DE69719800T2

DE69719800T2 - Verfahren und vorrichtung zur lichtmodulation in einer einen mach-zehnder-modulator enthaltenden modulatorschaltung

Info

Publication number: DE69719800T2
Application number: DE69719800T
Authority: DE
Inventors: Skjodt Olesen
Original assignee: Tellabs Denmark AS
Current assignee: Infinera Denmark AS
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 2003-10-23
Anticipated expiration: 2017-12-23
Also published as: US6374000B1; AU5311198A; EP0946897A1; WO1998028659A1; US20030202727A1; DE69719800D1; US20020075550A1; US6556728B2; US6810159B2; EP0946897B1

Description

Stand der Technik

Optische Nachrichtentechnik beinhaltet die Notwendigkeit einer Modulation von optischen Signalen.
Diese Modulation kann durch direkte Modulation der Lichtquelle ausgeführt werden, z. B. durch direkte Modulation einer Laserdiode mit Datensignalen, aber es wird in mehreren Zusammenhängen bevorzugt, eine Modulation auf dem Licht selbst auszuführen. Dieser Typ einer Modulation wird optische Modulation genannt.
Ein Problem, das mit der direkten optischen Modulation verbunden ist, besteht darin, dass sich die Eigenschaften des Modulators über die Zeit als Funktion der Temperatur, geänderten Eigenschaften des Materials und so weiter ändern. Diese Änderung bedeutet speziell, dass der optischen Ausgang als Funktion der elektrischen Treibersignale nicht konstant ist, was zu einer unerwünschten Verzerrung des optischen Signals führt.
Die US-Patentbeschreibung No. 5 170 274 beschreibt einen optischen Sender vom Mach-Zehnder-Typ, bei dem eine Rückkopplung vom Modulator mittels eines Niederfrequenzpilottons erhalten wird, der dem elektrischen Treibersignal des Modulators überlagert wird, wodurch für eine gewisse Kompensation der Drift des Arbeitspunkts des Modulators gesorgt wird. Jedoch weist dieser Sender den Nachteil auf, dass das Extinktionsverhältnis allmählich beeinträchtigt wird, und zwar wegen einer Amplitudendrift des modulierten Signals oder spezieller einer Drift in Bezug zur Amplitude der Durchlasskennlinie des Mach-Zehnder-Modulators.

Zusammenfassung der Erfindung

Wenn wie in Anspruch 1 angegeben, die fotoelektrische Wandlerschaltung mit einer Rückkopplungsschaltung verbunden ist und für diese ein Rückkopplungssignal erzeugt, die auch mit dem Pilottongenerator verbunden ist, wobei die Rückkopplungsschaltung angepasst ist, um als Reaktion auf das von dem Pilottongenerator zugeführte Pilottonsignal und das von der fotoelektrischen Wandlerschaltung zugeführte Rückkopplungssignal Treibersteuersignale für die Treiberschaltung zu erzeugen, um das dem Mach-Zehnder-Modulator zugeführte Treibersignal zu regeln, ist es möglich, eine sehr gut definierte Regelung einer Modulatorschaltung zu erzielen. Folglich ermöglicht die Erfindung eine in einigen Fällen optimale Regelung des zugeführten Treibersignals, d. h. der Modulationsamplitude, das dem Mach-Zehnder-Modulator zugeführt wird. Die Regelung kann folglich automatisch in Zusammenhang mit Temperaturfehlern oder -fluktuationen ausgeführt werden.
Dies kann in Zusammenhang mit z. B. sogenannten vorspannungsfreien Mach-Zehnder-Modulatoren ein besonderer Vorteil sein, wo Vorspannungskorrekturen vermieden werden sollten, da solche Vorspannungskorrekturen in der Gesamtschaltungsanordnung eine Drift hervorrufen.
Im Falle einer Drift oder z. B. von Temperaturfluktuationen, ist es gemäß der Erfindung folglich möglich, die Amplitude des Modulationsignals zu steuern.
Es sollte angemerkt werden, dass es gemäß der Erfindung nicht entscheidend ist, wie die durch das Treibersignal und den Pilotton gebildeten Modulationssignale dem Mach-Zehnder-Modulator zugeführt werden. Der Pilotton und das Treibersignal können z. B. elektrisch gemischt werden, bevor das Signal den Elektroden des Modulators zugeführt wird, und das Treibersignal und der Pilotton können getrennten Elektroden oder Sätzen von Elektroden im Mach-Zehnder-Modulator zugeführt werden, wenn gewünscht.
Wenn, wie in Anspruch 2 angegeben, das Pilottonsignal der logischen "0" und/oder logischen "1" des Modulationsignals zugeführt wird und als Reaktion auf die Pilottonkomponente des Rückkopplungssignals entsprechend dem Pilottonsignal die Rückkopplungsschaltung Treibersteuersignale bereitstellt, wird eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung erhalten, da die Regelung der Modulationsspannung entweder auf die ideale logische "0" oder die ideale logische "1" "abgestimmt" ist. Die Amplitudenregelung der Modulationsspannung kann folglich auf ein gewünschtes asymmetrisches Verhältnis ohne Vorspannungsregelung eingestellt werden, was in mehreren Anwendungen äußerst vorteilhaft ist, da eine Regelung des Vorspannungs/Gleichstrom-Arbeitspunkts an sich zu einer Elektrodendrift führt.
Eine Regelung der Amplitude macht es folglich möglich, z. B. durch Temperatur verursachte Änderungen in der Durchlasskennlinie laufend zu berücksichtigen, die teilweise für die tatsächliche Amplitude der Durchlasskennlinie von Wichtigkeit sind.
Demgemäß kann folglich die Regelung gemäß der Erfindung die Unerwünschtheit berücksichtigen, dass eine Gleichstromspannung an den Mach-Zehnder-Modulator angelegt wird, da diese Gleichstrom-Spannung eine Drift in der Durchlasskennlinie hervorruft.
Wenn wie in Anspruch 3 angegeben, das Treibersignal als Reaktion auf das dem Modulationssignal zugeführte Pilottonsignal zur logischen "0" oder logischen "1" des Modulationssignals gemäß entweder
ΔVamp ~ FL·k&sub1; oder
ΔVamp ~ FH·k&sub2;
geregelt wird, wobei ΔVamp die Änderung im Treibersignal ist, die durch die Regelung geliefert wird, k&sub1; und k&sub2; geeignet ausgewählte Konstanten für den Algorithmus sind, FL und FH den Wert +1 annehmen, wenn die Pilottonkomponente an der logischen "0" bzw. logischen "1" in Phase mit dem durch den Pilottongenerator erzeugten entsprechenden Pilotton ist, und FL und FH den Wert -1 annehmen, wenn die Pilottonkomponente an der logischen "0" bzw. logischen "1" in Gegenphase zu dem durch den Pilottongenerator erzeugten entsprechenden Pilotton ist, wird ein sehr effizienter Regelalgorithmus erreicht, gemäß der Erfindung, da die Rückkopplungsschaltung entweder an die logische "0" oder die logische "1" und den entsprechenden Pilotton ankoppelt. Es sollte betont werden, dass es tatsächlich unwichtig ist, ob Pilottöne sowohl an logischer "0" als auch logischer "1" erzeugt werden, vorausgesetzt, dass es ein Pilottonbezug entsprechend einem der oben erwähnten Algorithmen ist, der nun ausgewählt worden ist.
Die Amplitudenregelung des Modulationssignals ergibt folglich ein verbessertes Extinktionsverhältnis, d. h. das Verhältnis von logischer "1" (p1) zu logischer "0" (p0) wird erhöht, und das resultierende Signal/Rausch-Verhältnis in einer vollkommenen Anwendung kann deshalb erhöht sein. Es sollte in diesem Zusammenhang angemerkt werden, dass dieses verbesserte Extinktionsverhältnis erreicht wird, selbst wenn die Amplitudenregelung eine asymmetrische Modulation der Durchlasskennlinie bereitstellt, da ein extremer Wert der Amplitude auf die ideale logische "1" bzw. logische "0" eingestellt wird, ohne dass der entgegengesetzte logische Pegel optimiert ist.
Normalerweise wird es bevorzugt, zur logischen "0" zu regeln und folglich gemäß dem Algorithmus ΔVamp ~ FH·k&sub1;.
Wie aus dem oben erwähnten Algorithmus ersichtlich ist, ist die Regelung proportional zur k und F, was desgleichen bedeutet, dass ein spezieller Fall sein kann, dass ~ durch = ersetzt wird.
Wenn wie in Anspruch 4 angegeben, das Treibersignal als Reaktion auf das dem Modulationssignal zugeführte Pilottonsignal zur logischen "0" oder logischen "1" des Modulationssignals gemäß entweder
ΔVamp ~ FL·k&sub1; AL oder
ΔVamp ~ FH·k&sub2; AH
geregelt wird, wobei AL oder AH die numerische Amplitude der Pilottonkomponenten ist, die in der Rückkopplungsschaltung an der logischen "0" bzw. logischen "1" detektiert wird, wird es zusätzlich möglich gemacht, den Regelalgorithmus gemäß dem tatsächlichen Abstand von dem Modulationspunkt zu dem gewünschten optimalen Modulationspunkt entsprechend entweder der logischen "1" oder logischen "0" zu wichten. Dies kann ein Vorteil sein, z. B., wenn man das System bei der Modulationsamplitude Null startet, da der Algorithmus den gewünschten Modulationpunkt schneller verfolgt.
Wenn wie in Anspruch 5 angegeben, die fotoelektrische Wandlerschaltung mit einer Rückkopplungsschaltung verbunden ist und für diese ein Rückkopplungssignal erzeugt, die auch mit dem Pilottongenerator verbunden ist, wobei die Rückkopplungsschaltung angepasst ist, um als Reaktion auf das vom Pilottongenerator zugeführte Pilottonsignal und das von der fotoelektrischen Wandlerschaltung zugeführte Rückkopplungssignal Vorspannungssteuersignale für die Vorspannungsschaltung und Treibersteuersignale für die Treiberschaltung zu erzeugen, um das Vorspannungssignal und das Treibersignal, die dem Mach- Zehnder-Modulator zugeführt sind, zu regeln, ist es möglich, eine kombinierte Regelung einer Modulatorschaltung mittels sowohl einer Regelung der Systemvorspannung (oder Gleichstrom-Arbeitspunkt) als auch der Modulationsamplitude auszuführen.
Es wird angemerkt, dass es nicht entscheidend ist, gemäß der Erfindung, wie die Modulationssignale, die durch das Treibersignal, das Vorspannungssignal und den Pilotton gebildet sind, dem Mach-Zehnder-Modulator zugeführt werden. Das Vorspannungssignal kann z. B. mit dem Treibersignal elektrisch gemischt werden, bevor das Treibersignal den Elektroden des Mach-Zehnder-Modulators zugeführt wird, und das Vorspannungssignal, das Treibersignal und fakultativ der Pilotton können getrennten Elektroden oder Sätzen von Elektroden im Mach- Zehnder-Modulator zugeführt werden, wenn gewünscht.
Wenn wie in Anspruch 6 angegeben, das Pilottonsignal mit derselben Amplitude der logischen "0" und logischen "1" des Modulationssignals zugeführt wird, aber mit entgegengesetzter Phase, ist es sichergestellt, dass das ganze System sehr gleichförmig dimensioniert werden kann.
Jedoch sollte angemerkt werden, das gemäß den Lehren der Erfindung im Gegensatz zu bekannten Regelungstechniken es nicht entscheidend ist, ob die beiden verwendeten Pilottöne dieselbe Phase, Frequenz, Kurvenform oder Amplitude aufweisen, was in mehreren Zusammenhängen äußerst vorteilhaft sein kann, da es bloß notwendig ist, einen Pilottonbezug aufzuweisen, mit dem die Pilottonkomponente oder -komponenten, die rückgekoppelt werden, verglichen werden.
Wenn, wie in Anspruch 7 angegeben, die Rückkopplungsschaltung den Pilottongehalt des Rückkopplungssignals für den logischen "1"-Pegel bzw. den logischen "0"-Pegel detektiert und die Phase zwischen dem Pilottongehalt und dem durch den Pilottongenerator erzeugten Pilotton oder -tönen für sowohl den logischen "1"-Pegel als auch den logischen "0"-Pegel bestimmt, ist es möglich, eine einfache und optimale Modulation der Durchlasskennlinie des Mach-Zehnder-Modulators mit gleichzeitiger Regelung der Modulationsamplitude und Vorspannung zu erhalten. Eine Detektion an sowohl dem logischen "0"- Pegel als auch dem logischen "1"-Pegel stellt folglich eine kontinuierliche Beibehaltung oder Regelung gemäß den idealen oder nahezu idealen Modulationspegeln sicher, wobei die Phase zusätzlich eine klare Information im Hinblick darauf gibt, ob die Modulation auf zunehmenden oder abnehmenden Halbperioden der Durchlasskennlinie ausgeführt wird.
Wenn wie in Anspruch 8 angegeben, die Rückkopplungsschaltung ein Vorspannungssteuersignal für die Vorspannungsschaltung und ein Treibersteuersignal für die Treiberschaltung erzeugt, um einen Gleichgewichtszustand zu erzielen, in dem die Phase zwischen dem Pilottongehalt und dem durch den Pilottongenerator erzeugten Pilotton oder -tönen für sowohl den logischen "1"-Pegel als auch den logischen "0"-Pegel derselbe ist, wird eine einfache Regelungsanwendung erreicht, wobei es von vornherein möglich ist, in dem Regelalgorithmus zu spezifizieren, ob eine phasenstarre Modulation auf den zunehmenden oder abnehmenden Halbperioden der Durchlasskennlinie gewünscht wird.
Es ist ersichtlich, dass der Regelalgorithmus mit zusätzlichen Regelungsparametern oder -strategien ergänzt, werden kann, wobei es möglich ist z. B. eine Kompensation besonders für die Vorspannungsdrift über die Zeit einzuführen. Demgemäß kann es gemäß gewissen Richtlinien folglich entschieden werden, um die Vorspannungsspannung zu reduzieren, indem man die V-Achse der Durchlasskennlinie eine Periode oder eine halbe Periode hinunter springt.
Weiter können Situationen auftreten, in denen es vorteilhaft sein würde, das Vorzeichen der Vorspannungsspannung gemäß z. B. einer Mittelwertüberlegung von Modulationsdaten über eine Zeitspanne zu ändern.
Wenn wie in Anspruch 9 angegeben, die Rückkopplungsschaltung ein Vorspannungssteuersignal für die Vorspannungsschaltung und ein Treibersteuersignal für die Treiberschaltung erzeugt, um eine Phase zwischen dem Pilottongehalt und dem durch den Pilottongenerator erzeugten Pilotton oder -tönen für sowohl den logischen "1"-Pegel als auch den logischen "0"-Pegel mit demselben Vorzeichen aufrechtzuerhalten, wird eine sehr einfache und klare Anwendung erzielt, da das Rückkopplungssignal an der logischen "0" und logischen "1" speziell zum. Regeln der Treiberschaltung bzw. der Vorspannungsschaltung verwendet wird, oder umgekehrt.
Folglich bemerkt man, dass das Verhältnis der Phase der Pilottonkomponente vom Pilottongenerator zur Phase der entsprechenden detektierten Pilottonkomponente ein entgegengesetztes Vorzeichen aufweisen kann, wenn dies auf die Pilottonkomponenten bei logischem Hochpegelzustand sowie logischem Niedrigpegelzustand zutrifft. Dies bedeutet, dass das Vorspannungssignal einen Gleichstromarbeitspunkt auf den abnehmenden Teil der Durchlasskennlinie legt.
Der entscheidende Punkt gemäß der Erfindung ist folglich, sicherzustellen, dass bei logischem Hochpegelzustand bzw. bei logischem Niedrigpegelzustand die Pilottonkomponente dasselbe Vorzeichen in Bezug zum hinzugefügten Pilotton aufweist, abhängig davon, ob die Regelung als Funktion eines logischen Niedrigpegelzustands oder eines logischen Hochpegelzustands ausgeführt wird. Folglich hängt die Regelung des Übergangszustands ausschließlich von dem ausgewählten Regelparameter oder -parametern ab.
Wenn wie in Anspruch 10 angegeben, das Vorspannungssteuersignal mit einer schnellen Zeitkonstante und das Treibersteuersignal mit einer langsamen Zeitkonstante versehen ist, oder umgekehrt, wird ein praktischer Regelalgorithmus erreicht, der an einem optimalen oder stabilen Zustand auf eine vorhersagbare Weise ankoppeln kann.
Wenn wie in Anspruch 11 angegeben, das Vorspannungssteuersignal und das Treibersteuersignal aufeinanderfolgend bereitgestellt werden, wird eine alternative Ausführungsform der Erfindung erzielt, die desgleichen reproduzierbar an einem optimalen und stabilen Zustand ankoppeln kann.
Wenn wie in Anspruch 12 angegeben, die Amplitude des Pilottongehalts im Rückkopplungssignal für den logischen Hochpegelzustand und den logischen Niedrigpegelzustand sowie das zugehörige Phasenverhältnis der entsprechenden Pilottöne die Vorspannungsschaltung und die Treiberschaltung bzw. die Treiberschaltung und die Vorspannungsschaltung gemäß den Regelalgorithmen
ΔVbias ~ -EL·k&sub1;· AL
ΔVamp ~ Fx·k&sub2;· AH
regelt, wobei ΔVbias die Änderung in der Vorspannungsspannung ist, die durch die Regelung geliefert wird, ΔVamp die Änderung im Treibersignal ist, die durch die Regelung geliefert wird, k&sub1; und k&sub2; eine geeignet ausgewählte Konstante für den Algorithmus sind, und FL und FH den Wert +1 annehmen, wenn die Pilottonkomponente an der logischen "0" bzw. logischen "1" in Phase mit dem durch den Pilottongenerator erzeugten entsprechenden Pilotton ist, und FL und FH den Wert -1 annehmen, wenn die Pilottonkomponente an der logischen "0" bzw. logischen "1" in Gegenphase zu dem durch den Pilottongenerator erzeugten entsprechenden Pilotton ist, und AL und AH die numerischen Amplituden der Pilottonkomponenten sind, die in der Rückkopplungsschaltung an der logischen "0" bzw. logischen "1" detektiert werden, wird eine kompakte und effiziente Regelung der Modulatorschaltung erzielt.
Es wird angemerkt, dass ein spezieller Fall gemäß dem Regelalgorithmus darin besteht, dass AL und AH auf 1 eingestellt werden, was in der Praxis bedeutet, dass die Amplituden nicht in den Algorithmen eingeschlossen sind.
Ein weiterer spezieller Fall ist, dass "~" durch "=" ersetzt wird, was den Algorithmus äußerst einfach und effizient macht.
Sämtliche zuletzt erwähnten Algorithmen sind überraschenderweise einfach, da der bestimmte Bezugspunkt der logischen "0" bzw. logischen "1" einzeln Vorspannung bzw. Amplitude steuert.
Wenn wie in Anspruch 13 angegeben, die Amplitude des Pilottongehalts des Rückkopplungssignals für den logischen Hochpegelzustand und den logischen Niedrigpegelzustand sowie das zugehörige Phasenverhältnis der entsprechenden Pilottöne die Vorspannungsschaltung und die Treiberschaltung bzw. die Treiberschaltung und die Vorspannungsschaltung gemäß den Regelalgorithmen
ΔVamp ~ FL·k&sub1;· AL
ΔVbias ~ -FH·k&sub2;· AH ,
regelt, wobei ΔVbias die Änderung in der Vorspannungsspannung ist, die durch die Regelung geliefert wird, ΔVamp die Änderung im Treibersignal ist, die durch die Regelung geliefert wird, k&sub1; und k&sub2; eine geeignet ausgewählte Konstante für den Algorithmus sind, FL und FH den Wert +1 annehmen, wenn die Pilottonkomponente an der logischen "0" bzw. logischen "1" in Phase mit dem durch den Pilottongenerator erzeugten entsprechenden Pilotton ist, und FL und FH den Wert -1 annehmen, wenn die Pilottonkomponente an der logischen "0" bzw. logischen "1" in Gegenphase zu dem durch den Pilottongenerator erzeugten entsprechenden Pilotton ist, und AL und AH die numerischen Amplituden der Pilottonkomponenten sind, die in der Rückkopplungsschaltung an der logischen "0" bzw. logischen "1" detektiert sind, wird ein entsprechender einfacher Algorithmus erzielt, da in diesem Fall die Amplitudenregelung direkt mit der logischen "0" synchronisiert ist und die Vorspannung direkt mit der logischen "1" synchronisiert ist.
Wenn wie in Anspruch 14 angegeben, die fotoelektrische Wandlerschaltung mit einer Rückkopplungsschaltung verbunden ist, die auch mit dem Pilottongenerator verbunden ist, wobei die Rückkopplungsschaltung so angepasst ist, dass sie Treibersteuersignale für die damit verbundene Treiberschaltung als Reaktion auf detektierte Pilottonkomponenten im Rückkopplungssignal erzeugt, wird eine Implementierung des oben erwähnten Verfahrens für eine Modulatorschaltung mit einer Amplitudenregelung erzielt.
Wenn wie in Anspruch 15 angegeben, die fotoelektrische Wandlerschaltung mit einer Rückkopplungsschaltung verbunden ist, die auch mit dem Pilottongenerator verbunden ist, wobei die Rückkopplungsschaltung angepasst ist, um Vorspannungssteuersignale für die damit verbundene Vorspannungsschaltung und Treibersteuersignale für die damit verbundene Treiberschaltung als Reaktion auf detektierte Pilottonkomponenten im Rückkopplungssignal zu erzeugen, wird eine Implementierung des oben erwähnten Verfahrens für eine Modulatorschaltung mit kombinierter Vorspannungs- und Amplitudenregelung erzielt. Die Erfindung wird unten mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 stellt eine beispielhafte Skizze eines einfachen Mach-Zehnder-Modulators dar,
Fig. 2 stellt die Durchlasskennlinie eines Mach-Zehnder- Modulators dar,
Fig. 3 stellt eine beispielhafte Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung dar,
Fig. 4 stellt eine Umhüllung des überlagerten Pilottons dar,
Fig. 5 stellt die Umhüllung des überlagerten Pilottons im Fall von Drift auf der Vorspannung dar, und
Fig. 6 veranschaulicht den Betriebsmodus der in Fig. 5 dargestellten Schaltung.

Beispiel

Fig. 1 stellt eine beispielhafte Skizze eines einfachen Mach- Zehnder-Modulators dar. Das Licht kann in einem Mach-Zehnder- Sender moduliert werden, indem man zwei Lichtsignale mit einer gewissen gegenseitigen Phasenverschiebung geeignet mischt, wobei der Modulator ein Eingangsende 1 und ein Ausgangsende 2 aufweist.
Das Eingangsende 1 des Modulators ist in zwei optische Zweige 3 und 4 aufgespalten, und sie sind für das optische Ausgangsende 2 des Modulators wieder verbunden.
In dem dargestellten Beispiel kann folglich eine Konstantlichtquelle (nicht dargestellt) Licht in das Eingangsende 1 einspeisen und dann moduliertes Licht am Ausgangsende 2 emittieren.
Ein Paar Elektroden 5 ist mit einem optischen Zweig 4 verbunden, so dass ein an die Elektrode 5 angelegtes Signal eine Anlegung eines entsprechenden elektrischen Feldes auf dem optischen Zweigs 4 hervorruft, was wiederum zu geänderten optischen Durchlassseigenschaften auf dem Zweig 4 in Bezug zur Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts führt.
Im dargestellten Fall wird die gegenseitige Phasenverschiebung durch ein Aufspalten von Licht von einer Lichtquelle in zwei optische Leiter 3 und 4 erzielt, wobei ein elektrisches Feld an einen optischen Leiter 4 mittels einer Elektrode 5 angelegt wird. Dieses elektrische Feld ruft eine Phasenverzögerung auf dem optischen Zweig 4 in Abhängigkeit vom angelegten elektrische Feld hervor, und dann wird der resultierende Lichtausgang in Abhängigkeit vom gegenseitigen Phasenverhältnis des Lichts in den zwei optischen Zweigen 3 und 4 auf dem Ausgang 2 des Modulators moduliert.
Folglich kann eine Laserquelle, wie benötigt, auf dem optischen Ausgang moduliert werden, indem die gegenseitige Phasenverschiebung zwischen den beiden optischen Zweigen 3 und 4 geregelt wird.
Ein Mach-Zehnder-Modulator ist eine wohlbekannte Komponente.
Die Elektroden können auf verschiedene unterschiedliche Weisen konfiguriert sein. Z. B. können separate Paare von Elektroden auf jedem optischen Zweig 3 und 4 verwendet werden.
Fig. 2 stellt die Durchlasskennlinie für einen gegebenen idealen Mach-Zehnder-Modulator dar, wobei die V-Achse die angelegte Elektrodenspannung anzeigt, während T(V) die Durchlasskennlinie des Mach-Zehnder-Modulators als Funktion der angelegten Elektrodenspannung V anzeigt.
Der ideale Ausgang des Mach-Zehnder-Modulators des betreffenden Typs ist durch die Durchlasskennlinie
T(V) = cos²(φ&sub0;/2 - πV/2Vπ)
gegeben, wobei φ&sub0; eine vom Unterschied im Abstand zwischen den optischen Zweigen 3, 4 abhängige Konstante ist, Vπ eine materialabhängige Konstante ist, und V die angelegte Elektrodenspannung ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist diese Durchlasskennlinie periodisch. Ein Lichtdurchlass kann folglich als Reaktion auf die angelegte Elektrodenspannung dynamisch moduliert werden. Wie durch die Kurve veranschaulicht, ruft ein Gleichstromsignal Vd einen Arbeitspunkt B auf der Durchlasskennlinie hervor. Eine überlagerte Wechselstromspannung auf der Elektrode, die zwischen V1 und V2 arbeitet, ist folglich in der Durchlasskennlinie in den Punkten B1 und B2 eingeschlossen.
In Zusammenhang mit einer Modulation der Datensignale zwischen hohen und niedrigen Intensitätpegeln ist es wegen des Signal/Rausch-Verhältnisses wünschenswert, dass der Abstand zwischen dem oberen und unteren Punkt B1 und B möglichst groß ist, wodurch die größtmögliche Modulation des gesamten Systems bereitgestellt wird. Es ist auch aus Fig. 2 ersichtlich, dass sich der Arbeitspunkt idealerweise bei T(V) = 1/2 befinden sollte und dass die Amplitude der Wechselstromkomponente des Elektrodensignals in der Nähe von VR sein sollte, so dass B1 und B2 möglichst nahe bei A bzw. C moduliert werden sollten.
Jedoch ist ein praktisches Problem in diesem Zusammenhang, dass die Durchlasskennlinie wegen der Temperaturbedingungen und der Struktur der Elektroden driftet. Dies bedeutet, dass der Arbeitspunkt, wenn keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden, weg von dem Punkt B driftet, wodurch bewirkt wird, dass das resultierende Ausgangssignal auf dem Mach-Zehnder-Modulator- Ausgang entsprechend verzerrt ist.
Zusätzlich zu der Drift in Bezug zur Synchronisation des Arbeitspunkts B driftet das Verhältnis des Maximums von T(V) zum Maximum von Vπ desgleichen, wodurch eine Beeinträchtigung der Modulation der Wechselstromkomponente hervorgerufen wird.
Fig. 3 stellt eine beispielhafte Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung dar.
Ein DFB-Laser 11 ist mit einem Mach-Zehnder-Modulator 12 optisch verbunden, der einen optischen Ausgang 13 versorgt.
In Bezug zum Gesamtbetriebsmodus entspricht der dargestellte Modulator 12 im Prinzip dem in Fig. 1 dargestellten Mach- Zehnder-Modulator, da in diesem Fall der Modulatorausgang 2 dem optischen Ausgang 13 entspricht.
Der Mach-Zehnder-Modulator 12 empfängt ein elektrisches Treibersignal für die Elektroden von einem sogenannten Vorspannungs-TEE 14, das wiederum mit einem Treiber 15 und einer Vorspannungssteuerung 16 verbunden ist.
Folglich wird der Mach-Zehnder-Modulator 12 durch die Treiberschaltung 15 gesteuert, die eine Signalspannung als Reaktion auf das angelegte Datensignal DATA emittiert.
Das dargestellte Vorspannungs-TEE 14 dient dazu, den Gleichstromarbeitspunkt B auf der in Fig. 2 dargestellten Durchlasskennlinie T(V) mit einem Wechselstrommodulationssignal Vπ zu mischen. Der Arbeitspunkt sollte möglichst nahe bei B sein, und jegliche Abweichung von B sollte die Kurve hinauf in Richtung auf B1 statt die Kurve hinunter sein, wegen des resultierenden Signal/Rausch-Verhältnisses. Gemäß der Erfindung wird das Modulationssignal selbst moduliert, so dass die überlagerte Modulation an den äußersten Enden möglichst nahe an A oder C ist.
Das elektrische Dateneingangssignal wird dem Vorspannungs-TEE 14 vom Treiber 15 wie oben erwähnt als Reaktion auf die modulierten Datensignale zugeführt, während der Arbeitpunkt von der Vorspannungssteuerung 16 zugeführt wird.
Die Modulatorschaltung der Erfindung umfasst zusätzlich einen Pilottongenerator 17, der elektrisch mit dem Treiber 15 verbunden ist, so dass das durch das Datensignal erzeugte Treibersignal durch einen Pilotton überlagert ist.
Das typische Verhältnis der Treibersignalfrequenz zur Pilottonfrequenz ist so, dass das Treibersignal eine hohe Frequenz aufweist, während der Pilotton eine verhältnismäßig niedrige Frequenz aufweist. Jedoch sollte betont werden, dass es gemäß der Erfindung nicht entscheidend ist, dass das Treibersignal eine höhere Frequenz aufweist als der Pilotton. Der entscheidende Punkt ist, dass es einen gewissen numerischen Unterschied zwischen Treibersignal und Pilotton gibt.
Die Grundmodulation des Treibersignals ist 2,5 Gbit/s, und diejenige des Pilottons ist 1,8 kFz gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Andere Modulations- und Pilottonfrequenzen können ausgewählt werden.
Die Amplitude des Pilottonsignals sollte verhältnismäßig niedrig in Bezug zum Treibersignal sein.
Das Durchlasssystem der Erfindung ist zusätzlich mit einer Rückkopplungsschaltung 30 versehen, die zur Vorspannungssteuerung 16 und zum Treiber 15 vom optischen Ausgang 13 des Mach-Zehnder-Modulators rückgekoppelt ist.
Ein Teil des optischen Ausgangssignals vom Mach-Zehnder-Modulator wird folglich zu einem O/E-Wandler 18 abgezweigt, der als Reaktion auf das abgezweigte optische Rückkopplungssignal ein elektrisches Rückkopplungssignal erzeugt.
Das elektrische Rückkopplungssignal wird weiter einem Spitze- Spitze-Detektor 19 zugeführt, der mit zwei Detektoren, einem Null-Detektor 21 bzw. einem Zeichendetektor 22 elektrisch verbunden ist.
Jeder von den Detektoren 21 und 22 ist außerdem elektrisch mit dem Eingang eines Phasendiskriminators 23 bzw. dem Eingang eines Phasendiskriminators 24 verbunden. In der Praxis sind die Phasendiskriminatoren 23 und 24 durch eine Abtast- und-Halte-Schaltung gebildet.
Die Ausgänge der Phasendiskriminatoren 23 und 24 werden der Vorspannungssteuerung 16 bzw. einer Treibersteuerschaltung 25 zugeführt.
Der Spitze-Spitze-Detektor 19, der Null-Detektor 21, der Zeichendetektor 22, die Phasendiskriminatoren 23 und 24, die Vorspannungssteuerung 16 und die Treibersteuerschaltung 25 bilden zusammen die Rückkopplungsschaltung 30, die in gestrichelter Linie dargestellt ist.
Die Eingänge der Phasendiskriminatoren 23 und 24 sind auch mit dem Pilottongenerator 17 elektrisch verbunden.
Der Spitze-Spitze-Detektor 19 dient dazu, laufend das elektrische Minimum und das elektrische Maximum zu detektieren, die anschließend dem Null-Detektor 21 bzw. dem Zeichendetektor 22 zugeführt werden. Die zwei Ausgangssignale von dem Spitze-Spitze-Detektor 19 bilden folglich die Umhüllungen der Signale, die einen logischen Niedrigpegelzustand darstellen, bzw. der Signale, die einen logischen Hochpegelzustand darstellen.
Diese zwei Umhüllungen stellen die Pilottonkomponenten an den Punkten B1 und B2 in der Durchlasskennlinie dar, die in Fig. 2 dargestellt ist.
In der Praxis ist der Spitze-Spitze-Detektor 19 so dimensioniert, dass er eine ausreichende Anzahl von Spitzedetektionen bereitstellt, um eine zufriedenstellende Qualität der resultierenden Umhüllungen zu ergeben.
Im Prinzip nähern sich im resultierenden Signal auf der Durchlasskennlinie die Umhüllungen für die logische Niedrigpegelumhüllung unabhängig Null an, wenn sich B1 in Richtung auf A bewegt, und nähern sich Null für die logische Hochpegelumhüllung, wenn sich B2 dem Punkt C annähert.
Es wird aus erläuternden Gründen angemerkt, dass die Umhüllungen nicht notwendigerweise von derselben numerischen Größe sind, da der Vorspannungspunkt driftet.
Wenn das Signal Vπ wegen Überlast und/oder Drift des Arbeitspunkts jenseits des Minimums A der Durchlasskennlinie gerät, wird es bemerkt, dass das durch den Pilottongenerator 17 erzeugte Pilottonsignal und das durch den Null-Detektor registrierte resultierende Pilottonsignal in Gegenphase sind. Dasselbe trifft bei Überlast jenseits des Maximum C der Durchlasskennlinie zu.
Anschließend registrieren die Phasendiskriminatoren 23 und 24, die durch den Pilottongenerator 17 gesteuert werden, die Amplitude der Umhüllungen des Null-Detektors 21 bzw. des Zeichendetektors 22 und registrieren die Phasen von diesen. Dies kann in der Praxis z. B. dadurch ausgeführt werden, dass das Maximum und das Minimum des Pilottons ein Abtasten der Umhüllungen triggern.
Wie oben angegeben, werden die Ausgänge der Phasendiskriminatoren 23 und 24 weiter der Vorspannungssteuerung 16 bzw. einer Treibersteuerschaltung 25 zugeführt.
Die Treibersteuerschaltung 25 ist außerdem elektrisch mit dem Treiber 15 verbunden, und die Vorspannungsschaltung 16 ist elektrisch mit dem Vorspannung-TEE 14 verbunden.
Die Treibersteuerschaltung 25 regelt folglich den Modulationspegel, d. h. die Wechselstromamplitude der Steuerspannung V, die dem Treiber 15 und dadurch dem Mach-Zehnder-Modulator 12 zugeführt wird.
Folglich regelt über das Vorspannungs-TEE 14 die Vorspannungssteuerung 16 die Einführung einer Vorspannung, d. h. den Gleichstromarbeitspunkt auf dem Mach-Zehnder-Modulator 12.
Der Betriebsmodus des oben erwähnten Modulators wird unten in Bezug zu Fig. 4 und Fig. 5 ausgeführt.
Fig. 4 stellt die grundsätzliche Entwicklung einer idealen Modulation eines Mach-Zehnder-Modulators gemäß der Erfindung dar, wo die T-Achse die Durchlasskennlinie oder den optischen Ausgang als Funktion der Modulationsspannung v auf der V- Achse darstellt.
Es ist folglich ersichtlich, dass die Modulationsspannung zur logischen Null VO ist, und die Modulationsspannung zum logischen Hochpegelzustand V1 ist.
Die Modulation des Treibersignals zwischen VO und V1 erfogt mit einer verhältnismäßig hohen Frequenz, und demgemäß wird für diesen Zweck bloß die Umhüllung des Modulationssignals betrachtet.
Im dargestellten Fall sind der logische Hochpegelzustand V1 und logische Niedrigpegelzustand VO beide durch einen Pilotton überlagert. Die Zykluszeit des Pilottons ist 1/f0, wobei f0 die Frequenz des Pilottons anzeigt. Aus erläuternden Gründen sind die Pilottöne mit beträchtlich höheren Amplituden dargestellt, als diejenigen, die in der Praxis auftreten.
Wie ersichtlich ist, sind die überlagerten Pilottöne des logischen Niedrigpegelzustands bzw. logischen Hochpegelzustands auf der V-Achse in diesem Fall dieselben, aber mit entgegengesetzter Phase.
Zum Zeitpunkt t1 weist der überlagerte Pilotton auf dem logischen Niedrigpegelzustand folglich ein Minimum auf, während der Pilotton desgleichen zum Zeitpunkt t1 ein Minimum in Bezug zur V-Achse aufweist.
Es ist auch aus der Figur ersichtlich, dass die Pilottöne, die der Modulationsspannung überlagert sind, überlagerte Niedrigfrequenz-Pilottöne in dem resultierenden Licht hervorrufen, wobei bemerkt wird, dass die resultierenden isolierten Pilottöne dieselbe Phase wie die angelegte Pilotspannung aufweisen. Ein Minimum des der logischen Null überlagerten Pilottons zum Zeitpunkt t1 auf der V-Achse ruft ein Minimum in der Durchlasskennlinie oder dem optischen Ausgang zum Zeitpunkt t1 hervor. Entsprechend gibt das dargestellte Maximum des einer logischen 1 überlagerten Pilottons zum Zeitpunkt t1 auf der V-Achse ein Maximum in der Durchlasskennlinie oder dem optischen Ausgang zum Zeitpunkt t1.
In dem dargestellten Beispiel oszillieren beide die überlagerten Pilottöne auf der V-Achse folglich in derselben Phase wie das resultierende Pilottonlicht.
Fig. 5 veranschaulicht, wie die Erfindung einen beginnenden Fehlerzustand in Form einer Drift des Arbeitspunkts handhabt.
Es sollte betont werden, dass die dargestellten Bedingungen zwischen Pilottönen und Modulationssignalen nicht maßstabsgerecht sind. Es sollte außerdem betont werden, dass der auftretende Fehlerzustand auch nicht maßstabsgerecht ist, da die dargestellte Fehlersituation laufend korrigiert wird.
Es ist folglich aus Fig. 5 ersichtlich, dass die Pilottöne, die noch auf einer logische "0" bzw. logischen "1" mit entgegengesetztem Vorzeichen überlagert sind, nun geänderte Pilottonkomponenten im Ausgangssignal hervorrufen.
Im dargestellten Fall ist als Folge einer Drift die Vorspannungsspannung folglich nicht länger richtig, und die Modulation der Elektroden auf dem Mach-Zehnder-Modulator (nicht dargestellt) auf der V-Achse ruft deshalb keine optimale Modulation gemäß der Durchlasskennlinie T(V) hervor.
Der Pegel des emittierten Lichts am logischen Hochpegelzustand hat folglich abgenommen, und der Pegel des optischen Signals am logischen Niedrigpegelzustand hat zugenommen, was unter anderem ein beeinträchtigtes Signal/Rausch-Verhältnis des modulierten Lichts auf dem Ausgang des Mach-Zehnder-Modulators hervorruft.
Die Drift des Modulators, speziell der Elektroden des Modulators, bedeutet, dass die Pilottonkomponente für logischen Hochpegelzustand noch in Phase mit dem entsprechenden Pilotton auf dem Ausgang des Modulators oszilliert, wobei es auch ersichtlich ist, dass der Pilotton, der auf dem logischen Niedrigpegelzustand überlagert ist, nun in der entgegengesetzten Phase mit dem entsprechenden Pilotton auf dem Ausgang oszilliert.
Folglich weisen zum Zeitpunkt t1 die Pilottöne auf dem Ausgangssignal beide ein Maximum auf.
Außerdem hat die Amplitude der überlagerten Pilottöne im. Ausgangssignal zugenommen (was nicht leicht aus den Zeichnungen ersichtlich ist). Der Grund, warum die Amplitude zunimmt, ist, dass die Neigung der T(V)-Kennlinie in Richtung auf ihr Maximum ansteigt, wenn sich die Modulationsspannung von den Maxima und Minima von T(V) ändert.
Gemäß der Erfindung detektiert die in Fig. 3 dargestellte Modulationsschaltung, dass sich die Phase zwischen dem Modulationssignal auf dem Eingang und Ausgang des Modulators für den logischen Niedrigpegelzustand geändert hat, genauso wie die Modulationsschaltung unabhängig für den Pilotton am logischen Niedrigpegelzustand und logischen Hochpegelzustand eine zunehmende Amplitude detektiert.
Wenn die dargestellte Drift des Arbeitspunkts desgleichen durch eine Drift bei dem Amplitudenverhältnis von V zu T(V) überlagert worden wäre und folglich eine asymmetrische Drift hervorgerufen hätte, würde die Rückkopplungsschaltung desgleichen die zwei (und unterschiedlichen) Amplituden für den logischen Hochpegelzustand bzw. logischen Niedrigpegelzustand detektiert haben.
Anschließend liefert das Rückkopplungssignal Steuersignale für die Vorspannungsschaltung 16 und die Treiberschaltung 15, wodurch der Arbeitspunkt auf der V-Achse, d. h. die Vorspannungsspannung eingestellt wird, um eine symmetrische Modulation von T(V) zu erzielen, woran im Anschluss die Amplitude des an den Mach-Zehnder-Modulator 12 angelegten Treibersignals sowohl am logischen Hochpegelzustand als auch logischen Niedrigpegelzustand möglichst niedrig ist, so dass die Durchlasskennlinie T(V) optimal moduliert wird.
Im Gegensatz dazu kann die Rückkopplungsschaltung zu Beginn die Treiberschaltung 15 und dadurch die Amplitude des Modulationssignals auf der V-Achse regeln, um einheitliche Amplituden am logischen Hochpegelzustand sowie am logischen Niedrigpegelzustand zu erzielen, während entgegengesetzte Phasen beibehalten werden, und dann wird der Arbeitspunkt eingestellt, bis die Phasen der Pilottonsignale auf dem Ausgang wieder den Phasen auf den Pilottönen entsprechen, wie in Fig. 4 dargestellt.
Jedoch sollte angemerkt werden, dass es abhängig vom ausgewählten Regelalgorithmus auch entschieden werden kann, die Vorspannung so einzustellen, dass nach der Regelung der Arbeitspunkt auf dem nach unten sich erstreckenden Teil der Durchlasskennlinie vorhanden ist, aus welchem Grund gemäß der Erfindung sich die Pilottonkomponenten auf dem Ausgang in entgegengesetzter Phase zu den entsprechenden angelegten Pilottönen befinden können, unter der Voraussetzung, dass sich beide Pilottonkomponenten in entgegengesetzter Phase befinden.
In der Praxis können die Vorspannungsschaltung 16 sowie die Treiberschaltung gleichzeitig mit unterschiedlichen Zeitkonstanten bei den Rückkopplungssteuersignalen geregelt werden.
Fig. 6 stellt eine erläuternde Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dar.
Ein DFB-Laser 41 ist optisch mit einem Mach-Zehnder-Modulator 42 verbunden, der einen optischen Ausgang 43 versorgt.
In Bezug zum Gesamtbetriebsmodus entspricht der dargestellte Modulator 42 im Prinzip dem Mach-Zehnder-Modulator von Fig. 1, aber gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Modulator vom vorspannungsfreien Typ. Folglich ist dem Modulator 42 keine Vorspannungsspannung zuzuführen, der folglich eine minimale Drift in Bezug zum Nulldurchgang der Durchlasskennlinie aufweist.
Der Mach-Zehnder-Modulator 42 empfängt ein elektrisches Treibersignal für die Elektroden vom Treiber 45.
Der Mach-Zehnder-Modulator 42 wird folglich durch die Treiberschaltung 45 gesteuert, die eine Signalspannung als Reaktion auf das angelegte Datensignal DATA emittiert.
Die Modulationsschaltung umfasst zusätzlich einen Pilottongenerator 47, der mit dem Treiber 45 elektrisch verbunden ist, so dass das durch das Datensignal erzeugte Treibersignal durch einen Pilotton überlagert ist.
Gemäß dieser Ausführungsform wird der Pilotton ausschließlich auf die logischen 0-len des Modulators moduliert.
Das Durchlasssystem der Erfindung ist zusätzlich mit einer Rückkopplung versehen, die zum Treiber 45 vom optischen Ausgang 43 des Mach-Zehnder-Modulators rückgekoppelt ist.
Ein Teil des optischen Ausgangssignals aus dem Mach-Zehnder- Modulator wird folglich zu einem O/E-Wandler 48 abgezweigt, der ein elektrisches Rückkopplungssignal als Reaktion auf das abgezweigte optische Rückkopplungssignal erzeugt.
Das elektrische Rückkopplungssignal wird weiter einem Spitze- Spitze-Detektor 49 zugeführt, der außerdem mit einem Null- Detektor 52 elektrisch verbunden ist.
Der Detektor 52 ist außerdem mit dem Eingang eines Phasendiskriminators 54 elektrisch verbunden. In der Praxis ist der Phasendiskriminator 54 durch eine Abtast-und-Halte-Schaltung gebildet.
Der Eingang des Phasendiskriminators 54 ist desgleichen mit dem Pilottongenerator 47 elektrisch verbunden.
Der Spitze-Spitze-Detektor 49 dient dazu, laufend das elektrische Minimum und das elektrische Maximum zu detektieren, die anschließend dem Null-Detektor 52 zugeführt werden. Ausgangssignale aus dem Spitze-Spitze-Detektor 49 bilden folglich die Umhüllungen für die Signale, die einen logischen Niedrigpegelzustand darstellen.
Auch in dieser Ausführungsform detektiert der Spitze-Spitze- Detektor 49 so, dass eine ausreichende Anzahl von Spitzendetektionen erzielt werden, um eine zufriedenstellende Qualität der resultierende Umhüllungen zu ergeben.
Im resultierenden Signal bei der Durchlasskennlinie nähern die Umhüllungen im Prinzip unabhängig Null für die logische Niedrigpegelhüllkurve an, wenn sich B1 in Richtung auf A bewegt, und nähern Null für die logische Hochpegelumhüllung an, wenn sich B2 dem Punkt C nähert.
Anschließend registriert der durch den Pilottongenerator 47 gesteuerte Phasendiskriminator 54 die Phase der Umhüllungen von dem Null-Detektor 52. Dies kann in der Praxis z. B. dadurch ausgeführt werden, dass das Maximum und das Minimum des Pilottons ein Abtasten auf den Umhüllungen triggern.
Der Ausgang des Phasendiskriminators 54 wird weiter einer Treibersteuerschaltung 55 zugeführt.
Die Treibersteuerschaltung 55 ist außerdem mit dem Treiber 45 elektrisch verbunden.
Die Treibersteuerschaltung 55 regelt folglich den Modulationspegel, d. h. die Wechselstromamplitude der Steuerspannung V, der dem Treiber 45 und dadurch dem Mach-Zehnder-Modulator 42 zugeführt wird.
In diesem Fall liefert die Treibersteuerschaltung 55 eine Änderung in der Amplitudenverstärkung ΔVamp gemäß dem Algorithmus
ΔVamp = FL·k&sub1;,
wobei k&sub1; eine geeignet gewählte Konstante für den Algorithmus ist, und FL den Wert +1 annimmt, wenn sich die Pilottonkomponente an der logischen "0" in Phase mit dem durch den Pilottongenerator erzeugten entsprechenden Pilotton befindet, und FL den Wert -1 annimmt, wenn sich die Pilottonkomponente an der logischen "0" in Gegenphase zu dem durch den Pilottongenerator erzeugten entsprechenden Pilotton befindet.
Der Algorithmus kann fakultativ zu
ΔVamp = FL·k&sub1;· AL
modifiziert werden, wobei die Amplitude AL der im Rückkopplungssignal registrierten Pilottonkomponente eine Regelung bereitstellt, die zusätzlich von dem tatsächlichen Abstand der logischen "0" von der idealen Null der Durchlasskennlinie abhängt, wobei AL idealerweise den Wert 0 annimmt.
Eine weitere Modifikation der oben erwähnten Schaltung kann z. B. sein, den Pilotton direkt einer separaten Pilottonelektrode zuzuführen, die im Mach-Zehnder-Modulator eingebaut ist.
Folglich ist gemäß dem oben dargestellten Algorithmus die resultierende Amplitudenregelung des Modulationssignals, d. h. das Treibersignal, mit der idealen logischen Null auf der Durchlasskennlinie synchronisiert.
Schließlich sollte es erwähnt werden, dass es gemäß der Erfindung nicht entscheidend ist, ob die Regelungsfunktionen genau in den angegebenen und wohldefinierten Schaltungen ausgeführt werden, da es die Gesamtfunktionalität der Schaltungen ist, die die Erfindung bereitstellt.

Claims

1. Verfahren zum Modulieren von Licht in einer Modulatorschaltung, die einen Mach-Zehnder-Modulator (12) mit mindestens einem optischen Eingang und mindestens einem optischen Ausgang umfasst, wobei der Mach-Zehnder-Modulator (12) Licht, das dem Eingang des Mach-Zehnder-Modulators (12) zugeführt wird, als Reaktion auf angelegte elektrische Modulationssignale moduliert, wobei das Verfahren umfasst

- Erzeugen eines Treibersignals in einer Treiberschaltung (15) mit einer logischen "1" und einer logischen "0" als Reaktion auf ein Datensignal,

- Erzeugen eines oder mehrerer Pilottöne in einem Pilottongenerator (17), von denen jeder eine Frequenz aufweist, die sich von der Frequenz wesentlich unterscheidet, mit der der Mach-Zehnder-Modulator (12) moduliert, wobei die Modulationssignale durch das Treibersignal und den Pilotton gebildet werden, und

- Bereitstellen eines elektrischen Rückkopplungssignals in einer fotoelektrischen Wandlerschaltung als Reaktion auf das optische Ausgangssignal des Mach-Zehnder-Modulators,

dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktion auf das vom Pilottongenerator (17) zugeführte Pilottonsignal und das von der fotoelektrischen Wandlerschaltung (28) zugeführte Rückkopplungssignal Treibersteuersignale in einer Rückkopplungsschaltung (30) erzeugt werden, um die Amplitude des dem Mach- Zehnder-Modulator (12) zugeführten Treibersignals zu regeln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Pilottonsignal der logischen "0" und/oder logischen "1" des Modulationsignals zugeführt wird, wobei als Reaktion auf die Pilottonkomponente des Rückkopplungssignals entsprechend dem Pilottonsignal die Rückkopplungsschaltung Treibersteuersignale bereitstellt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Treibersignal als Reaktion auf das dem Modulationssignal zugeführte Pilottonsignal zur logischen "0" oder logischen "4" des Modulationssignals gemäß entweder

ΔVamp ~ EL·k&sub1; oder

ΔVamp ~ FH·k&sub2;

geregelt wird, wobei AVamp die Änderung im Treibersignal ist, die durch die Regelung geliefert wird, k&sub1; und k&sub2; geeignet ausgewählte Konstanten für den Algorithmus sind, FL und FH den Wert +1 annehmen, wenn die Pilottonkomponente an der logischen "0" bzw. logischen "1" in Phase mit dem durch den Pilottongenerator erzeugten entsprechenden Pilotton ist, und FL und FH den Wert -1 annehmen, wenn die Pilottonkomponente an der logischen "0" bzw. logischen "1" in Gegenphase zu dem durch den Pilottongenerator erzeugten entsprechenden Pilotton ist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, bei dem das Treibersignal als Reaktion auf das dem Modulationssignal zugeführte Pilottonsignal zur logischen "0" oder logischen "1" des Modulationssignals gemäß entweder

ΔVamp ~ FL·k&sub1; AL oder

ΔVamp ~ FH·k&sub2; AH

geregelt wird, wobei AL oder AH die numerische Amplitude der Pilottonkomponenten ist, die im Rückkopplungssignal an der logischen "0" bzw. logischen "1" detektiert wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, bei dem weiter ein Vorspannungssignal in einer Vorspannungsschaltung (16) erzeugt wird; die Modulationssignale durch das Treibersignal, das Vorspannungssignal und den Pilotton gebildet werden; und die Vorspannungssteuersignale für die Vorspannungsschaltung (16) als Reaktion auf das von dem Pilottongenerator (17) zugeführte Pilottonsignal und das von der fotoelektrischen Wandlerschaltung (18) zugeführte Rückkopplungssignal erzeugt werden, um das Vorspannungssignal und das Treibersignal, die dem Mach-Zehnder-Modulator (12) zugeführt werden, zu regeln.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1-5, bei dem das Pilottonsignal der logischen "0" und logischen "1" des Modulationssignals mit derselben Amplitude zugeführt wird, aber mit entgegengesetzter Phase.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1-6, bei dem die Rückkopplungsschaltung (30) den Pilottongehalt des Rückkopplungssignals für den logischen "1"-Pegel bzw. den logischen "0"-Pegel detektiert und die Phase zwischen dem Pilottongehalt und dem durch den Pilottongenerator (17) erzeugten Pilotton oder -tönen für sowohl den logischen "1"-Pegel als auch den logischen "0"-Pegel bestimmt.

8. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Rückkopplungsschaltung (30) ein Vorspannungssteuersignal für die Vorspannensschaltung (16) und ein Treibersteuersignal für die Treiberschaltung (15) erzeugt, um einen Gleichgewichtszustand zu erzielen, in dem die Phase zwischen dem Pilottongehalt und dem durch den Pilottongenerator (17) erzeugten Pilotton oder -tönen für sowohl den logischen "1"-Pegel als auch den logischen "0"-Pegel dieselbe ist.

9. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Rückkopplungssignal (30) ein Vorspannungssteuersignal für die Vorspannungsschaltung (16) und ein Treibersteuersignal für die Treiberschaltung (15) erzeugt, um eine Phase zwischen dem Pilottongehalt und dem durch den Pilottongenerator (17) erzeugten Pilotton oder -tönen für sowohl den logischen "1"-Pegel als auch den logischen "0"-Pegel mit demselben Vorzeichen aufrechtzuerhalten.

10. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Vorspannungssteuersignal mit einer schnellen Zeitkonstante versehen ist und das Treibersteuersignal eine langsame Zeitkonstante aufweist, oder umgekehrt.

11. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Vorspannungssteuersignal und das Treibersteuersignal aufeinanderfolgend bereitgestellt werden.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1-11, bei dem die Amplitude des Pilottongehalts des Rückkopplungssignals für den logischen Hochpegelzustand und den logischen Niedrigpegelzustand sowie das zugehörige Phasenverhältnis der entsprechenden Pilottöne die Vorspannungsschaltung (16) und die Treiberschaltung (15) bzw. die Treiberschaltung (15) und die Vorspannungsschaltung (16) gemäß den Regelalgorithmen

ΔVbias ~ -FL·k&sub1;· AL

ΔVamp ~ FH·k&sub2;· AH

regeln, wobei ΔVbias die Änderung in der Vorspannungsspannung ist, die durch die Regelung geliefert wird, ΔVamp die Änderung im Treibersignal ist, die durch die Regelung geliefert wird, k&sub1; und k&sub2; geeignet ausgewählte Konstanten für den Algorithmus sind,

FL und FH den Wert +1 annehmen, wenn die Pilottonkomponente an der logischen "0" bzw. logischen "1" in Phase mit dem durch den Pilottongenerator erzeugten entsprechenden Pilotton ist, und FL und FH den Wert -1 annehmen, wenn die Pilottonkomponente an der logischen "0" bzw. logischen "1" in Gegenphase zu dem durch den Pilottongenerator erzeugten entsprechenden Pilotton ist, und AL und AH die numerischen Amplituden der Pilottonkomponenten sind, die in der Rückkopplungsschaltung an der logischen "0" bzw. logischen "1" detektiert werden.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 1-12, bei dem die Amplitude des Pilottongehalts des Rückkopplungssignals für den logischen Hochpegelzustand und den logischen Niedrigpegelzustand sowie das zugehörige Phasenverhältnis der entsprechenden Pilottöne die Vorspannungsschaltung (16) und die Treiberschaltung (15) bzw. die Treiberschaltung (15) und die Vorspannungsschaltung (16) gemäß den Regelalgorithmen

ΔVamp ~ FL·k&sub1;· AL

ΔVbias ~ -FH·k&sub2;· AH

regelt, wobei ΔVbias die Änderung in der Vorspannungsspannung ist, die durch die Regelung geliefert wird, ΔVamp die Änderung im Treibersignal ist, die durch die Regelung geliefert wird, k&sub1; und k&sub2; geeignet ausgewählte Konstanten für den Algorithmus sind, FL und FH den Wert +1 annehmen, wenn die Pilottonkomponente an der logischen "0" bzw. logischen "1" in Phase mit dem durch den Pilottongenerator erzeugten entsprechenden Pilotton ist, und FL und FH den Wert -1 annehmen, wenn die Pilottonkomponente an der logischen "0" bzw. logischen "1" in Gegenphase zu dem durch den Pilottongenerator erzeugten entsprechenden Pilotton ist, und AL und AH die numerischen Amplituden der Pilottonkomponenten sind, die in der Rückkopplungsschaltung an der logischen "0" bzw. logischen "1" detektiert werden.

14. Modulatorschaltung, die einen Mach-Zehnder-Modulator (12) mit mindestens einem optischen Eingang und mindestens einem optischen Ausgang umfasst, wobei der Mach-Zehnder- Modulator (12) Licht, das dem Eingang des Mach-Zehnder-Modulators (12) zugeführt wird, als Reaktion auf angelegte elektrische Modulationssignale moduliert, wobei die Modulatorschaltung zusätzlich umfasst

- eine Treiberschaltung zur Erzeugung eines Treibersignals als Reaktion auf ein Datensignal,

- einen Pilottongenerator zur Erzeugung eines Pilottons mit einer Frequenz, die sich wesentlich von der Frequenz unterscheidet, mit der der Mach-Zehnder-Modulator moduliert, wobei das Modulationssignal durch das Treibersignal und den Pilotton gebildet wird,

- eine fotoelektrische Wandlerschaltung zur Bereitstellung eines elektrischen Rückkopplungssignals als Reaktion auf das optische Ausgangssignal des Mach-Zehnder-Modulators, und

- eine Rückkopplungsschaltung (30), die mit der fotoelektrischen Wandlerschaltung (18) und mit dem Pilottongenerator (17) verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkopplungsschaltung (30) angepasst ist, um Treibersteuersignale für die Regelung der Amplitude des Treibersignals als Reaktion auf detektierte Pilottonkomponenten im Rückkopplungssignal zu erzeugen.

15. Modulatorschaltung nach Anspruch 14, weiter umfassend eine Vorspannungsschaltung zur Erzeugung eines Vorspannungssignals; wobei die Modulationssignale durch das Treibersignal, das Vorspannungssignal und den Pilotton gebildet werden; und wobei die Rückkopplungsschaltung (30) weiter angepasst ist, um Vorspannungssteuersignale für die Vorspannungsschaltung (16) als Reaktion auf detektierte Pilottonkomponenten im Rückkopplungssignal zu erzeugen.