SE501932C2 - Anordning och förfarande för dispersionskompensering i ett fiberoptiskt transmissionssystem - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 501 932 TEKNIKENs MÅNDPUNKT: En rad olika anordningar respektive förfaranden för kompensering av dispersionen i fiberoptiska transmis- sionssystem såsom speciellt höghastighetssystem har föreslagits.

Ett antal kända lösningar är baserade på s k prechirp- teknik. Detta bygger på att laserns frekvens/våglängd moduleras under varje puls. Frekvensspektrat distorderas på ett sådant sätt att pulsen i fibern konvergerar. Såväl direkt som externmodulerade system är kända, vanligen åstadkommer lasern i. båda fallen prechirp-arbetet. Ett exempel på en sådan anordning beskrives exempelvis i "Dispersion Compensation by Active Predistorted Signal Synthesis", T.L. Koch, R.C. Alferness, J. of Lightwave Technology, Vol. LT-3, No 4, (1985), s 800-805. Vid 1,55 pm och för en vanlig monomodfiber vill man att signalen skall blåskifta. Vid direktmodulering rödskiftar en laser'normalt under pulsen. Vanligen FM-moduleras lasern för erhållande av chirpet varpå AM-moduleringen läggs på med hjälp av en externmodulator. I exempelvis "10 Gb/s 100-km normal fiber transmission experiment employing a modified prechirp technique", N. Henmi, T. Saito, M. Yagamushi, S. Fujita, Proc: 0FC'91, (1991), dok Tu02, beskrives användning av selekterade DFB-lasrar. Med s k blåskiftsmodulering i sändaren, se exempelvis "Frequency Chirping in External Modu1ators“, F. Koyoma, K. Iga, J. of Lightwave Technology, Vol. LT-6, No 1, (1988), s 87-93, åstadkommer man den FM/AM-modulerade signalen i en externmodulator varvid lasern arbetar opåverkad. För erhållande av önskad modula- tion fordras vanligen att externmodulatorn är utformad på ett speciellt sätt. Såväl i fallet då lasern utför pre- chirp-arbetet som när en externmodulator utför prechirp- arbetet eftersträvas en blåskiftad puls. Både prechirp- 10 15 20 25 30 35 501 932 3 generering och blåskiftsmodulering i sändaren utnyttjar dispersionen för att åstadkomma pulskompression.

Genom en annan känd anordning göres överföringen dis- persionsfri genom att en extra längd fiber införes vilken har omvänt tecken på dispersionen, detta beskrives exem- pelvis i ""Multiwavelength Dispersion Compensation for 1550 nm Transmission at 2,5 Gb/s Over 1310 nm Optimized Single- Mode Fiber", H. Izadpanah, C. Lin, K. Runge, M.Z. Iqbal, J.L. Gimlett, Proc: ECOC'92, (1992), dok TuA5.1. En anordning där en .redan lagd dispersiv fiber utnyttjas innebär att en dispersionskompenserande fiber får anordnas framför mottagaren. Den kompenserade fiberlängden kan vara ca en tredjedel av överföringssträckan. Detta medför en rad nackdelar både p g a att den extra fibern eller fiberläng- den är dyr, kräver en speciell design och dessutom tillför den dämpning. I det ovan nämnda dokumentet begränsas förlusterna genom att en fiberförstärkare placeras mellan transmissionsfibern och dispersionskompenseringsfibern vilket ytterligare komplicerar och fördyrar systemet.

En rad anordningar är även kända med vilka dispersionskom- penseringen av signalen äger rum på transmissionssystemets mottagarsida. Ett exempel därpå är beskrivet i "Microstrip Compensation of Fibre Chromatic Dispersion in Optically Amplified Coherent Systems", J.J. O'Reilly, M.S. Chauldry, Proc: EII Colloquium on Microwave Optoelectronics, No 139, , (1990), s 13/1-13/6. Denna anordning är baserad på faskom- pensering av'den mottagna signalens frekvensspektrum vilket motverkar den fasskillnad de olika delfrekvenserna fått i den lagda fibern. Denna anordning liksom övriga av samma slag kräver att heterodynteknik utnyttjas i mottagaren.

Detta är emellertid en komplex och dyr ^teknik. I det beskrivna dokumentet åtgärdas fasdistorsionen på en mellanfrekvens. En blandare är anordnad vilken består av en optisk riktkopplare vilken är matad av en signal och 10 15 20 25 30 35 501 932 4 lokaloscillator, en detektordiod och ett bandpassfilter och som endast släpper igenom differensfrekvensen. Det faskor- rigerande elementet utgörs av en mikrostripledning som har en normal dispersion; mikrostripledaren kan exempelvis vara 10-20 cm lång och kompenserar dispersionen i ett par 100 km fiber. Därefter detekteras den elektriska signalen på vanligt sätt.

EP-A-0 256 809 beskriver en anordning för dispersionskom- pensering vilken bygger på en multimodstruktur som dis- persionskompenserande element. Signalen delas upp i. ett flertal delvåglängder vilka sedan får propagera lika långa sträckor men med olika grupphastighet. För digitala kommunikationssystem i Gbit/s-området kan den relativa fördröjningstiden ligga på i storleksordningen 100 ps. En tidsskillnad av denna storleksordningen är svår att utföra med koncept som bygger på att delvåglängderna skall gå samma våglängd men med olika grupphastigheter varför förlusterna ger upphov till väsentliga problem. Därutöver är en dylik anordning ej flexibel.

EP-A-0 464 812 beskriver en anordning med vilken en fiber görs dispersionsfri genom att ett antal element med motsatt tecken på dispersionen för en given våglängd skarvas ihop.

Signalen delas här upp i ett flertal delvåglängder vilka får propagera olika långa sträckor i rummet, genom utnytt- jande av ett gitter fås en mångfald våglängder. Denna anordning bygger på s k "free-space"-kommunikation vilket innebär att inga vågledare finns och väglängdsskillnaden skall vara ca 3 cm för att en tidsskillnad på 100 ps skall uppnås. Även om väglängdsskillnaden i sig kan åstadkommas genom anordningen blir denna känslig för störningar, dåligt lämpad för produktion i större skala, vidare lider anord- ningen av brist på stabilitet. 10 15 20 25 30 so1 932 5 REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Målet med föreliggande uppfinning är att ange en anordning respektive ett förfarande för att i största möjliga mån eliminera inverkan av dispersion i fiberoptiska transmis- sionssystem, speciellt höghastighetssystem såsom är angivet i ingressen till patentkraven 1 respektive 22. Ett mål med uppfinningen är således att förlänga överföringssträckan i dispersivt begränsade system. Det är vidare ett mål med uppfinningen att ange en anordning respektive ett för- farande som är billig och enkel att framställa och lämpad för produktion i stor skala. Det är ytterligare ett mål att anordningen skall vara stabil och vara producerbar såväl som hybrid eller som integrerad krets. Ett speciellt mål består i att ange en anordning respektive ett förfarande för överföringshastigheter på 10 Gb/s och mer. Vidare skall anordningen tillhandahålla en stor flexibilitet vid designen av dispersionskompenseringsanordningen och fördröjningssträckor av olika längd skall vara enkelt att åstadkomma liksom den skall erbjuda möjlighet till anord- nande av optiska förstärkare i signalvägen. Ett ytterligare mål med uppfinningen är att ange en anordning respektive ett förfarande varigenom såväl mycket långa överföringsav- stånd som mycket höga överföringshastigheter är möjliga.

Ett annat mål med uppfinningen är att kompenseringen för dispersion kan utföras på mottagarsidan utan att heterodyn- teknik behöver utnyttjas. Det är även ett mål att anord- ningen skall kunna anordnas någonstans i transmissionssys- temets överföringskedja.

En anordning genom vilken dessa såväl som andra mål uppnås anges genom en anordning såsom definierad i den känneteck- nande delen av patentkravet 1. 10 15 20 25 30 501 932 6 Ett förfarande genom vilket målen uppnås anges genom ett förfarande såsom definierat i den kännetecknande delen av patentkravet 22.

Föredragna och alternativa utföringsformer anges genom de o 1 underkraven angivna kännetecknen.

Om i ett transmissionssystem sändningen företas på ett format som medför dubbla sidoband runt bärvågen kommer dispersionen att leda till att frekvenserna i mottaget signalspektrum är fördröjda olika mycket i förhållande till varandra. Det s k blå sidobandet kommer att vara fördröjt en kortare tid än det röda sidobandet. Genom optisk filtrering skiljas de båda sidobanden ifrån varandra där det blå sidobandet fördröjs i förhållande till det röda innan de sammanfogas på ett fasriktigt sätt. Därefter kan de enligt ett utförande exempelvis detekteras på i sig känt sätt.

Ett mått på hyr mycket signalen har distorderats kan fås genom beräkning av ett viktat RHS-värde av fasavvikelsen i det intervall där man har signaleffekt. “°*1><<.>>>=dw ° = ZDTLJ °u°lP(m)(m2-Cm0c1)2dm mm wa RMS=2 Här anger P(w) signalens effektspektrum. wc, anger vinkel- frekvensen för systemklockan vilken vidare är proportionell mot bithastigheten, B anger bithastigheten, L anger överföringssträckan, AL är sträckan i fördröjningsloopen i mottagaren vilken är proportionell mot dispersionsparame- tern i fibern D2, v: anger grupphastigheten i det fördröjan- de mediet. C är dimensionslös och skall väljas så att RMS- 10 15 20 25 501 932 7 värdet minimeras, vilket motsvarar minimering av integralen i ovan angivna ekvation. I ekvationen är ett minustecken framför C vilket beror på att om en signal fördröjs en positiv sträcka, kommer den efter i fas. För enkelhetens skull kan viktfunktionen P(w) sättas =1. Frekvensskalan är translaterad så att bärvågen har 0 i vinkelfrekvens och tidsskalan är så vald att man får 0 fasavvikelse för bärvågen. Vidare väljes fördröjningen så att det "röda" sidobandet är fördröjt sträckan -C-wc, D,Lv,/2 medan det "blå" sidobandet är födröjt sträckan C-wc, D2Lv,/ 2. Därvid utnyttjas symmetrin och dubbla RHS-värdet för halva intervallet beräknas. Beräkningar ger RMS-värdena med respektive utan kompensering. Utan kompensering fås ett HMS-värde på 20,1.

J? RMs = må, = K-D,LB2 medan RMS-värdet med kompensering ges av [EL 2 K RMs= =---DLB2 zßmCl 4 2 Enligt den i det föregående beskrivna kompenseringsalgorit- men skulle överföringsavståndet som mest kunna öka med en faktor 4 i förhållande till ett okompenserat fall. Den optimala fördröjningssträckan kan uttryckas AL = CwclDzLvg 10 15 20 25 30 35 501 932 FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas under hänvisning till bifogade figurer i förklarande och icke på något vis begränsande syfte, där Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6 generellt illustrerar ett första utförande av anordningen där separeringsanordningen består av en splittrare och två filter, illustrerar ett effektspektrum för den module- rade optiska signalen samt filterkaraktäristi- kor för Fabry-Perot-filter i anordningen enligt Fig. 1, illustrerar straffeffekten (Power Penalty) som funktion av avståndet med respektive utan dispersionskompensering av anordningen enligt Fig. 1, illustrerar ett alternativt utförande av anordningendärsepareringsanordningenomfattar en splittrare, en våglängdssorterande anordning och en riktkopplare, illustrerar ett effektspektrum för den enligt Fig. 4 modulerade signalen samt överförings- funktionerförMach-Zender-interferometernstvå grenar och visar en jämförelse av överföringssträckan för olika värden på C.

FÖREDRAGNA UTFöRINGsFoRr/IER: I fiberoptiska system beaktas vanligen dispersion i form av andra ordningens fasdistortion. Tredje ordningens fasdis- tortion har endast betydelse i ultrahöghastighetssystem, d v s över 40 Gbit/s och då endast i de fall då man ligger väldigt nära den dispersíonsfria våglängden i fibern. I 10 15 20 25 30 35 501 932 9 övrigt är det den andra ordningens fasdistortion som är den dominerande parametern för dispersionen i fibern.

Generellt bygger uppfinningen på att en spektral tid- kompensering utföres i mottagaren eller någonstans i systemets överföringskedja (om systemet är linjärt) . Den av anordningen mottagna signalen separeras i två spektrala hälfter. Dessa fördröjes relativt varandra genom att de får propagera sträckor som är olika långa i två separata singelmodvågledare men med väsentligen samma grupphastig- het, d v s en selektiv tidsfördröjning åstadkommes.

Grupphastigheterna för modulationssidobanden är väsentligen lika stora, d.v.s. man eftersträvar att de skall vara samma men givetvis kan de avvika något eller obetydligt från varandra beroende på att även dessa vågledare har dis- persion. Vidare utnyttjas singelmodvågledare och singelmod- teknik.

I Fig. 1 illustreras en första utföringsform av anord- ningen. Anordningen 10 för dispersionskompensering är i detta fall anordnad på mottagarsidan i ett fiberoptiskt transmissionssystem. Enligt uppfinningen behöver heterodyn- teknik ej tillämpas. En inkommande optisk signal Pi, inkommer till en separeringsanordning 1 vilken omfattar en splittrare 2 vilken exempelvis kan utgöras av en passiv 3 dB kopplare. Den splittras därvid upp i två armar a, b i vilka vardera sitter ett optiskt bandpassfilter 3a, 3b vilka vardera filtrerar ut ett sidband av den modulerade signalen. I det illustrerade snittet A-B erhålles följakt- ligen en spektralt utskuren delmängd av det totala spekt- rat. De optiska bandpassfiltren 3a, 3b kan exempelvis utgöras av s k Fabry-Perot-filter. Det av sidobanden som har propagerat med minst fördröjning i fibern fördröjs därefter i en fördröjningsanordning 4 vilken i det visade exemplet utgöres av en fördröjningsledning. Därefter kombineras signalerna i de båda armarna a, b till en 10 15 20 25 30 35 501 932 10 gemensam utgång i en kombineringsanordning 5. Denna signalkombinering är koherent vilket normalt kräver en aktiv kontroll av fasen i den ena armen. För att uppnå denna faskontroll kan exempelvis den elektro-optiska effekten i en fasmodulator, temperaturkontroll eller någon annan känd metod utnyttjas (ej visat). Därefter kan signalen detekteras av en detekteringsanordning (ej visad) på i sig känt sätt. Enligt det i Fig. 1 illustrerade exemplet är anordningen anordnad på mottagarsidan. Detta är emellertid ej nödvändigt, utan om systemet är linjärt kan den vara anordnad i princip var som helst i överföringska- djan. Detekteringsanordning är normalt endast aktuell vid anordnande på mottagarsidan.

I Fig. 2 illustreras effektspektrum för den modulerade optiska signalen för ett tänkbart utförande. Sändaren kan därvid exempelvis utgöras av en laserdiod vars ljus intensitetsmodulerats av en absorptionsmodulator med ca 9 dB utsläckning och utan chirp. Ph kan vara ett s k 10 Gb/s pseudo-random ord. Den elektriska insignalen antas vara elektriskt filtrerad genom en RC-länk med 25 ps stigtid.

Vidare sändes signalen på en standard, icke dispersions- skiftad, fiber med 16 ps/nm/km dispersion. Filtren i det visade exemplet, s k Fabry-Perot-interferometrar'med 10 GHz bandbredd, är avpassade för att filtrera ut det övre respektive undre sidobandet. Finessen på filtren, F är i det illustrerade exemplet lika med 192 med ett ordningstal M lika med 100 och en spegelreflektans, R på 98,4%.

Fördröjningstiden, T, optimeras för varje fiberlängd för att ett minimalt power penalty skall erhållas. I figuren är spektrat translaterat så att frekvensen för den optiska bärvågen är flyttad till origo av tydlighetsskäl. I Fig. 2 visas det sända optiska effektspektrat med överförings- funktionerna för Fabry-Perot-filtren inritade, d v s dessas filterkaraktäristikor. Angivna värden anger endast exempel 10 15 20 25 30 35 501 932' ll på ett utförande vilka självfallet kan variera å en mängd sätt.

I Fig. 3 illustreras 'värden på straffeffekten (power penalty) som funktion av transmissionsfiberns längd med respektive utan dispersionskompensering enligt exemplet i Fig. 1. Härvid illustrerar streckad linje fallet med dispersionskompensering medan heldragen illustrerar fallet utan dispersionskompensering. Fördröjningstiderna T i fallet med dispersionskompensering varierar inom interval- let 25 ps (50 km fiber) till 100 ps (200 km fiber). I figuren illustreras endast den straffeffekt (power penalty) som orsakas av dispersionen och av bandbreddsbegränsningar i sändaren medan inverkan av fiberdämpning och brus från mottagarkrets liksom eventuella optiska förstärkare ej beaktas. Som synes kan överföringsavståndet, definierat som den fiberlängd för vilken 3 dB power penalty erhålles, ökas med ca en faktor 2,3 vilket emellertid endast utgör ett exempel för en viss anordning.

Såsom ovan nämnts kan exempelvis en fiberoptisk 3 dB splittrare utnyttjas liksom två fiber Fabry-Perot-filter och en fiberoptisk fördröjningsledning 4. Denna kan ha med en längd på 2 cm vid en fördröjningstid T på 100 ps. Detta anges emellertid endast i exemplifierande syfte och en rad andra lösningar är givetvis möjliga. För erhållande av en aktiv faskontroll i en av armarna vilket nämnts i det föregående, kan exempelvis en av fibrerna värmas före kopplaren 5, men enligt ett alternativt utförande är det också möjligt att utsätta den för ett mekaniskt tryck. I båda dessa fall kan små men tillräckliga brytningsin- dexändringar åstadkommas för uppnående av en koherent kombinering av signalerna i kombineringsanordningen. Enligt ett annat utförande är det möjligt att anordna en elektro- optisk faskompensator i en av armarna (ej visad). 10 15 20 25 30 35 501 932 12 I det föregående har förutsatts att alla ingående komponen- ter är polarisationsoberoende. Detta är dock ej tvingande; om polarisationsberoende föreligger måste emellertid någon form av polarisationskontroll utövas på ingångssidan.

Enligt ett alternativt utförande till diskreta komponenter kan hela anordningen integreras på ett halvledarsubstrat som exempelvis kan utgöras av GaAs eller InP. InP kan exempelvis vara lämpligt om komponenten skall användas vid en våglängd på ca 1550 nm. I dessa fall består vågledarna av singelmodvågledare framställda med konventionella epitaxi- och etsmetoder. Vid monolitisk integrering på halvledare kan exempelvis som filter användas resonanta laserförstärkarfilter, DFB eller DBR-lasrar vilka fungerar som smalbandiga förstärkande filter. Eftersom InP-vågledare har ett större brytningsindex än glasfiber blir fördröj- ningssträckorna i fördröjningsanordningen 4 mindre, exempelvis med ett fall som motsvarar det i det föregående beskrivna med en fördröjningstid på T == 100 ps skulle sträckan bli omkring 0,9 cm.

Vid en monolitiskt integrerad anordning kan även detekte- ringsanordningen integreras monolitiskt liksom även elektriska förförstärkare i form av transistorer. Vidare kan en faskontroll utföras genom att en kort sektion på exempelvis någon tiondels millimeter inkluderas vilken fram- eller backspänns för erhållande av en exakt kontroll av brytningsindex. Enligt ytterligare ett utförande är det möjligt att integrera en optisk förstärkarsektion på ingångssidan i form av en laserförstärkare. Den beskrivna anordningen kan även tillverkas i form av singelmodvågleda- re i material såsom exempelvis polymerer eller kiseldioxid.

Vidare är det ej nödvändigt att de ingående filtren 3a, 3b består av Fabry-Perot-filter eller i fallet med monolitisk integrering, laserförstärkarfilter, utan vilka filter som 10 15 20 25 30 35 501 932 13 helst kan utnyttjas under förutsättning att de har till- räckligt smal överföringsfunktion.

I Fig. 4 illustreras ett alternativt utförande av upp- finningen där separeringsanordningen 1' omfattar en splittrare och en våglängdssorterande anordning 6. En fördel med detta utförande är att väsentligen allt ljuset kan utnyttjas så att inte en del går förlorat vid upp- splittring på ingångssidan med påföljande utfiltrering i respektive arm. I den i Fig. 4 illustrerade anordningen 20 splittras den inkommande optiska signalen Ph upp :i två armar a', b' vilka är av olika längd, L;L + dL. Därpå kombineras ljuset i en riktkopplare 8 vilken kan ha en längd i som exempelvis kan uppgå till en halv kopplings- längd. Enligt ett utförande bildar de två armarna a', b' tillsammans med riktkopplaren 8 en s k Mach-Zender-in- terferometer vilken utför en periodisk "sortering" av våglängderna så att hälften av alla inkommande våglängder kommer ut i den övre armen a' medan hälften kommer ut i den undre armen b' mätt i snittet A'-B'. Genom lämpligt val av dL, d v s det som motsvarar differensen i längd mellan de två armarna, erhålles en periodicitet som gör att det ena modulationssidobandet huvudsakligen hamnar i "a' " medan det andra modulationssidobandet väsentligen hamnar i "b'". På analogt sätt med det i Fig. 1 beskrivna utföringsexemplet fördröjes det sidoband som fördröjts minst i transmissions- fibern på analogt sätt i fördröjningsanordningen 4 varefter de båda signalerna kombineras i kombineringsanordningen 5 vilken kan utgöras av en riktkopplare. Även i detta fall utföres en aktiv faskontroll direkt före kombineringsanord- ningen 5 eller riktkopplaren för erhållande av en koherent kombination av signalerna. Riktkopplaren har en symmetrisk utgång.

Enligt ett utförande består den i Fig. 4 beskrivna anord- ningen 20 av'diskreta fiberkomponenter såsom fibersplittra- 10 15 20 25 30 35 501 932 14 re 2', fiberkopplare 8, fördröjningsanordning 4 (speciellt i form av en fördröjningsledning) liksom faskontroll (ej visad).

Enligt ett annat utförande kan anordningen 20 motsvara den i Fig. 4 beskrivna, men vara framställd genom monolitisk integration på ett halvledarsubstrat såsom exempelvis GaAs eller InP, eller också kan den integreras i polymerer eller kisel-dioxid i analogi med vad som beskrivits under hänvisning till Fig. 1.

Separeringsanordningen 1' behöver inte heller bestå av en splittrare 2' och en Mach-Zender-interferometer utan istället för Mach-Zender-interferometern kan varje annan lämplig våglängdssorterande anordning användas. Den våglängdssorterande anordningen kan exempelvis vara gitterbaserad.

Fig. 5 visar ett effektspektra för den modulerade ljussig- nalen och överföringsfunktionerna för den övre respektive undre grenen i snittet A'-B' i Fig. 4 på analogt sätt med Fig. 2. Därvid visas överföringsfunktionerna för i detta fall Mach-Zender-interferometerns två grenar.

I det följande illustreras ett exempel i vilket mottagaren antagits vara ideal. Fibern antas vidare vara en vanlig singelmodfiber med en dispersion på 17 ps/nm/km och bithas- tigheten antages vara 10 Gbit/s medan våglängden sätts till 1,55 pm.

Som modulationsformat har valts NRZ (Non Return to Zero) med pulsform som cosinus i kvadrat (Raised Cosine). Därvid antages att man har signaleffekt upp till 0,7 x klock- frekvensen. 10' 15 20 25 30 35 501 932 15 I Fig. 6 illustreras straffeffekten (Optical Power Penalty) som funktion av överföringssträckan L för tre olika fall, utan kompensering som svarar mot en streckad kurva, med blåskiftad puls som motsvarar en prickad kurva samt kompensering enligt uppfinningen med olika värden på C vilket är illustrerat med heldragna kurvor. Ur diagrammet ses att maximal dispersionskompensering erhålles för C- värden på ca 0,5. Med dessa antaganden skulle den maximala överföringssträckan uppgå till ca 3,6 x okompencerad överföringssträcka. Att överföringssträckan inte uppgår till en faktor 4 förklaras bl a av att den antagna signalen har ett icke-idealt effektspektrum, d v s viktfunktionen för effektspektrat är i realiteten inte 1. Således beror förlängningssträckan på signalspektrat och med ett idealt signalspektrum skulle en faktor 4 i förlängd överförings- sträcka vara möjlig. Med ett värde på C på ca 0,5 till 0,6 skulle förlängda överföringssträckor i storleksordningen 3 till 3,5 vara möjliga men detta är endast exempel på värden för det här beskrivna fallet.

De :i det föregående beskrivna anordningarna respektive motsvarande metoder utnyttjas för kompensering av dis- persionen i fiberoptiska transmissionssystem med höga bithastigheter vid vilka dispersionen annars utgör en begränsande faktor beträffande längden på överföringsav- stånden som är möjliga utan elektro-optisk regenerering.

Teoretiskt kan med genom uppfinningen beskrivna anordningar överföringsavstånden förlängas med upp till en faktor 4.

Hur mycket överföringsavstånden kan förlängas, d v s hur nära faktorn 4 det är möjligt att komma, beror bl a på hur skarpa optiska filter eller våglängdssorteringsanordningar som kan framställas. Generellt gäller att ju högre bithas- tigheter som kommer ifråga, desto lättare är det att framställa goda optiska filter. 501 932 16 Uppfinningen skall givetvis inte begränsas till beskrivna utföringsformer utan kan fritt varieras inom ramen för patentkraven. Anordningen kan exempelvis vara anordnad på mottagarsidan i transmissionssystemet, men den kan även vara anordnad längs överföringssträckan.

Claims (28)

10 15 20 25 30 35 501 932 17 PATENTKRAV:

1. Anordning (l0; 20) för dispersionskompensering i ett fiberoptiskt transmissionssystem där anordningen är anordnad i transmissionssystemet och där en optisk insignal (Ph) inkommer till anordningen (l0; 20), k ä n n e- t e c k n a d d ä r a v, att anordningen (l0; 20) omfattar en optisk separeringsanordning (1; 1') för spektral optisk uppdelning av den optiska insignalen (Ph) i åtminstone två armar i övre och undre modulationssidoband, en fördröj- ningsanordning (4) för åtadkommande av en selektiv tidsför- dröjning av de separerade sidobanden för kompensering av genom dispersion uppkommen löptidsskillnad mellan sidoban- den och en kombineringsanordning (5; 5') för kombinering av sidobanden.

2. Anordning (l0; 20) enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att sidobanden kom- bineras koherent i kombineringsanordningen (5; 5').

3. Anordning (l0; 20) enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a vy att fördröjningsanord- ningen (4) omfattar två separata singelmodvågledare i vilka modulationssidobanden med väsentligen samma eller obetyd- ligt skiljande grupphastighet propagerar olika långa sträckor.

4. Anordning enligt patentkrav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d d ä r a vy att fördröjningsanord- ningen (4) består av en fiberoptisk fördröjningsledning. 10 15 20 25 30 35 501 932 18

5. Anordning enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att för erhållande av koherent signalkombinering organ för aktiv faskontroll är anordnade i åtminstone en av armarna.

6. Anordning (10) enligt något av föregående patent- krav,k ä n n e t e c k n a d d ä r a v,attsepareringsa- nordningen (1) omfattar en fibersplittrare (2) och i vardera armen anordnade optiska bandpassfilter (3a, 3b) med smal överföringsfunktion.

7. Anordning (10) enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att fibersplittraren (2) består av en passiv 3 dB kopplare.

8. Anordning (10) enligt något av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att ingående komponenter består av diskreta fiberkomponenter.

9. Anordning enligt något av patentkraven 1-7, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den är monolitiskt integrerad på ett halvledarsubstrat, exempelvis GaAs eller InP, eller integrerad i polymermaterial eller SiOr

10. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att de optiska band- passfiltren (3a, 3b) består av Fabry-Perot interferometrar för utfiltrering av övre respektive undre modulationssido- band.

11. Anordning enligt patentkrav 9, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att de optiska band- passfiltren består av resonanta laserförstärkarfilter såsom DFB-, eller DBR-lasrar. 10 15 20 25 30 35 501 932 19

12. Anordning (20) enligt något av patentkraven 2-5, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att separeringsanord- ningen (11) omfattar en fibersplittrare (2') och en våglängdssorterande anordning (6').

13. Anordning (20) enligt patentkrav 12, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den våglängds- sorterande (6') anordningen består av två armar (9', 6') av olika längd (L; L+dL) och en riktkopplare (8) i vilken de optiska signalerna kombineras.

14. Anordning (20) enligt patentkrav 13, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den våglängds- sorterande anordningen (6') består av en Mach-Zender- interferometer.

15. Anordning (20) enligt patentkrav 13, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den våglängds- sorterande anordningen är gitterbaserad.

16. Anordning (20) enligt något av patentkraven 13-15, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att längden på rikt- kopplaren (8) är vald till en halv kopplingslängd.

17. Anordning (20) enligt något av patentkraven 12-16, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att ingående komponen- ter består av dískreta fiberkomponenter.

18. Anordning (20) enligt något av patentkraven 12-16, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den är monolitiskt integrerad i halvledare såsom exempelvis GaAs eller InP.

19. Anordning (20) enligt något av patentkraven 12-16, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den är integrerad i polymermaterial eller Si0P 10 15 20 25 30 35 501 932 20

20. Anordning (10;20) enligt något av föregående patentkrav k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den är anordnad på mottagarsidan i transmissionssystemet.

21. Anordning (10; 20) enligt något av föregående patentkrav k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den omfattar en detekteringsanordning för detektering av en optisk utsignal (Pm).

22. Förfarande för kompensering av dispersionen i ett fiberoptiskt transmissionssystem varvid dispersionskompen- seringen utföres i det fiberoptiska transmissionssystemet till vilken en optisk signal (Ph) inkommer, k ä n n e - t e c k n a t d ä r a v, att förfarande omfattar följande steg: - den optiska insignalen (Ph) delas i en optisk separe- ringsanordning (14 11) upp i. övre respektive undre modulationssidoband, - modulationssidobanden genomgår en selektiv fördröjning för kompensering av genom dispersionen uppkommen löptidsskillnad mellan sidobanden, - sidobanden kombineras i en kombineringsanordning (5; sf).

23. Förfarande enligt patentkrav 20, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att modulationssidoban- den kombineras koherent.

24. Förfarande enligt något av patentkraven 20-21, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att modulationssidoban- den propagerar olika långa sträckor men med väsentligen samma grupphastighet. 10 15 20 501 932 21

25. Förfarande enligt något av patentkraven 20-22, kännetecknat därav, att den optiska insignalen (Ph) i separeringsanordningen (1; 11) splittras varpå den filtreras för erhållande av det övre modulations- sidobandet i en av armarna och det undre modulationssido- bandet i den andra av armarna.

26. Förfarande enligt något av patentkraven 20-23, kännetecknat därav, att den inkommande optiska signalen splittras upp i två armar vilka är av olika längd varpå ljuset kombineras i riktkopplare för åstadkommande av en våglängdssortering.

27. Förfarande enligt något av patentkraven 22-25 k ä n n e t e c k n a t d ä r a v att dispersionskompen- seringen äger rum på mottagarsidan i transmissionssystemet.

28. Förfarande enligt patentkrav 27 k ä n n e - t e c k n a t d ä r a v att den optiska utsignalen(P,,) utifrån kombineringsanordningen (5; 5') detekteras av en detekteringsanordning på i sig känt sätt.