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Die Erfindung betrifft einen optischen
Zwischenverstärker zur Verwendung in der optischen Kommunikation und
insbesondere einen optischen Zwischenverstärker, in dem eine
Signallichtwelle direkt und ohne Uniwandlungen zwischen
optischen und elektrischen Signalen verstärkt wird.
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In einem optischen Kommunikationssystem wird eine
Signallichtwelle zwangsläufig gedämpft und unterliegt bei der
Übertragung durch eine Lichtleiterübertragungsleitung einer
Wellenverzerrung infolge des Übertragungsverlusts bzw. der
Dispersion des Lichtleiters. Deshalb ist zum Aufbau eines
optischen Weitverkehrs-Kommunimationssystems eine vorbestimmte
Anzahl von Zwischenverstärkern in vorbestimmten Abständen
erforderlich, damit die ursprüngliche optische Leistung und
Wellenform der Signallichtwelle wiederhergestellt wird.
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Ein herkömmlicher Zwischenverstärker für ein optisches
Kommunikationssystem wird in "IEEE Journal of Lightwave
Technology", Vol. LT-3, Nr. 5, Oktober 1985, S. 1005 bis 1016
beschrieben. Im herkömmlichen Zwischenverstärker für ein
optisches Kommunikationssystem wird die über einen Lichtleiter
übertragene Signallichtwelle von einem Fotodetektor zum
Umwandeln in ein elektrisches Signal empfangen, das
anschließend verstärkt und in seiner Wellenform regeneriert wird.
Danach wird die im Zwischenverstärker eingebaute Lichtquelle
durch dieses elektrische Signal so moduliert, daß sie die
Signallichtwelle mit reproduziertem optischen Leistungspegel
und regenerierter Wellenform emittiert. Anschließend wird die
regenerierte Signallichtwelle zu einem Lichtleiter für eine
nachfolgende Stufe geführt.
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Der herkömmliche Zwischenverstärker für das vorstehend
beschriebene optische Kommunikationssystem weist aber
Nachteile auf: z. B. ist seine Fehlerwahrscheinlichkeit groß,
seine Betriebssicherheit gering, die Systemgröße ist
beträchtlich und die Systemkosten sind aufgrund der Anzahl der
im Zwischenverstärker zur Signalverarbeitung verwendeten
elektrischen Bauelemente hoch.
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Zur Überwindung dieser Nachteile wird ein optischer
Zwischenverstärker untersucht, in dem die Signallichtwelle
direkt und ohne Umwandlungen zwischen optischen und
elektrischen Signalen verstärkt wird und der z. B. in "Journal of
Optical Communications", Vol. 4, 1983, S. 51 bis 62 sowie in
"Electronic Letters", Vol. 22, 1986, S. 253 bis 256
beschrieben ist. Der optische Zwischenverstärker ist für ein
optisches Kommunikationssystem geeignet, in dem die
Wellenregenerierung keinen einschränkenden Parametern unterliegt, z. B.
daß die Bitgeschwindigkeit unter mehreren 10&sup8; Bits pro
Sekunde und die Übertragungslänge unter 1000 km liegen muß.
Für einen solchen optischen Zwischenverstärker werden mehrere
Arten von Halbleiterlaserverstärkern verwendet, z. B. vom Typ
Fabry-Perot oder ein Halbleiterlaser mit. verteilter
Rückkopplung, der mit einem Eingangsruhestrom unterhalb seiner
Schwingungsschwelle arbeitet, sowie ein
Wanderwellenhalbleiterlaser, der reflexionshemmende Beschichtungen mit einem
Reflexionsvermögen von weniger als einigen Prozent auf beiden
Flächen aufweist. In diesen optischen
Halbleiterlaserverstärkern wird die Signallichtwelle in der aktiven Schicht durch
die stimulierten Emissionseffekte verstärkt.
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Bei jedem der vorstehend erwähnten, herkömmlichen
optischen Halbleiterlaserverstärker tritt jedoch ein Problem
dahingehend auf, daß der Verstärkungsfaktor sowohl bei
Lufttemperaturänderungen als auch bei Polarisationsänderungen der
Signallichtwelle schwankt. Insbesondere ändert sich die
Brechzahl der aktiven Schicht eines
Halbleiterlaserverstärkers stark entsprechend seiner Temperaturänderung. Dies führt
bei einem solchen optischen Halbleiterlaserverstärker zu
einer Temperaturabhängigkeit der maximalen
Verstärkungswellenlänge von etwa 0,1 nm/ºC.
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Ein weiteres Problem besteht darin, daß sich der
Verstärkungsfaktor eines solchen Halbleiterlaserverstärkers für
die transversal-elektrische Welle (TE-Welle) und die
transversal-magnetische
Welle (TM-Welle) unterscheidet. Der Grund
dafür ist, daß sich der Modenbegrenzungsfaktor für TE- und
TM-Wellen unterscheidet, da die aktive Schicht des
Halbleiterlaserverstärkers gewöhnlich asymmetrisch ist, und daß sich
außerdem das Flächenreflexionsverniögen für TE- und TM-Wellen
unterscheidet.
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Trotz der polarisationsabhängigen Verstärkung des
vorstehend beschriebenen Halbleiterlaserverstärkers ist es
schwierig, die Signallichtwelle über den Lichtleiter so zu
übertragen, daß die Polarisation der Signallichtwelle im
Lichtleiterkommunikationssystem konstant bleibt. Überdies
ändert sich die Polarisation der Signallichtwelle leicht, wenn
der Lichtleiter durch unerwartete Störungen von außen
beeinflußt wird. Daher schwankt der optische Leistungspegel der
Signallichtwelle nach der Verstärkung in Abhängigkeit von der
Polarisation der Eingangssignallichtwelle, wenn ein
herkömmlicher optischer Halbleiterlaserverstärker für den optischen
Zwischenverstärker verwendet wird. Zur Überwindung dieses
Problems wird z. B. der Einsatz eines Polarisationsreglers am
Eingang des optischen Halbleiterlaserverstärkers erwogen. Der
gegenwärtig verfügbare Polarisationsregler ist für diesen
Anwendungsfall jedoch ungeeignet, da er einen Verlust
(Dämpfung) von mehreren dB aufweist und seine
Langzeitstabilität für einen solchen langfristigen Einsatz noch
unzureichend ist.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, muß der herkömmliche
optische Zwischenverstärker in seiner Stabilität und
Betriebssicherheit verbessert werden, die gegenwärtig wegen der
genannten Schwankungen des Verstärkungsfaktors von optischen
Halbleiterlaserverstärkern bei sowohl Lufttemperatur- als
auch Polarisationsänderungen der Signallichtwelle schlecht
sind. Beim herkömmlichen optischen Zwischenverstärker tritt
außerdem ein weiteres Problem auf: die Übertragungsleitung
wird unterbrochen, wenn der optische
Halbleiterlaserverstärker im Verlaufe des Langzeiteinsatzes beschädigt wird.
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Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, einen
optischen Zwischenverstärker mit verbesserter Stabilität zu
schaffen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung
eines optischen Zwischenverstärkers, dessen Betriebssicherheit
so erhöht wird, daß er für einen Langzeiteinsatz geeignet
ist.
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Erfindungsgemäß weist ein optischer Zwischenverstärker
mehrere optische Verstärker, eine Überwachungseinheit und
eine Regelschaltung auf. Eine über einen ersten Lichtleiter
übertragene Eingangssignallichtwelle wird durch einen
optischen Teiler aufgeteilt und zu den mehreren optischen
Verstärkern geführt. In den optischen Verstärkern werden die
aufgeteilten Signallichtwellen einzeln verstärkt.
Anschließend werden die verstärkten Signallichtwellen durch einen
Optokoppler kombiniert und als Ausgangssignallichtwelle zu
einem zweiten Lichtleiter geführt. Die Überwachungseinheit
detektiert den optischen Leistungspegel der
Ausgangssignallichtwelle, und die Regelschaltung regelt den
Verstärkungsfaktor mindestens eines optischen Verstärkers so, daß
ein vorbestimmter Wert des optischen Leistungspegels der
Ausgangssignallichtwelle beibehalten wird.
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Nachstehend wird die Erfindung im Zusammenhang mit den
beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 ein Blockschaltbild eines cptischen
Zwischenverstärkers in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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Fig. 2 die Kennlinie des Verstärkungsfaktors als
Funktion des Injektionsstroms eines optischen
Halbleiterlaserverstärkers, der für einen optischen Zwischenverstärker in der
Ausführungsform verwendet wird; und
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Fig. 3 und 4 erläuternde schematische Darstellungen
optischer Halbleiterlaserverstärker, die für die
erfindungsgemäße Ausführungsform angewendet werden.
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Fig. 1 zeigt einen optischen Zwischenverstärker 10 in
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Der optische
Zwischenverstärker 10 weist auf: optische
Halbleiterlaserverstärker 21 und 22, einen Optokoppler 11 zum Aufteilen der
über einen Eingangslichtleiter 61 übertragenen
Signallichtwelle in zwei Signallichtwellen, die zu zwei Lichtleitern 113
und 114 geführt werden, und einen Optokoppler 12 zum
Kombinieren der zwei Signallichtwellen der beiden Lichtleiter 121
und 122 und zum Aufteilen einer kombinierten Signallichtwelle
in zwei Signallichtwellen, die zu einem Ausgangslichtleiter
62 und zu einem Überwachungslichtleiter 124 geführt werden.
Die Optokoppler 11 und 12 haben jeweils einen Aufbau, bei dem
zwei Monomodelichtleiter mit einem Kerndurchmesser von
jeweils 10 um verschmolzen sind, um parallel über eine
vorbestimmte Länge verbunden zu werden, und bei denen das
Teilungsverhältnis 1:1 bei einer Wellenlänge von 1,55 um beträgt
und der Verlust (Dämpfung) in ihnen unter 0,1 dB liegt. Die
Halbleiterlaserverstärker 21 und 22 sind jeweils
Wanderwellen-Halbleiterlaserverstärker, in denen beide Flächen eines
InGaAsP/InP-Halbleiterlasers so reflexionshemmend beschichtet
sind, daß ihr Reflexionsvermögen unter zwei Prozent liegt.
Ein Fotodetektor 3 besteht aus einer Ge-Fotodiode und ist so
angeordnet, daß er dem Ausgang des Überwachungslichtleiters
124 des Optokopplers 12 gegenüberliegt. Die Eingangs- und
Ausgangslichtleiter 61 und 62 sind jeweils
Monomodelichtleiter mit einem Kerndurchmesser von 10 um. Die Enden der
Lichtleiterkoppler 113 und 114 und die Enden der
Lichtleiterkoppler 121 und 122 sind jeweils so bearbeitet, daß sie
kugelförmig mit einem Radius von etwa 40 um sind, so daß die Enden
als Linsen wirken. Der Koppelverlust zwischen dem Lichtleiter
und den Halbleiterlaserverstärkern 21 und 22 beträgt jeweils
etwa 3 dB. Die Eingangs- und Ausgangslichtleiter 61 und 62
sind mit Spleißverbindungen zum Anschluß an den Optokoppler
11 bzw. 12 versehen, wobei der Spleißverlust mit weniger als
0,2 dB gering ist. In jedem der optischen
Halbleiterlaserverstärker 21 und 22 beträgt der Schwellenstrom für die
Laserschwingung 50,1 mA; die Verstärkungsfaktoren für die TE- und
TM-Signallichtwelle bei einer Wellenlänge von 1,55 um sind in
Fig. 2 dargestellt. Bei einem Injektionsstrom von 49,5 mA
beträgt der Verstärkungsfaktor für die TE-Welle 38 dB und für
die TM-Welle 30 dB.
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In der Ausführungsform beträgt die Leistung der über den
Lichtleiter 61 übertragenen Signallichtwelle von 1,55 um am
Eingang des Optokopplers 11 -35 dBm (Dezibel, bezogen auf
1 mW). Die Signallichtwelle wird im Optokoppler 11
gleichniäßig aufgeteilt und zu den optischen
Halbleiterlaserverstärkern 21 und 22 geführt, an deren Eingängen die
Signallichtwellenleistung -41 dBm aufgrund des vorstehend beschriebenen
Koppelverlustes von 3 dB beträgt. In einem bestimmten
Betriebszustand wird der optische Halbleiterlaserverstärker 21
so geregelt, daß er einen Verstärkungsfaktor von 30 dB hat,
während der optische Halbleiterlaserverstärker 22 so geregelt
wird, daß er sich in einem Aus-Zustand mit einem
Injektionsstrom Null befindet, so daß vom optischen
Halbleiterlaserverstärker 21 eine Signallichtwellenleistung von -14 dBm zum
Lichtleiter 121 abgegeben wird, während vom
Halbleiterlaserverstärker 22 keine Signallichtwelle zum Lichtleiter 122
geführt wird. Damit wird die Signallichtwellenleistung
regeneriert, so daß ihr Pegel wieder -17 dBm beträgt, und die
regenerierte Signallichtwelle wird über den Optokoppler 12 zum
Ausgangslichtleiter 62 geführt. Zum Überwachen der zum
Ausgangslichtleiter 62 geführten Signallichtwellenleistung wird
ein Teil der Signallichtwelle vom Lichtleiter 124 mit einem
Pegel von -17 dB durch den Fotodetektor 3 detektiert. Das
Überwachungssignal vom Fotodetektor 3 wird anschließend zu
einer Regelschaltung 4 geführt, durch die Stromversorgungen
51 und 52 geregelt werden, um die optischen
Halbleiterlaserverstärker 21 bzw. 22 mit vorbestimmten Injektionsströmen zu
speisen. In dieser Ausführungsform behält der optische
Halbleiterlaserverstärker 21 einen Verstärkungsfaktor von 30 dB
auch dann bei, wenn sich der Polarisationszustand der
Eingangssignallichtwelle aufgrund der Übertragung über den
Lichtleiter 61 ändert. Dies erfolgt durch Ändern des
Ausgangsstroms der Stromversorgung 51 durch die Regelschaltung
4, so daß der Pegel der Überwachungssignallichtwelle am
Fotodetektor 3 der vorstehend genannten Lichtleistung von -17 dBm
angenähert wird. Wie deutlich aus Fig. 2 hervorgeht, liegt
der Ausgangsstrom der Stromversorgung 51 im Bereich von
48,5 mA bis 49,5 mA.
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Wenn in der Ausführungsform der Pegel der
Überwachungssignallichtwelle von -17 dBm am Fotodetektor 3 infolge von
Störungen, wie z. B. einer Beschädigung des optischen
Halbleiterlaserverstärkers, trotz Erhöhung des Injektionsstroms
auf 49,7 mA nicht beibehalten werden kann, erfolgt eine
Regelung durch die Regelschaltung 4 derart, daß der
Injektionsstrom des optischen Halbleiterlasers 21 fest auf 49,7 mA
eingestellt wird und der optische Halbleiterlaserverstärker 22,
der unter Normalbedingungen nicht arbeitet, den Betrieb
zusammen mit dem optischen Halbleiterlaserverstärker 21
aufnimmt. Bei dieser Konfiguration kann die Signallichtwelle zum
Lichtleiter 62 durch den optischen Halbleiterlaserverstärker
normalerweise auf einen Pegel von -17 dBm regeneriert werden,
auch wenn der Weg der Signallichtwelle im optischen
Halbleiterlaserverstärker 21 infolge einer Beschädigung des
optischen Halbleiterlaserverstärkers 21 unterbrochen ist. Bei
einem Ausfall beider optischen Halbleiterlaserverstärker 21 und
22, bei dem folglich kein Pegel der
Überwachungssignallichtwelle von -17 dBm beibehalten werden kann, wird in der
Regelschaltung ein Ausgangswarnsignal erzeugt und zu einer
externen Schaltung (nicht gezeigt) gesendet.
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Fig. 3 zeigt einen optischen Halbleiterlaserverstärker,
der für den optischen Zwischenverstärker in der vorstehend
genannten Ausführungsform eingesetzt werden kann. Der
optische Halbleiterlaserverstärker weist auf: optische
Halbleiterlaserverstärkerelemente 35 und 36, einen
Polarisationsstrahlteiler 31 zum Aufteilen einer Eingangssignallichtwelle
in zwei Ausgangssignallichtwellen mit rechtwinkliger
Polarisation zueinander, einen optischen Spiegel 32 zum
Reflektieren einer der beiden Signallichtwellen vom
Polarisationsstrahlteiler 31, Linsen 33 und 34 zum Fokussieren der beiden
Signallichtwellen vom Polarisationsstrahlteiler 31 und der
vom optischen Spiegel 32 reflektierten Signallichtwelle auf
aktive Schichten 351 und 361 der optischen
Halbleiterlaserverstärkerelemente 35 bzw. 36, Linsen 37 und 38 zum
Kollimieren
der von den optischen Halbleiterlaserverstärkerelementen
35 und 36 abgestrahlten Signallichtwellen, einen optischen
Spiegel 39 zum Reflektieren der durch die Linse 38
kollimierten Signallichtwelle und einen Polarisationsstrahlkoppler 40
zum Kombinieren der durch die Linse 37 kollimierten und durch
den optischen Spiegel 39 reflektierten Signallichtwellen, um
eine Ausgangssignallichtwelle zu erzeugen. In der Darstellung
des optischen Halbleiterlaserverstärkers in Fig. 3 zeigen
senkrechte und waagerechte Pfeile die jeweiligen elektrischen
Feldrichtungen der Signallichtwellen an.
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In Fig. 3 bestehen der Polarisationsstrahlteiler 31 und
-koppler 40 jeweils aus zwei Glasprismen mit jeweils
rechtwinkliger Dreieckform, die an ihren Ebenen miteinander
verbunden sind. Die optischen Halbleiterlaserverstärkerelemente
35 bzw. 36 sind jeweils
InGaAsP/InP-Wanderwellenhalbleiterlaser, deren Flächen mit einem reflexionshemmenden Film
beschichtet sind, um ein Reflexionsvermögen von unter zwei
Prozent aufzuweisen. Die optischen
Halbleiterlaserverstärkerelemente 35 und 36 haben die aktive Schicht 351 bzw. 361 mit
einer Dicke von etwa 0,1 um, einer Breite von etwa 1,5 um und
einer Länge von etwa 300 um.
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Wie in Fig. 2 erläutert wurde, unterscheidet sich der
Verstärkungsfaktor des
InGaAsP/InP-Wanderwellen-Halbleiterlaserverstärkerelements bei einer Wellenlänge von 1,55 um für
die TE- und TM-Welle. Die Linsen 33, 34, 37 und 38 sind
jeweils sogenannte Selfoc-Linsen (eine Stablinse) mit
kugelförmiger Spitze, einer Brennweite von 5 mm und einem
Koppelverlust von 3 dB; die optischen Spiegel 32 und 39 sind jeweils
durch Goldbedampfung hergestellte Spiegel mit einem
Reflexionsvermögen von 99 %.
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Im Betrieb wird eine Eingangssignallichtwelle, die in
den optischen Halbleiterlaserverstärkerelementen 35 und 36
verstärkt werden soll, mit einer Wellenlänge von 1,55 um
durch den Polarisationsteiler 31 in eine TE- und eine TM-
Welle aufgeteilt. Die TE-Welle wird durch die Linse 33 zur
aktiven Schicht 351 des optischen
Halbleiterlaserverstärkerelements 35 übertragen, in dem die TE-Welle verstärkt wird;
die TM-Welle wird durch den optischen Spiegel 32 so
reflektiert, daß die TM-Welle durch die Linse 34 zur aktiven
Schicht 361 des optischen Halbleiterlaserverstärkerelements
36 geführt wird, in dem die TM-Welle verstärkt wird. Die so
im optischen Halbleiterlaserverstärkerelement 35 verstärkte
TE-Welle wird über die Linse 37 zum Polarisationskoppler 40
geführt, während die im optischen
Halbleiterlaserverstärkerelement 36 verstärkte TM-Welle über die Linse 38 zum
optischen Spiegel 39 geführt, durch diesen reflektiert und zum
Polarisationskoppler 40 geführt wird. Im Polarisationskoppler
40 werden die Signallichtwellen beider
Polarisationskomponenten kombiniert und als verstärkte Signallichtwelle zum
Lichtleiter einer nachfolgenden Stufe geführt. Die
Verstärkungsfaktoren der optischen Halbleiterlaserverstärkerelemente 35
und 36 werden durch veränderte Einstellung der
Injektionsströme zu ihren Stromeingangsanschlüssen 352 bzw. 362
entsprechend einem in der Ausführung erläuterten
Überwachungssignal geregelt.
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Nachstehend werden der Grundgedanke und der Betrieb der
Erfindung näher erläutert.
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Wie vorstehend erläutert wurde, wird eine
Eingangssignallichtwelle aufgeteilt und mehreren optischen
Halbleiterlaserverstärkern zugeführt, wobei jedes Signal einzeln
verstärkt wird. Außerdem wird der Verstärkungsfaktor jedes
der mehreren optischen Halbleiterlaserverstärker entsprechend
einem Überwachungssignal geregelt. Folglich kann ein
vorbestimmter Wert für die optische Leistung der verstärkten
Signallichtwelle auch dann beibehalten werden, wenn sich die
Polarisation der über einen Lichtleiter übertragenen
Eingangssignallichtwelle infolge einer äußeren, auf den
Lichtleiter wirkenden Störung ändert und wenn die
Verstärkungsfaktoren der optischen Halbleiterlaserverstärker infolge von
Lufttemperaturänderungen schwanken. Außerdem wird eine
Unterbrechung der Übertragungsleitung verhindert, da die optische
Leistung der verstärkten Ausgangssignallichtwelle durch
Erhöhen des Verstärkungsfaktors mindestens eines optischen
Halbleiterlaserverstärkers der mehreren optischen
Halbleiterlaserverstärker
auch dann auf einem vorbestimmten Pegel
beibehalten werden kann, wenn einer der mehreren optischen
Halbleiterlaserverstärker beschädigt ist. In jedem optischen
Halbleiterlaserverstärker wird die Eingangssignallichtwelle
gemäß der vorstehenden Beschreibung vorzugsweise in eine TE-
und eine TM-Welle aufgeteilt. Die TE- und die TM-Welle werden
in optischen Halbleiterlaserverstärkerelementen unabhängig
voneinander verstärkt und anschließend. kombiniert. Dadurch
behält die verstärkte Signallichtwelle, die aus den
unabhängigen optischen Verstärkungsvorgängen und der Kombination der
einzelnen Signallichtwellenkomponenten gewonnen wird,
idealerweise auch dann einen vorbestimmten Pegel bei, wenn sich
der Polarisationszustand der Eingangssignallichtwelle
unerwartet ändert.
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Dies läßt sich wie folgt erläutern: Es wird definiert,
daß die Eingangssignalwellenleistung PIN, eine
TE-Wellenkomponente der Eingangssignallichtwelle a PIN und eine
TM-Wellenkomponente der Eingangssignallichtwelle (1 - a)PIN
beträgt. Für a gilt dabei ein Bereich von 0 < a < 1. Es wird
ferner definiert, daß der Verstärkungsf aktor eines optischen
Halbleiterlaserverstärkerelements zum VErstärken der TE-Welle
G&sub1; und der eines optischen Halbleiterlaserverstärkerelements
zum Verstärken der TM-Welle G&sub2; beträgt.
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Gemäß der vorstehenden Definitionen berechnet sich eine
verstärkte Signallichtwellenleistung POUT, die sich aus der
Verstärkung der TE- und TM-Welle und der Kombination der
verstärkten TE- und TM-Welle ergibt, nach Gleichung (1).
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POUT = [C&sub1;aG&sub1; + C&sub2;(1 - a)G&sub2;] ..... (1)
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worin C&sub1; und C&sub2; Verlustkoeffizienten sind, die entsprechend
den Eingangs- und Ausgangskopplungen in den optischen
Halbleiterlaserverstärkerelementen für die TE-Welle bzw. die TM-
Welle bestimmt werden.
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Wird die nachfolgende Gleichung (2) erfüllt, ergibt sich
Gleichung (3) aus Gleichung (1):
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C&sub1;G&sub1; = C&sub2;G&sub2; ..... (2)
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POUT = C&sub2;G&sub2;PIN = C&sub1;G&sub1;PIN ..... (3)
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Wie aus der Gleichung (3) hervorgeht, ist die verstärkte
Signallichtwellenleistung POUT unabhängig vom Wert a.
Folglich wird eine Schwankung des Verstärkungsfaktors der
Ausgangssignallichtwelle trotz Änderung des
Polarisationszustands der Eingangssignallichtwelle verbindert, wenn die
Verstärkungsfaktoren G&sub1; und G&sub2; der optischen
Halbleiterlaserverstärkerelemente so eingestellt sind, daß sie die Gleichung
(2) erfüllen. Im allgemeinen sind Verluste eines
Polarisationsteilers und Polarisationskopplers gemäß Fig. 3 gering
und liegen unter 1,0 dB. Daher ist eine
Signallichtwellendämpfung an der Aufteilungs- und Kombinierungsstufe für die
Signallichtwellen im wesentlichen unerheblich. Wie vorstehend
beschrieben wurde, wird durch die Erfindung ein optischer
Zwischenverstärker mit ausgezeichneter Stabilität und
Betriebssicherheit durch Verwendung der bevorzugten optischen
Halbleiterlaserverstärkerelemente geschaffen.
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Fig. 4 zeigt einen optischen Halbleiterlaserverstärker,
der für den optischen Zwischenverstärker in der vorstehend
genannten, erfindungsgemäßen Ausführungsform eingesetzt
werden kann und bei dem gleiche Bauteile mit gleichen
Bezugszahlen wie in Fig. 3 bezeichnet sind. Der einzige Unterschied im
Aufbau zwischen Fig. 3 und 4 besteht darin, daß das optische
Halbleiterlaserverstärkerelement 36 um neunzig Grad gegenüber
dem von Fig. 3 gedreht ist.
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Im Betrieb wird die im Polarisationsteiler 31
aufgeteilte TM-Welle als TE-Welle zum optischen
Halbleiterlaserverstärkerelement 36 geführt. Dazu wird der Injektionsstrom
für das optische Halbleiterlaserverstärkerelement 36
verringert, um den gleichen Verstärkungsfaktor wie im Aufbau gemäß
Fig. 3 zu erhalten. Auch beim Aufbau gemäß Fig. 4 wird, wenn
die Verstärkungsfaktoren der optischen
Halbleiterlaserverstärkerelemente 35 und 36 so eingestellt sind, daß sie die
Gleichung (2) erfüllen, der vorbestimmte Leistungswert einer
Ausgangssignallichtwelle ohne Beeinflus3ung durch
Polarisationsänderungen einer Eingangssignallichtwelle beibehalten.
Werden die in Fig. 3 und 4 erläuterten optischen
Halbleiterlaserverstärker als die durch die Bezugszahlen 21 und 22 in
Fig. 1 bezeichneten eingesetzt, läßt sich eine Regelschaltung
vereinfachen, da die verstärkte Ausgangssignallichtwelle nur
noch infolge von Lufttemperaturänderungen schwankt.
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In der Ausführungsform ist der optische
Halbleiterlaserverstärker zwar ein Wanderwellenlaserverstärker mit InGaAsP
als Systemsubstanz; er kann jedoch ebenso ein
Resonatorhalbleiterlaserverstärker vom Typ Fabry-Perot oder ein
Halbleiterlaserverstärker mit verteilter Rückkopplung unter
Verwendung anderer Substanzen sein. Überdies kann eine andere
optische Laserverstärkerart unter Verwendung eines Feststoffes
oder Gases eingesetzt werden. Für den optischen Teiler und
den Optokoppler kann ein Halbspiegel, und für den
Fotodetektor können eine Lawinenfotodiode und bin Fotovervielfacher
verwendet werden. Außerdem kann die Gesamtzahl aus
Signallichtwellenteilern und optischen
Halbleiterlaserverstärkern mehr als drei betragen. Ein Polarisationsteiler und
ein Polarisationskoppler können ein
Polarisationsstrahlkoppler mit Doppelbrechung durch Calcit oder Kristall oder ein
Grand-Thomson-Prisma oder Rochon-Prisma sein. Der
Polarisationsteiler, der Polarisationskoppler und der optische
Spiegel können durch einen die Polarisation beibehaltenden
Lichtleiterkoppler ersetzt werden.