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Title:
METHOD AND DEVICE FOR SPECTRAL LEVELLING IN WDB MULTI-CHANNEL SYSTEMS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/019768
Kind Code:
A1
Abstract:
WDB multi-channel systems for large distances having a number of intensifiers cause an increase in intensification, which can lead to considerable differences in intensity, even given modest wavelength dependence. This makes spectral levelling necessary. In accordance with the invention, the light from the fiber is first split spectrally into channels, and, thus locally separated, projected onto the surface of an optic limiter based on an OASLM (optical addressed, spatial light modulator), in which the intensive channels are overproportionally attenuated. The tension dependence of liquid crystal cells, derived from exposure, is used to level the WDM channels. Lastly, the channels are again imaged onto a point and coupled into another fiber. The invention is used in WDM multi-channel systems for large distances with a number of intensifiers.

Inventors:
DULTZ WOLFGANG (DE)
BERESNEV LEONID (US)
RIES REINALD (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/006208
Publication Date:
April 22, 1999
Filing Date:
September 30, 1998
Export Citation:
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Assignee:
DEUTSCHE TELEKOM AG (DE)
DULTZ WOLFGANG (DE)
BERESNEV LEONID (US)
RIES REINALD (DE)
International Classes:
G02B6/34; G02F1/133; G02F1/135; H04J14/02; (IPC1-7): G02F1/135; H04J14/02
Foreign References:
US5363221A1994-11-08
EP0715191A21996-06-05
Other References:
PARKER M C ET AL: "DYNAMIC HOLOGRAPHIC SPECTRAL EQUALIZATION FOR WDM", IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, vol. 9, no. 4, April 1997 (1997-04-01), pages 529 - 531, XP000690483
GUENA M ET AL: "120 X 100 PIXEL ANTIBLOOMING ARRAY BASED ON OPTICALLY ADDRESSED FERROELECTRIC LIQUID-CRYSTAL CELLS", OPTICS LETTERS, vol. 19, no. 13, 1 July 1994 (1994-07-01), pages 1001 - 1003, XP000454706
Y.-C. LIU ET AL.: "INGAAS PHOTODIODES FOR INFRARED-SENSITIVE OPTICALLY ADDRESSED SPATIAL LIGHT MODULATORS", SPATIAL LIGHT MODULATORS; TOPICAL MEETING, INCLINE VILLAGE, USA; OSA TRENDS IN OPTICS AND PHOTONICS SERIES, vol. 14, 17 March 1997 (1997-03-17), pages 138 - 140, XP002091027
Attorney, Agent or Firm:
DEUTSCHE TELEKOM AG (Technologiezentrum Patentabteilung EK03 Darmstadt, DE)
DEUTSCHE TELEKOM AG (Technologiezentrum Patentabteilung EK03 Darmstadt, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. l.
2. Verfahren zum spektralen Pegelabgleich in WDM Vielkanal systemen d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Licht aus der Faser zuerst spektral in Kanäle aufgespalten und örtlich getrennt auf die Oberfläche eines optischen Begrenzers auf der Basis eines OASLMs (optical addressed, spatial light modulators) projeziert werden, daß darin die intensiven Kanäle überproportional geschwächt werden, indem die nichtlineare, aus der Belichtung abgeleitete Spannungsabhängigkeit von Flüssigkristallzellen zur Nivellierung der WDM Kanäle verwendet wird und daß zuletzt die Kanäle wieder auf einen Punkt abgebildet und in eine weitere Faser eingekoppelt werden.
3. Vorrichtung zum spektralen Pegelabgleich in WDM Vielka nalsystemen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie aus in die Faser eingebauten spektral aufspalten den Elementen, einem optischen Begrenzer auf der Basis eines OASLMs (optical addressed, spatial light modula tors) auf der Projektionsfläche, der zwischen spektral aufspaltende Elemente und abbildende Elemente direkt in die Faser eingebaut ist und der die proportionale Spannung an der Flüssigkristallzelle durch Belichtung eines Photoleiters erzeugt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die spektral aufspaltenden und abbildenden Elemente gewölbte Gitter sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die spektral aufspaltenden Elemente Fasergitter sind, die mit anamorphotischen Linsen auf der Faser zur Abbildung ausgestattet sind.
6. 1 Verfahren und Vorrichtung zum spektralen Pegelabgleich in WDM Vielkanalsystemen.
7. Kurzfassung 2.1. Bei WDM Vielkanalsystemen für größere Strecken mit einer Anzahl von Verstärkern potenziert sich die Verstär kung, was selbst bei einer bescheidenen Wellenlängenab hängigkeit zu erheblichen Unterschiedender Intensität führen kann die einen spektralen Pegelabgleich erforderlich machen.
8. 22. Nach der Erfindung wird das Licht aus der Faser zuerst spektral in Kanäle aufgespalten und örtlich getrennt auf die Oberfläche eines optischen Begrenzers auf der Basis eines OASLMs (optical addressed, spatial light modulators) projiziert in dem die intensiven Kanäle überproportional geschwächt werden. Die aus der Belichtung abgeleitete Spannungsabhängigkeit von Flüssigkristallzellen wird zur Nivellierung der WDM Kanäle verwendet und zuletzt werden die Kanäle wieder auf einen Punkt abgebildet und in eine weitere Faser eingekoppelt.
9. 23. Anwendungsgebiet der Erfindung sind WDM Vielkanal systemen für größere Strecken mit einer Anzahl von Verstärkern.
10. Fig. 2.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zum spektralen Pegelabgleich in WDM Vielkanalsystemen Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum spektralen Pegelabgleich in WDM Vielkanalsystemen, wie sie z. B. in H. HULTZSCH ; Optische Telekommunikations- systeme ; Gelsenkirchen 1996, Seite 344 ff beschrieben sind.

WDM Vielkanalsysteme verwenden eine größere Zahl gleichab- ständiger spektraler Kanäle zur optischen Übertragung im Glasfasernetz. Durch die Parallelübertragung wird die Übertragungskapazität erhöht, ohne daß die Übertragungs- frequenzen heraufgesetzt werden müssen, d. h., ein 2,5 GBit System kann ohne Änderung der elektronischen Komponenten bei 20 Kanälen für die Übertragung von 50 GBit genutzt werden.

WDM-Systeme arbeiten im allgemeinen im dritten optischen Fenster der Telekommunikation bei 1550 nm, wo es geeignete optische Verstärker gibt, die das gesamte Vielkanalsystem, Kanal für Kanal, verstärken können. Zwar unterscheidet der Verstärker nicht grundsätzlich zwischen einzelnen Kanälen, doch ist die Verstärkungskurve V (X) von der spektralen Lage des einzelnen Kanals abhängig. Falls für größere Strecken eine Anzahl N von Verstärkern benötigt wird, potenziert sich die Verstärkung VN (X), was selbst bei einer

bescheidenen Wellenlängenabhängigkeit V (#)#I(#) zu erheb- lichen Abhängigkeiten der Intensität VN (#)#I@(#) am Ende der Übertragungsstrecke führen kann. Sind diese nicht mehr tolerabel, müssen geeignete Filter für eine gleichmäßige spektrale Abhängigkeit von VN (#)Io(#) sorgen. Io (#) ist die <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Intensität des Kanals der Wellenlänge x am Eingang der<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Verstärkerkette.

Für den spektralen Abgleich liegt es nahe, mit Farbglasfil- tern oder Inteferenzfiltern der Durchlässigkeit D (X) die Kanalintensitäten D (#)#VN(#)Io(#) am Ausgang zu nivellieren.

Diese Filter arbeiten völlig analog einem Anpassungsfilter für die Farbtemperatur der Lichtquelle an einen photogra- phischen Film. Ihre reziproke Charakteristik senkt die Intensität der intensiven spektralen Kanäle auf die der schwachen. Das geht beim photographischen Film, nicht jedoch bei einem WDM Vielkanalsystem, da die Kurven V (X) von Verstärker zu Verstärker stark voneinander abweichen und außerdem zeitabhängig sind. Eigentlich wird die <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Intensität IA (X) am Ausgang des WDM übertagungssystem also durch beschrieben. Eine solche Charakteristik lä#t sich nicht durch ein einziges statisches Filter ausgleichen. Selbst bei geringer Zeitabhängigkeit macht die starke Abhängigkeit der Verstärkungskurve Vi vom Verstärker i und die Abhän-

gigkeit von IA von der Zahl der Verstärker N die Entwick- lung eines einheitlichen Pegelabgleichfilters sehr schwie- rig. Andere kanalabhängige Dispersions-und Dämpfungseffek- te, wie die Polarisationsmodendispersion, verstärken dieses Problem.

Aufgabe der Erfindung ist es, solche Probleme zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird mit dem im Kennzeichen des Patentan- spruchs 1 dargelegten Verfahren und der im Kennzeichen des Patentanspruchs 2 aufgeführten Vorrichtung gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungsmöglichkeiten sind aus den Kennzeichen der Unteransprüche 3 und 4 ersichtlich.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbei- spiele näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen die : Fig. 1 die nichtlineare Charakteristik eines OASLMs, Fig. 2 eine Vorrichtung mit einem OASLM zwischen abbildenden Gittern, und Fig. 3 eine Vorrichtung mit einem OASLM zwischen Fasergittern mit anamorphotischen Linsen.

Optisch adressierbare Lichtventile (OASLM) sind z. B. aus n Spatial Light Modulators ; OSA-Technical Digest, ISBN 1- 55752-494-7 Washington 1997"bekannt und bestehen aus einer photoleitenden Schicht und einer elektrooptischen Schicht, die spannungsempfindlich ist. Bei lokaler Belichtung bricht die Spannung im Photoleiter lokal zusammen und überträgt

sich auf die elektrooptische Schicht, die dadurch lokal in ihrer Durchlaß-oder Reflexionscharakteristik geändert wird und die Belichtung nun ihrerseits optisch anzeigt. Die photoleitende Schicht muß natürlich für die auffallende Belichtung empfindlich sein ; die elektrooptische Schicht ist z. B. ein Flüssigkristall, der in weiten spektralen Bereichen optische Modulatoreigenschaften besitzt. Gewisse Materialien vereinen die Eigenschaften der photonenempfind- lichen und der spannungsempfindlichen Schicht wie z. B. die photorefraktiven Kristalle oder Polymere. Die Schichten können strukturiert und in einzelne optische Punkte (Pixel) aufgelöst sein, um das Übersprechen zwischen nahen Bild- punkten zu vermindern oder um bildpunktweise zusätzlichen elektrischen Eingriff in den Modulator zu erhalten.

Gewisse Flüssigkristalle in OASLMs haben die Eigenschaft nichtlinear zu sein, d. h., ihre Modulationseigenschaften für das Licht hängen in nichtlinearer Weise von der ange- legten Spannung und damit von der Beleuchtungsintensität I auf dem Photoleiter ab. Eine typische Charakteristik einer Vorrichtung zur lokalen Abschwächung der Lichtintensität entsprechend DPA 196 16 323.4 zeigt Fig. 1. Das dort be- schriebene Element ist zur Abschwächung starker Licht- quellen im Sichtbaren zum Schutz des Auges oder vor Videokameras entwickelt worden.

Zunächst von L. Wang et al."Design of an optically adres- sed spatial light modulator sensitive to 1,55p-write light" ; in OSA Technical Digest Vol. 9 (1995) p. 89 und neuerdings von mehreren Autoren sind in Spatial Light

Modulators ; OSA-Technical Digest, ISBN 1-55752-494-7 Washington 1997"p. 81 uns p. 84 photoleitende Schichten für das dritte optische Fenster bei 155o nm für den Einsatz in OASLMs vorgeschlagen worden, so daß die Anwendung als optischer Begrenzer für den WDM Vielkanalbetrieb in Frage kommt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird ein OASLM, der für das IR Licht der optischen Nachrichtenübertragung empfindlich ist, gemäß der Erfindung so in eine Glasfaserstrecke mit WDM eingebaut, daß er die Intensität der spektralen WDM Kanäle nivelliert. Dazu wird das Licht aus der Faser spek- tral aufgespalten und auf den OASLM projiziert, so daß die spektralen Kanäle örtlich voneinander getrennt abgebildet werden. Der nichtlineare OASLM schwächt die sehr intensiven Kanäle überproportional und bewirkt die Intensitätsnivel- lierung. Anschließend werden die WDM Kanäle wieder zusammen auf einen Punkt abgebildet und in eine weitere Faser einge- koppelt. Zur spektralen Aufspaltung der WDM Kanäle können alle Arten von Spektralapparaten dienen z. B. Prismen, Gitter oder Interferometer.

Je nach Art des Spektralapparates muß auch die Abbildungs- optik gewählt werden. In Fig. 2 werden bevorzugt gewölbte holographische Gitter gewählt, die sowohl spektral aufspal- tende als auch abbildende Eigenschaften haben.

Die Zusammenführung der spektralen Kanäle zum Wiederein- koppeln in die Faser kann auch durch eine Linse erfolgen, wenn die Apparaturbedingungen eingehalten werden können.

Dabei kommt es auf die Zahl und die Aufspaltung der einzel- nen WDM Kanäle an.

Entsprechend Fig. 3 können auch Auskoppel-und Einkoppel- gitter verwendet werden, die direkt in die Faser einge- schrieben werden können und die unter Umständen mit geeig- neten Linsen auf der Faser selbst kombiniert werden.