Der optische Modulator kann ein Mach-Zehnder-Interferometer eines großvolumigen Systems wie die Mach-Zehnder-Interferometer 103, 203, 303 oder 403 nutzen. Der optische Modulator kann irgendeinen Modulator oder andere Mach-Zehnder-Interferometer als Intensitätsmodulator nutzen. Obwohl der Grad der Phasenmodulation der Phasenmodulatoren 102, 202, 302 und 402 auf π zur Einfachheit der Beschreibung gesetzt ist, kann der Wert beliebig in einem Bereich liegen, der π nicht übersteigt, um das RZ-kodierte, optische Signal 11 zu erhalten. Obwohl die optischen Modulatoren 100, 200, 300 und 400 die NRZ-NRZI-Umwandler 105, 205, 305, 405a und 405b enthalten, kann auf die NRZ-NRZI-Umwandler verzichtet werden, wenn das Datensignal 2, das in die optischen Modulatoren eingespeist wird, einen NRZI-Codes aufweist.
  • Darüber hinaus gehende Vorteile und Veränderungen sind dem Fachmann offensichtlich. Deshalb ist die Erfindung in ihren breiten Aspekten nicht auf spezifische Details und beispielhafte Ausführungsbeispiele, wie sie gezeigt und beschrieben sind, begrenzt. Dementsprechend können vielfältige Änderungen durchgeführt werden, ohne den Bereich der Erfindung, der durch die Ansprüche definiert ist, zu verlassen.

Claims (17)

  1. Vorrichtung (100) zur optischen Modulation, umfassend: Mittel (105) zum Kodieren eines Treibersignals; und Mittel umfassend einen Intensitätsmodulator (103) zum Auf splitten eines optischen Signals (7) in erste und zweite optische Signale und zur Erzeugung eines von dem kodierten, optischen Signal modulierten, optischen Signals (11), und zur Anpassung der Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten optischen Signalen zur Festsetzung des Betriebspunktes des Intensitätsmodulators, sodass das durch Wiedervereinigung der optischen Signale erhaltene Ausgangssignal ausgelöscht wird, wenn sich das kodierte Signal nicht verändert; charakterisiert durch: Kodierungsmittel (105) umfassend einen NRZ/NRZI-Umwandler zur Erzeugung eines NRZI-kodierten Treibersignals; und wobei die Vorrichtung weiterhin einen Phasenmodulator (102) umfasst, der angepasst ist, um ein optisches Eingangssignal (1) mit dem NRZI-kodierten Treibersignal zu modulieren, um ein Ausgangssignal (7) zu erzeugen, das dem Intensitätsmodulator (103) zugeführt wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Intensitätsmodulator (103) eine Phasenanpassvorrichtung (103f) zur Anpassung der Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten optischen Signalen umfasst.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin eine Temperatursteuerung zur Steuerung der Temperatur des Intensitätsmodulators (103) und zur Anpassung der Phasendifferenz umfassend.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Intensitätsmodulator (103) einen ersten Ausgangsport zur Ausgabe eines intensitätsmodulierten, optischen Signals und einen zweiten Ausgangsport zur Ausgabe eines optischen Signals, das komplementär zu einem optischen Signal ist, das dem ersten Ausgangsport zugeführt wird, umfasst; und, die Temperatursteuerung angepasst ist, um ein Temperatursteuersignal zu erzeugen, das auf einem optischen Ausgangssignal des zweiten Ausgangsports basiert, um die Temperatur des Intensitätsmodulators mit dem Temperatursteuersignal zu steuern.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine Frequenzsteuerung angepasst zur Steuerung der Frequenz von Licht, das dem Phasenmodulator zugeführt wird und das die Phasendifferenz anpasst.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Frequenzsteuerung angepasst ist zur Steuerung der Temperatur einer optischen Quelle des Lichtes, um die Frequenz des Lichtes zu steuern.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Intensitätsmodulator (103) einen ersten Ausgangsport zur Ausgabe eines intensitätsmodulierten, optischen Signals und einen zweiten Ausgangsport zur Ausgabe eines optischen Signals, das komplementär zu einem optischen Signal ist, das dem ersten Ausgangsport zugeführt wird, umfasst; und die Frequenzsteuerung angepasst ist, um ein Temperatursteuersignal zu erzeugen, das auf einem optischen Signal basiert, das von dem zweiten Ausgangsport ausgegeben wird, um die Temperatur der optischen Quelle mit dem Temperatursteuersignal zu steuern.
  8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Intensitätsmodulator (103) einen ersten Ausgangsport zur Ausgabe eines intensitätsmodulierten, optischen Signals und einen zweiten Ausgangsport zur Ausgabe eines optischen Signals, welches komplementär zu einem optischen Signal ist, das dem ersten Ausgangsport zugeführt wird, umfasst; und der Betriebspunkt des Intensitätsmodulators derart eingestellt ist, um die Intensität eines optischen Ausgangssignals durch den zweiten Ausgangsport zu maximieren.
  9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiterhin umfassend einen optischen Bandpassfilter (104), der konfiguriert ist, um das Spektrum eines optischen Signals, das von dem Intensitätsmodulator ausgegeben wird, zu begrenzen.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der optischen Bandpassfilter (104) angepasst ist, um beide modulierten, spektralen Seitenbänder des optischen Signals passieren zu lassen.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der optischen Bandpassfilter (104) angepasst ist, um ein Seitenband der modulierten spektralen Seitenbänder des optischen Signals besser passieren zu lassen als das andere Seitenband.
  12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Intensitätsmodulator (103) angepasst ist, um die Intensität einer Vielzahl von phasenmodulierten, NRZI-kodierten, optischen Signalen zu modulieren.
  13. Verfahren zur optischen Modulation, umfassend: Kodieren eines Treibersignal; Modulation der Intensität eines optischen Signals (7) durch einen Intensitätsmodulator (103) durch Auf splitten des optischen Signals in erste und zweite optische Signale; und Anpassen der Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten optischen Signalen und das Festsetzen des Betriebspunktes des Intensitätsmodulators, sodass das durch eine Wiedervereinigung der optischen Signale gewonnene Ausgangssignal ausgelöscht wird, wenn das kodierte Treibersignal (6) sich nicht ändert; charakterisiert durch Nutzung eines NRZ/NRZI-Umwandlers (105) zur Erzeugung eines NRZI-kodierten Treibersignals als das kodierte Treibersignal; und durch Phasenmodulation eines optischen Eingangssignals (1) mit einem NRZI-kodierten Treibersignals zur Erzeugung eines Ausgangssignals (7), das dem Intensitätsmodulator (103) zugeführt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Anpassung der Phasendifferenz durch einen Phasenanpasser, der in dem Intensitätsmodulator (103) enthalten ist, ausgeführt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Anpassung der Phasendifferenz durch Steuerung der Temperatur des Intensitätsmodulators (103) ausgeführt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Anpassung der Phasendifferenz durch Steuerung der Frequenz von Licht, das für die Phasenmodulation empfangen wird, ausgeführt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 13, wobei bei dem Intensitätsmodulator (103) ein intensitätsmoduliertes, optisches Signal einem ersten Ausgangsport und ein zweites optisches Signal, das komplementär zu einem optischen Signal ist, das dem ersten Ausgangsport zugeführt wird, zugeführt wird; und das ausgelöschte Ausgangssignal des optischen Signals durch Maximierung der Intensität eines optischen Signals, das von dem zweiten Ausgangsport ausgegeben wird, erzeugt wird.
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