DE10047380A1

DE10047380A1 - Verfahren zum Regeln des Arbeitsbereiches eines Modulators und zugehörige Ansteuereinheit

Info

Publication number: DE10047380A1
Application number: DE10047380A
Authority: DE
Inventors: Cornelius Fuerst; Georg Mohs; Harald Geiger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Xieon Networks SARL
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2002-05-08
Anticipated expiration: 2020-09-26
Also published as: US6552624B2; US20020060614A1; DE10047380B4

Abstract

Erläutert wird ein Verfahren zum Regeln des Arbeitsbereiches eines Modulators (128). Der Arbeitsbereich des Modulators wird mit Hilfe einer Regelschaltung (126) geregelt, so dass der Arbeitsbereich über lange Zeit und unter verschiedenen Betriebsbedingungen relativ zur Transmissionskennlinie des Modulators stabil ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Arbeits bereiches eines Puls-Modulators. Der Modulator erzeugt abhän gig von einem Steuersignal aus einer Eingangsstrahlung eine modulierte Ausgangsstrahlung, beispielsweise im optischen Bereich.

Zur Erzeugung von Pulsen in optischen Nachrichtenübertra gungsnetzen werden stabile Pulsquellen benötigt. Ein einfa ches und kostengünstiges Verfahren für das Erzeugen von Pul sen aus einer sogenannten Dauerstrichquelle mit Hilfe von schnellen optischen Modulatoren ist in der DE 199 24 347.6 beschrieben. Problematisch bei diesem Verfahren ist jedoch die Langzeitstabilität der Pulsquelle. Um Arbeitsbereichsän derungen zu vermeiden, werden bisher bei niedrigen Datenraten inhärent stabile Modulatoren eingesetzt, bei denen die Lang zeitstabilität durch aufwendige konstruktive Maßnahmen er reicht wird. Die gleichen Probleme treten auch bei Datenmodu latoren auf.

Es ist Aufgabe der Erfindung, zum Regeln des Arbeitsbereiches eines Modulators ein einfaches Verfahren anzugeben, das einen festen Arbeitsbereich des Modulators gewährleistet. Außerdem soll eine zugehörige Ansteuereinheit angegeben werden.

Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird durch die im Pa tentanspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst. Weiter bildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass der Arbeits bereich des Modulators neben dem Arbeitspunkt ein wesentli cher Betriebsparameter ist. Der Arbeitsbereich verändert sich abhängig von verschiedenen Ursachen, z. B. abhängig von der Betriebstemperatur oder einer Alterung des Modulators. Außer dem streut der Arbeitsbereich fertigungstechnisch bedingt zwischen verschiedenen Modulatoren.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt der Modulator abhän gig von einem Steuersignal aus einer Eingangsstrahlung eine modulierte Ausgangsstrahlung. Der Ist-Arbeitsbereich des Modulators bezüglich seiner Transmissionskennlinie ist von der Amplitude des Steuersignals abhängig. Ausgehend von der Ausgangsstrahlung wird in mindestens einem vorgegebenen Fre quenzbereich die mittlere Strahlungsleistung erfasst. Die mittlere Strahlungsleistung ist die über die Frequenzen ge mittelte Strahlungsleistung. Es wird eine periodische Auslen kung des Arbeitsbereiches mit einer Auslenkungsfrequenz er zwungen. Abhängig von der Auslenkung des Arbeitsbereiches wird ein Regelsignal für das Einregeln des Arbeitsbereiches erzeugt. Abhängig vom Regelsignal wird die Amplitude des Steuersignals so geändert, dass eine Abweichung von Ist- Arbeitsbereich und Soll-Arbeitsbereich kleiner wird.

Durch das Erfassen der Strahlungsleistung und das Verwenden der Leistung als Regelgröße lässt sich der Arbeitsbereich auf einfache Art sehr genau regeln. Durch die indirekte Bezugnah me auf die Transmissionskennlinie lassen sich auch Verände rungen der Transmissionskennlinie in die Regelung einbezie hen. Durch diese Vorgehensweise lässt sich die Regelung auch ohne Vorgabe einer Soll-Leistung durchführen.

Bei einer Weiterbildung wird als Regelgröße die Ableitung der Funktion von Arbeitsbereich und erfasster Leistung einge setzt. Bei der Regelung wird auf einen Punkt der Funktion Bezug genommen, an dem die Ableitung den Wert Null hat. Als Bezugspunkt wird z. B. ein Minimum, ein Maximum, ein Wende punkt oder ein anderer Punkt, an dem eine Ableitung den Wert Null hat, in der Leistungskurve gewählt. Bezugspunkt heißt, dass der Regelkreis ohne zusätzliche Verstimmung auf diesen Punkt einregelt.

Für die Regelung lassen sich die aus der Steuer- und Rege lungstechnik bekannten Verfahren einsetzen, z. B. analoge oder digitale Regelverfahren unter Verwendung von Proportional-, Integral- und Differenzialreglern bzw. deren Kombination. Sehr gute Regelkreise entstehen jedoch dann, wenn die Regel größe mit Hilfe einer phasensensitiven Detektion erfasst wird, die auch als Lock-in-Verfahren bekannt ist. Die phasen sensitive Detektion hat den Vorteil, dass die Regelung ver gleichsweise unabhängig von Störgrößen durchgeführt werden kann, z. B. von Signalrauschen. Eine phasensensitive Detektion wird beispielsweise in dem Buch "Electronic Measurement and Instrumentation", Klaas B. Klaassen, Cambridge University Press, 1996, Seiten 204 bis 210 erläutert.

Der Modulator ist entweder ein Puls-Modulator, der mit einem periodischen Steuersignal vorgegebener Ansteuerfrequenz ange steuert wird, oder ein Datenmodulator, der mit einem von den zu übertragenden Daten abhängigen Steuersignal angesteuert wird, wobei die halbe Datenrate als Ansteuerfrequenz bezeich net wird.

Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält der zum Regeln des Arbeitsbereiches vorgegebene Fre quenzbereich sämtliche durch eine Wandlereinheit erfassbaren Frequenzen der Ausgangsstrahlung. Filter zum Auswählen eines Frequenzbereiches sind nicht erforderlich.

Bei einer alternativen Weiterbildung enthält der zum Regeln des Arbeitsbereiches vorgegebene Frequenzbereich nur einen Teil der durch eine Wandlereinheit erfassten Frequenzen der Ausgangsstrahlung. Dies erfordert zwar der Wandlereinheit nachgeschaltete Filtereinheiten, schafft aber zusätzliche Freiheitsgrade bei der Auswahl der Regelgröße.

Bei einer Ausgestaltung, bei der nur ein Teil der durch die Wandlereinheit erfassten Frequenzen genutzt wird, schließt der vorgegebene Frequenzbereich die doppelte Ansteuerfrequenz ein. Andere Vielfache der Ansteuerfrequenz und die Ansteuer frequenz selbst sind nicht im vorgegebenen Frequenzbereich enthalten. Diese Weiterbildung beruht darauf, dass bei Abwei chungen des Ist-Arbeitsbereiches vom Soll-Arbeitsbereich die Strahlungsleistung in der Umgebung der doppelten Ansteuerfre quenz erheblich sinkt, so dass die Leistung in diesem Bereich für eine Regelung gut geeignet ist. Der verwendete Frequenz bereich hat bei einer Ausgestaltung eine Breite des 0,3- fachen der doppelten Ansteuerfrequenz.

Bei Weiterbildungen mit vorgegebenen Frequenzbereichen im Hochfrequenzbereich sowie einem Soll-Arbeitsbereich des Modu lators, der symmetrisch um ein Transmissionsmaximum herum liegt - sogenannter RZ-Betrieb (Return to Zero), oder der um ein Transmissionsminimum herum liegt - sogenannter Carrier- Suppressed-RZ-Betrieb, wird der Amplitudenwert des Steuersig nals mit Hilfe eines Regelkreises geregelt. Der Regelkreis ist ohne Verstimmung auf einen Regelpunkt ausgerichtet, bei dem die mittlere Strahlungsleistung innerhalb des zum Regeln des Arbeitsbereiches vorgegebenen Frequenzbereiches maximal ist.

Bei einer alternativen Weiterbildung enthält der zum Regeln des Arbeitsbereiches vorgegebene Frequenzbereich nur Frequen zen, die weit unterhalb der Ansteuerfrequenz liegen, d. h. im Vergleich zur Ansteuerfrequenz niederfrequent sind. Bei spielsweise liegen die Frequenzen unterhalb eines Zehntels der Ansteuerfrequenz. Durch diese Weiterbildung lassen sich Bauelemente mit niedrigen Grenzfrequenzen einsetzen, auch wenn die Ansteuerfrequenz im Hochfrequenzbereich liegt.

Liegt bei einer Ausgestaltung der Soll-Arbeitsbereich des Modulators, insbesondere eines Pulsmodulators, bei niederfre quentem Frequenzbereich symmetrisch um ein Transmissionsmini mum - sogenannter Carrier-Suppressed-RZ-Betrieb, oder symmet risch um einen zwischen einem Transmissionswendepunkt und einem Transmissionsmaximum liegenden Arbeitspunkt - sogenann ter Clock-RZ-Betrieb, so wird der Amplitudenwert des Steuer signals mit Hilfe eines Regelkreises geregelt, der ohne Ver stimmung auf einen Regelpunkt ausgerichtet ist, bei dem die mittlere Strahlungsleistung innerhalb des zum Regeln des Arbeitsbereiches vorgegebenen Frequenzbereiches maximal ist.

Liegt bei einer alternativen Ausgestaltung der Soll- Arbeitsbereich des Modulators, insbesondere eines Pulsmodula tors, bei niederfrequentem Frequenzbereich dagegen symmet risch um ein Transmissionsmaximum - sogenannter RZ-Betrieb, oder symmetrisch um einen zwischen einem Transmissionsminimum und einem Transmissionswendepunkt liegenden Arbeitspunkt - sogenannter Clock-RZ-Betrieb, so wird der Amplitudenwert des Steuersignals mit Hilfe eines Regelkreises geregelt, der ohne Verstimmung auf einen Regelpunkt ausgerichtet ist, bei dem die mittlere Strahlungsleistung innerhalb des zum Regeln des Arbeitsbereiches vorgegebenen Frequenzbereiches minimal ist.

Die Regelkreise zur Regelung des Arbeitsbereiches sind bei anderen Ausgestaltungen verstimmt. Dies bedeutet, dass der Regelkreis im Soll-Arbeitsbereich des Modulators auf einen neben dem Regelpunkt liegenden Punkt eingeregelt ist. Die Verstimmung des Regelkreises lässt sich durch die aus der Regeltechnik bekannten Maßnahmen erreichen, beispielsweise durch das beabsichtigte Anlegen einer Störgröße.

Der Amplitudenwert des Steuersignals lässt sich beispielswei se einfach durch die Einstellung der Verstärkung eines Ver stärkers ändern, an dessen Ausgang das Steuersignal erzeugt wird. Am Eingang des Verstärkers liegt ein Taktsignal, z. B. mit Sinusform oder Rechteckform, oder ein Datensignal an.

Eine vorzeichenrichtige Regelgröße lässt sich auf einfache Art gewinnen, wenn zum Regeln eine kleine Abweichung des Arbeitsbereiches vom Soll-Arbeitsbereich erzwungen wird. Die Leistung wird für mindestens zwei Arbeitsbereiche erfasst.

Aus der erfassten Leistung wird dann die vorzeichenrichtige Regelgröße abgeleitet. Ein Verfahren, das mit erzwungenen Abweichungen des Arbeitsbereiches arbeitet, ist eine phasen sensitive Detektion. Die phasensensitive Detektion wird auch als Lock-In-Verfahren bezeichnet, siehe Klaas B. Klaassen, "Electronic Measurement and Instrumentation" Cambridge Uni versity Press, 1996, Seiten 204 bis 210.

Bei einer Ausgestaltung wird die Abweichung des Arbeitsberei ches mit Hilfe eines periodischen Auslenkungssignals mit vorgegebener Auslenkungsfrequenz erzwungen. Das Auslenkungs signal wird dem Steuersignal additiv oder subtraktiv überla gert. Ein von der erfassten Leistung abhängiges Signal wird mit einem periodischen Referenzsignal multipliziert, dessen Frequenz mit der Auslenkungsfrequenz übereinstimmt. Ein aus der Multiplikation resultierendes Signal wird nach einer Tiefpassfilterung und vorzugsweise nach einer folgenden In tegration zur Änderung der Amplitude des Steuersignals einge setzt. Die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters bestimmt die Ansprechzeit des Regelkreises, die z. B. zwischen 10 und 100 Millisekunden liegt. Die Ausgestaltung beruht auf der Er kenntnis, dass der Signalwert des durch den Tiefpassfilter hindurchgelassenen Gleichanteils ein Maß für die erste Ablei tung der Leistungsfunktion ist.

Das Auslenkungssignal hat einen kosinus- oder sinusförmigen Verlauf. Eingesetzt werden jedoch auch andere Auslenkungssig nale, z. B. mit rechteckpulsförmigem Verlauf. Hat das Refe renzsignal eine Frequenz, die einem Vielfachen der Auslen kungsfrequenz entspricht, so können Punkte detektiert werden, an denen höhere Ableitungen Null sind, z. B. bei der doppelten Auslenkungsfrequenz ein Wendepunkt.

Der Arbeitspunkt lässt sich gleichzeitig auf ähnliche Art regeln. Die Auslenkungsfrequenz für die Regelung des Arbeits punktes und die Auslenkungsfrequenz für die Regelung des Arbeitsbereiches werden geeignet gewählt. So werden voneinander verschiedene Auslenkungsfrequenzen eingesetzt, z. B. eine Auslenkungsfrequenz von 3 kHz und eine Auslenkungsfrequenz von 5 kHz.

Die Eingangsstrahlung wird bei einem Pulsmodulator oder einem Datenmodulator mit Hilfe einer Dauerstrichlichtquelle oder mit Hilfe einer Pulslichtquelle erzeugt.

Bei Weiterbildungen beträgt die Ansteuerfrequenz bzw. Die Datenrate mehr als 1 Gigahertz bzw. 1 GBit/s, vorzugsweise 5 Gigahertz bzw. 5 GBit/s. Der Modulator arbeitet bei einer anderen Weiterbildung im optischen Bereich. Geeignet ist ein Modulator, der ein Mach-Zehnder-Interferometer enthält. Die Transmissionskennlinie des Modulators ist beispielsweise kosinus- oder sinusförmig. Eingesetzt werden jedoch auch Modulatoren mit anderen Transmissionskennlinien.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Ansteuereinheit zur Durchführung der oben genannten Verfahren. Die oben für die Verfahren genannten technischen Wirkungen gelten auch für die Ansteuereinheit und deren Weiterbildungen.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 eine Transmissionskennlinie eines Puls-Modulators und den Verlauf eines Steuersignals,

Fig. 2 das spektrale Leistungsdichtespektrum der Ausgangs strahlung des Puls-Modulators bei optimalen Ar beitsparametern,

Fig. 3 das spektrale Leistungsdichtespektrum der Ausgangs strahlung bei einer Abweichung des Ist- Arbeitspunktes um 10 Prozent und Soll- Arbeitsbereich,

Fig. 4 die mittlere Hochfrequenz-Strahlungsleistung in einem vorgegebenen Frequenzbereich abhängig von der Arbeitsbereichsabweichung zwischen Ist- Arbeitsbereich und Soll-Arbeitsbereich,

Fig. 5 ein Blockschaltbild für eine Hochfrequenz- Bauelemente enthaltende Ansteuereinheit des Puls- Modulators,

Fig. 6 die mittlere Niederfrequenz-Strahlungsleistung abhängig von der Arbeitsbereichsabweichung, und

Fig. 7 ein Blockschaltbild für eine niederfrequent arbei tende Ansteuereinheit eines Puls-Modulators gemäß zweitem Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt in ihrem oberen Teil eine Transmissionskennli nie 10 eines Puls-Modulators. Auf einer Abszissenachse 12 ist die Ansteuerspannung in Volt abgetragen. Eine Ordinatenachse 14 zeigt Transmissionswerte T. Die Transmissionskennlinie 10 hat einen bei der Spannung 0 Volt beginnenden kosinusartigen Verlauf. Die Transmission sinkt von einem maximalen Wert 1 auf nahezu 0 bei einer Spannung U1 ab. Zur Spannung U1 gehört ein in einem Transmissionsminimum liegender Arbeitspunkt AP2. Mit zunehmender Spannung nimmt die Transmission T wieder zu, bis bei einer Spannung U2 ein Arbeitspunkt AP1 erreicht wird, der in einem Maximum der Transmissionskennlinie 10 liegt. Wird die Spannung weiter erhöht, so sinkt die Transmission und erreicht bei einer Spannung U3 wieder ein Minimum.

Der Arbeitspunkt AP1 im Transmissionsmaximum wird auch als RZ-Arbeitspunkt (Return to Zero) bezeichnet. Im RZ-Betrieb soll der Arbeitspunkt AP1 immer im Transmissionsmaximum lie gen. Verändert sich die Transmissionskennlinie 10 des Puls- Modulators, so ist eine Nachregelung des Arbeitspunktes AP1 durch Veränderung der Spannung U2 erforderlich. Mit zunehmen der Alterung des Puls-Modulators wird die Transmissionskennlinie 10 in Richtung der Abszissenachse 12 und/oder in Rich tung der Ordinatenachse 14 gestaucht bzw. gestreckt. Außerdem kann es zu Verschiebungen der Transmissionskennlinie bezüg lich der Abszissenachse kommen. Wird der Puls-Modulator im Arbeitspunkt AP1 betrieben, so liegt ein optimaler Arbeitsbe reich AB1 genau zwischen den Spannungen U1 und U3.

Der Modulator lässt sich jedoch auch im Arbeitspunkt AP2 betreiben, bei dem die Ansteuerspannung um die Spannung U1 schwankt. Diese Betriebsweise wird als Betrieb mit unter drücktem Träger bezeichnet. Der optimale Arbeitsbereich im Arbeitspunkt AP2 liegt zwischen der Spannung 0 Volt und der Spannung U2.

Der Puls-Modulator lässt sich jedoch auch in einem Arbeits punkt AP3 betreiben, der zwischen den beiden Arbeitspunkten AP1 und AP2 liegt. Im Ausführungsbeispiel liegt der Arbeits punkt AP3 unterhalb des Wendepunktes der Transmissionskennli nie 10 in der Nähe des Arbeitspunktes AP2. Der optimale Ar beitsbereich für den Arbeitspunkt AP3 liegt symmetrisch um diesen Arbeitspunkt AP3 zwischen der Spannung U1 und einer kleineren Spannung als die Spannung U2.

Im unteren Teil der Fig. 1 ist der Spannungsverlauf eines Steuersignals 20 abhängig von der auf einer Abszissenachse 22 abgetragenen Zeit t dargestellt. Eine Ordinatenachse 24 dient zur Darstellung der Spannungswerte U in Volt.

Das Steuersignal 20 dient zur Ansteuerung des Puls-Modulators im Arbeitspunkt AP1. Zu einem Zeitpunkt t0 hat das Steuersig nal 20 die Spannung U1, so dass der Modulator nur eine mini male Ausgangsstrahlung hindurchlässt. Zu einem späteren Zeit punkt t1 hat das Steuersignal die Spannung U2. Das bedeutet, dass der Modulator die Eingangsstrahlung fast ungehindert hindurchlässt. Am Ausgang des Modulators erscheint ein Licht impuls. Zu einem Zeitpunkt t2 hat das Steuersignal die Span nung U3, so dass der Modulator wieder in einem Transmissionsminimum arbeitet und im Wesentlichen kein Licht hindurch lässt. Zu einem Zeitpunkt t3 hat das Steuersignal wieder den Spannungswert U2, so dass ein zweiter Lichtimpuls erzeugt wird. Zu einem späteren Zeitpunkt t4 hat das Steuersignal 20 wieder den Spannungswert U1, so dass keine Strahlung zum Ausgang des Modulators gelangt. Während einer Periode des Steuersignals 20 werden also zwei Lichtimpulse ausgesendet.

Der Mittelwert des sinusförmigen Steuersignals 20 bestimmt den Arbeitspunkt, siehe Spannung U2. Die Amplitude des Steu ersignals 20 bestimmt den Arbeitsbereich AB1, siehe Differenz zwischen den Spannungen U3 und U1.

Fig. 2 zeigt das Leistungsdichtespektrum 50 der Ausgangs strahlung des Puls-Modulators bei optimalem Arbeitspunkt AP1 und optimalem Arbeitsbereich AB1, siehe oberen Teil der Fig. 1. Auf einer Abszissenachse 52 ist die Frequenz bezogen auf die Datenrate abgetragen. Im Ausführungsbeispiel beträgt die Datenrate 10 Gigabit pro Sekunde, und das Steuersignal hat eine Ansteuerfrequenz von 5 Gigabit pro Sekunde. Auf einer Ordinatenachse 54 ist die mit Hilfe einer Fotodiode und mit Hilfe eines Spektrumanalysators erfasste Signalleistung in logarithmischem Maß abgetragen. Die Signalleistung wurde normiert.

Das Leistungsdichtespektrum 50 zeigt vier Leistungsspitzen 56 bis 62 bei den Frequenz/Datenrate-Werten 1, 2, 3 und 4. Die Spitzenwerte der Leistungsspitzen 56, 58, 60 bzw. 62 liegen in dieser Reihenfolge bei etwa 0,6; 0,08; 0,0007 bzw. bei 8.10^-6.

Fig. 3 zeigt das Leistungsdichtespektrum 70 der Ausgangs strahlung des Puls-Modulators bei einer Abweichung des Ist-Arbeitspunktes um 10 Prozent vom Soll-Arbeitspunkt AP1. Der Arbeitsbereich AB ist entsprechend verschoben, hat aber eine unveränderte Breite. Eine Abszissenachse 72 zeigt, wie die Abszissenachse 52, siehe Fig. 2, das Verhältnis von Frequenz zur Datenrate. Eine Ordinatenachse 74 zeigt die normierte Strahlungsleistung in logarithmischer Darstellung. Leistungsspitzen 76 bis 82 liegen in dieser Reihenfolge bei den gleichen Frequenzen wie die Leistungsspitzen 56 bis 62, siehe Fig. 2. Die Spitzenwerte der Leistungsspitzen 76, 78 und 80 liegen dabei erheblich unter den Spitzenwerten der Leistungsspitzen 56, 78 bzw. 80. Bei Abweichungen vom optima len Arbeitspunkt treten bei der Ansteuerfrequenz sowie zwi schen den Leistungsspitzen 76, 78, 80 und 82 weitere Leis tungsspitzen 84, 86, 88 und 90 auf. Die Leistungsspitze 84 hat einen Spitzenwert von etwa 0,03, der unterhalb des Spit zenwertes 0,25 der Leistungsspitze 76 liegt. Die Spitzenwerte der Leistungsspitzen 86, 88 und 90 liegen jeweils etwa zwi schen den Spitzenwerten der jeweils benachbarten Leistungs spitzen 76, 78, 80 bzw. 82.

Die aus den Fig. 2 und 3 ersichtliche Änderung des Leis tungsdichtespektrums 50 zum Leistungsdichtespektrum 70 bei Abweichungen vom Arbeitspunkt lassen sich zur Regelung des Arbeitspunktes des Puls-Modulators ausnutzen. Insbesondere das Auftreten der Leistungsspitze 84 bei der Ansteuerfre quenz, d. h. hier bei 5 Gigahertz, wird zur Regelung des Ar beitspunktes genutzt. Ziel ist es, den Spitzenwert dieser Leistungsspitze zu minimieren. Ein die Leistungsspitze 84 umgebender Frequenzbereich FB1 hat eine Breite von etwa 0,3.f, wobei f die Ansteuerfrequenz ist. Der Frequenzbereich FB1 ist um die Ansteuerungsfrequenz f zentriert. Bei der Regelung des Arbeitspunktes unter Verwendung von Hochfrequenz- Bauelementen wird nur die Leistungsspitze 84 innerhalb des Frequenzbereiches FB1 herangezogen.

Zur Regelung des Arbeitsbereiches AB wird ebenfalls das Leis tungsdichtespektrum der Ausgangsstrahlung herangezogen. In Fig. 3 ist ein die Leistungsspitze 76 umgebender Frequenzbe reich FB2 dargestellt, der die zur Regelung des Arbeitsberei ches herangezogenen Frequenzen enthält. Der Frequenzbereich FB2 hat eine Breite von etwa 0,3.2f, wobei f die Ansteuerfrequenz ist. Bei Abweichungen des Arbeitsbereiches vom Soll-Arbeitsbereich kommt es zu einem Absinken des Spitzen wertes der im Frequenzbereich FB2 liegenden Leistungsspitze 76.

Fig. 4 zeigt eine Leistungsfunktion 110 der mittleren Hoch frequenz-Strahlungsleistung im Frequenzbereich FB2 abhängig von der Arbeitsbereichs-Abweichung zwischen Soll- Arbeitsbereich AB1 und Ist-Arbeitsbereich, siehe Fig. 1. Eine Abszissenachse 112 zeigt die Abweichung des Soll- Arbeitsbereiches AB1 vom Ist-Arbeitsbereich AB in Prozent. Diese Abweichung ist proportional zur Abweichung der Amplitu de des Steuersignals vom Sollwert. Eine Ordinatenachse 114 zeigt die normierte Strahlungsleistung. Die Leistungsfunktion 110 hat ein Maximum bei einer Abweichung von etwa 3 Prozent zwischen Soll-Arbeitsbereich AB1 und Ist-Arbeitsbereich. Die Leistungsfunktion 110 hat einen einer umgekehrten Parabel ähnlichen Verlauf, so dass die Strahlungsleistung links und rechts von -3 Prozent Abweichung stetig abfällt. Ein rechts neben dem Messpunkt MP2 liegender Messpunkt MP3 gehört zu einer Amplitudenabweichung von 0 Prozent. Ziel der Arbeitsbe reichsregelung muss es deshalb sein, eine Strahlungsleistung zu erreichen, die zum Messpunkt MP3 gehört. Dazu lässt sich ein Regelkreis verwenden, der die Strahlungsleistung maxi miert, jedoch so verstimmt ist, dass er sich auf den Mess punkt MP3 einregelt. Eine Schaltung für einen solchen Regel kreis wird unten an Hand der Fig. 5 erläutert.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild für eine Hochfrequenz- Bauelemente enthaltende Ansteuereinheit 120, die eine Fotodi ode 122, eine Arbeitspunkt-Regelschaltung 124 und eine Ar beitsbereichs-Regelschaltung 126 enthält. Die Ansteuereinheit 120 dient zur Ansteuerung eines Puls-Modulators 128, der ein sogenanntes Mach-Zehnder-Interferometer (MZI) enthält und die Transmissionskennlinie 10 hat, siehe Fig. 1. Abhängig von einer durch die Arbeitspunkt-Regelschaltung 124 erzeugten Arbeitspunkt-Regelspannung 130 und abhängig von einer durch die Arbeitsbereichs-Regelschaltung 126 erzeugten Arbeitsbe reichs-Regelspannung 132 moduliert der Modulator 128 die von einer Laserdiode 134 erzeugte Strahlung. Die Laserdiode 134 arbeitet im Dauerstrichbetrieb, so dass die Eingangsstrahlung des Modulators 128 eine konstante Strahlungsleistung hat.

Die modulierte Ausgangsstrahlung wird an einem Strahlungstei ler 136 im Verhältnis von etwa 1 : 10 geteilt. Der Großteil der modulierten Strahlung wird einem nicht dargestellten Datenmo dulator zugeführt, der die Ausgangsstrahlung gemäß der zu übertragenden Daten moduliert, siehe Pfeil 138. Der kleinere Teil der Ausgangsstrahlung wird vom Strahlungsteiler 136 mit Hilfe eines Lichtwellenleiters 140 zur Fotodiode 122 übertra gen.

Die Fotodiode 120 hat eine im Gigahertz-Bereich liegende Grenzfrequenz und ist somit eine Hochfrequenzdiode. Der durch die Fotodiode 122 fließende Strom hängt von der auf die Foto diode 122 auftreffenden Strahlung ab. Das von der Strahlung abhängige Stromsignal bzw. ein daraus gewonnenes Spannungs signal wird als Eingangssignal für die Arbeitspunkt- Regelschaltung 124 und als Eingangssignal für die Arbeitsbe reichs-Regelschaltung 126 genutzt, siehe Pfeile 142 und 144.

Die Arbeitspunkt-Regelschaltung 124 enthält einen Hochfre quenz-Bandpassfilter 146, an dessen Eingang das von der Foto diode 122 kommende Signal anliegt. Der Bandpassfilter 146 überträgt im Wesentlichen nur Signale mit Frequenzen, die innerhalb des Frequenzbereiches FB1 liegen. Signale mit Fre quenzen, die außerhalb des Frequenzbereiches FB1 liegen, werden stark gedämpft. Dem Bandpassfilter 146 ist ein Hoch frequenz-Leistungsmesser 148 nachgeschaltet. Der Leistungs messer 148 enthält eine Gleichrichterdiode mit einer im Hoch frequenzbereich liegenden Grenzfrequenz. Am Ausgang des Leis tungsmessers 148 wird ein Signal ausgegeben, dessen Wert von der Strahlungsleistung innerhalb des Frequenzbereiches FB1 abhängt. Dieses Signal wird in einer Multiplikationseinheit 150 mit einem Referenzsignal multipliziert, das durch einen Signalgenerator 152 erzeugt wird. Für die Spannung u_r(t) des Referenzsignals gilt:

u_r(t) = u _r.cos(ωt + Φ1) (1),

wobei u_r(t) der Momentanwert der Spannung des Referenzsignals abhängig von der Zeit t, u _r der Maximalwert der Spannung des Referenzsignals, ω eine Referenzkreisfrequenz und Φ1 eine einstellbare Phase sind. Die Referenzkreisfrequenz ω beträgt das 2π-fache der Auslenkungsfrequenz des Arbeitspunktes.

Die Spannung u_i des vom Leistungsmesser 148 ausgegebenen Eingangssignals für die Multiplikationseinheit 150 lässt sich durch die folgende Formel beschreiben:

u_i(t) = f(x₀ + u0.cos(ω.t)) (2),

wobei u_i den Momentanwert des Eingangssignals, u0 den Maxi malwert der erzwungenen Auslenkung um den Ist-Arbeitspunkt x₀ herum, ω die Referenzfrequenz und f (. . .) eine Funktion zur Beschreibung des Zusammenhangs zwischen Arbeitspunkt und mittlerer erfasster Strahlungsleistung bezeichnen.

Die Multiplikationseinheit 150 erzeugt ein Ausgangssignal, das neben Anteilen mit Vielfachen der Referenzfrequenz ω auch einen Gleichanteil enthält. Der Gleichanteil ist ein Maß für die Ableitung der in Fig. 4 dargestellten Funktion und wird mit Hilfe eines Tiefpassfilters 154 herausgefiltert und zu einer Integriereinheit 156 übertragen. Signalanteile mit der Referenzfrequenz ω und Signalanteile mit einer Frequenz, die einem Vielfachen der Referenzfrequenz ω entsprechen, werden durch das Tiefpassfilter 154 stark gedämpft und gelan gen somit nicht zur Integriereinheit 156. Die Integrierein heit 156 integriert das an ihrem Eingang liegende Signal über die Zeit und liefert somit den Integrieranteil der Regelung. Ausgangsseitig ist die Integriereinheit 156 mit dem einen Eingang eines Summiergliedes 158 verbunden. Der andere Ein gang des Summiergliedes 158 ist mit einem Ausgang des Signal generators 152 verbunden, an dem ein Auslenkungssignal an liegt, dessen Wert sich gemäß einer Kosinusfunktion mit der Referenzfrequenz ω ändert. Der Ausgang des Summiergliedes 158 bildet auch den Ausgang der Arbeitsbereichs- Regelschaltung 124.

Durch die Einstellung der Phase ϕ1 lässt sich erreichen, dass die Arbeitspunkt-Regelschaltung 124 den Puls-Modulator 128 so ansteuert, dass die Strahlungsleistung innerhalb des Filter bereichs FB1 minimiert wird und damit der Ist-Arbeitspunkt auf den Soll-Arbeitspunkt im Transmissionsmaximum eingeregelt wird. Die Referenzfrequenz ω wird geeignet gewählt und liegt beispielsweise im Kilohertz-Bereich.

Die Arbeitsbereichs-Regelschaltung 126 hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau und damit auch die gleiche Funktion wie die Arbeitspunkt-Regelschaltung 124. So enthält die Arbeits bereichs-Regelschaltung 126 in der Reihenfolge vom Eingang zum Ausgang ein Bandpassfilter 160, einen Leistungsmesser 162, eine Multiplikationseinheit 164, ein Tiefpassfilter 166, eine Integriereinheit 168 und ein Summierglied 170. Das Band passfilter 160 überträgt nur Signale mit einer Frequenz, die innerhalb des Frequenzbereiches FB2 liegt. Außerdem enthält die Arbeitsbereichs-Regelschaltung 126 einen Signalgenerator 172, der ein Referenzsignal erzeugt, das sich gemäß der Funk tion cos(η + ϕ2) ändert, wobei η eine Referenzkreisfrequenz ist, die sich von der Referenzkreisfrequenz ω unterscheidet. Die Referenzkreisfrequenz η beträgt das 2π-fache der Auslen kungsfrequenz des Arbeitsbereiches. ϕ2 ist eine einstellbare Phase des Signals. Weiterhin erzeugt der Signalgenerator ein weiteres Auslenkungssignal, das sich gemäß der Funktion cosνt ändert. Dieses Auslenkungssignal wird an den anderen Eingang des Summiergliedes 170 angelegt.

Der Ausgang des Summiergliedes 170 ist gleichzeitig der Aus gang der Arbeitsbereichs-Regelschaltung 126, welche die Ar beitsbereichs-Regelspannung 132 erzeugt. Diese Regelspannung 132 dient zur Einstellung der Verstärkung eines Verstärkers 174. Am Eingang des Verstärkers 174 liegt ein Eingangssignal 176 mit sinusförmigem Verlauf und der halben Ansteuerfrequenz an. Ein Ausgangssignal 178 des Verstärkers 174 stimmt bereits bis auf den Mittelwert mit dem Steuersignal 20 überein und wird zur Ansteuerung des Puls-Modulators 128 genutzt.

Der Verstärker 174 hat außerdem einen nicht dargestellten Ausgang, an dem eine zur Ausgangsleistung des Verstärkers proportionale Spannung ausgegeben wird. Diese Spannung wird zur Verstimmung der Arbeitsbereichs-Regelschaltung 126 ge nutzt, indem die Spannung mit Hilfe eines nicht dargestellten Subtraktionsgliedes zwischen Tiefpassfilter 166 und Integ rierglied 168 vom Signal innerhalb der Regelschleife subtra hiert wird, siehe auch Fig. 9.

Durch geeignete Wahl der Phase ϕ2 lässt sich erreichen, dass die Arbeitsbereichs-Regelschaltung 126 die Strahlungsleistung innerhalb des Frequenzbereiches FB2 auf den in Fig. 5 durch den Messpunkt MP3 dargestellten Wert einregelt. Gleichzeitig wird damit die Amplitude des Steuersignals 20 so geregelt, dass der Ist-Arbeitsbereich mit dem Soll-Arbeitsbereich AB1 übereinstimmt.

Durch geeignete Wahl der Referenzfrequenzen ω und ν kann erreicht werden, dass die Regelung des Arbeitspunktes unab hängig von der Regelung des Arbeitsbereiches und die Regelung des Arbeitsbereiches unabhängig von der Regelung des Arbeits punktes arbeitet. Geeignete Werte sind beispielsweise 3 kHz bzw. 5 kHz für die Referenzfrequenz ω bzw. die Referenzfre quenz ν.

Fig. 6 zeigt die mittlere Niederfrequenz-Strahlungsleistung abhängig von der Arbeitsbereichs-Abweichung für drei Betriebsarten des Modulators. Die mittlere Niederfrequenz- Strahlungsleistung erfasst beispielsweise Frequenzen von 0 Hz bis 10 kHz.

Eine Abszissenachse 210 stellt die Amplitude des Steuersig nals dar. Als Einheit wird wiederum die Einheit Vπ verwendet, wobei ein Arbeitsbereich von 2Vπ der Soll-Arbeitsbereich im RZ-Betrieb und im CSRZ-Betrieb ist und einen Bereich von 360° bzw. 2π Radiant auf der Transmissionskennlinie 10 ein schließt. Auf einer Ordinatenachse 212 ist die vom Modulator übertragene Leistung im niederfrequenten Bereich normiert abgetragen.

Eine gestrichelt gezeichnete RZ-Kennlinie 214 gilt für einen Arbeitspunkt im Transmissionsmaximum der Kennlinie 10, z. B. für den Arbeitspunkt AP1. Die Kennlinie 214 hat bei einem Arbeitsbereich von etwa 1,22.2Vπ ein Transmissionsminimum, das für die Regelung des Arbeitsbereiches bzw. der Amplitude geeignet ist. Durch eine Verstimmung des Regelkreises lässt sich erreichen, dass der Soll-Arbeitsbereich links neben dem Transmissionsmaximum bei der Amplitude 2Vπ liegt.

Eine durchgehend gezeichnete CSRZ-Kennlinie 216 gilt für eine Betriebsart, bei der der Soll-Arbeitspunkt in einem Transmis sionsminimum der Transmissionskennlinie 10 liegt, z. B. für den Arbeitspunkt AP2. Die Kennlinie 216 hat bei etwa 1,22.2 Vπ ein Transmissionsmaximum, das für die Regelung des Ar beitsbereiches geeignet ist. Durch eine Verstimmung des Re gelkreises lässt sich erreichen, dass der Arbeitsbereich wiederum eine Breite von 2Vπ hat.

Eine gepunktet dargestellte Kennlinie 218 betrifft den Clock- RZ-Betrieb, bei dem der Soll-Arbeitspunkt zwischen Transmis sionsmaximum und Transmissionsminimum der Transmissionskenn linie 10 liegt, z. B. im Arbeitspunkt AP3, siehe Fig. 1. Die Kennlinie 218 hat bei einem Arbeitsbereich von etwa 1,22.2Vπ ein Transmissionsmaximum und bei etwa 0Vπ ein Transmissionsminimum, die beide für die Regelung des Arbeits bereiches mit Hilfe eines Regelkreises geeignet sind. Durch eine Verstimmung des Regelkreises kann erreicht werden, dass der Soll-Arbeitsbereich z. B. wesentlich kleiner als Vπ wird, siehe Messpunkt MP5 bei 0,4Vπ.

Schaltungen mit Regelkreisen zur Regelung des Arbeitsberei ches in jeweils einer der drei Betriebsarten des Modulators werden unten an Hand der Fig. 7 erläutert.

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild für eine niederfrequent arbeitende Ansteuereinheit 220 eines Puls-Modulators 128b, der ebenfalls die Transmissionskennlinie 10 hat, siehe Fig. 1. Der wesentliche Unterschied zwischen der Ansteuereinheit 220 und der Ansteuereinheit 120, siehe Fig. 6, besteht dar in, dass die Ansteuereinheit 220 keine Hochfrequenzbauelemen te enthält. Ansonsten ist der Aufbau der Ansteuereinheiten 120 und 220 gleich, so dass Schaltungsbausteine mit gleichem Aufbau und gleicher Funktion durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden. Den Bezugszeichen wird jedoch zur Unter scheidung der Kleinbuchstabe b nachgestellt. Dies gilt insbe sondere für Bezugszeichen 124b bis 140b. An Stelle der Hoch frequenz-Fotodiode 122 wird in der Ansteuereinheit 220 eine Fotodiode 222 eingesetzt, die eine im Niederfrequenz-Bereich liegende Grenzfrequenz hat, beispielsweise eine Grenzfrequenz von 10 kHz. Die Auslenkungsfrequenz liegt innerhalb der Band breite der Fotodiode 222. Der durch die Niederfrequenz- Fotodiode 222 fließende Strom ändert sich abhängig von der auf die Fotodiode 222 auftreffenden Ausgangsstrahlung. Dabei haben nur die niederfrequenten Anteile der Ausgangsstrahlung eine Veränderung des Diodenstroms zur Folge. Die Fotodiode 222 mittelt außerdem über den Frequenzbereich oberhalb ihrer Grenzfrequenz. Der Diodenstrom bzw. eine daraus abgeleitete Spannung wird als Eingangsgröße für die Arbeitspunkt- Regelschaltung 124b und als Eingangsgröße für die Arbeitsbe reichs-Regelschaltung 126b verwendet, siehe Pfeile 224 und 226.

Die Arbeitspunkt-Regelschaltung 124b enthält von ihrem Ein gang zu ihrem Ausgang eine Multiplikationseinheit 150b, ein Tiefpassfilter 154b, eine Integriereinheit 156b und ein Sum mierglied 158b. Außerdem enthält die Regelschaltung 124 einen Signalgenerator 152b, der wiederum ein Referenzsignal und ein Auslenkungssignal erzeugt. Das Referenzsignal ändert sich gemäß der Funktion cos(ωt + ϕ3). Das Auslenkungssignal ändert sich gemäß der Funktion cos(ωt).

Die Arbeitsbereich-Regelschaltung 126b enthält vom Eingang zum Ausgang eine Multiplikationseinheit 164b, ein Tiefpass filter 166b, ein Subtrahierglied 228, ein Integrierglied 168b und ein Addierglied 170b. Außerdem enthält die Regelschaltung 126b einen Signalgenerator 172b, der ein Referenzsignal und ein Auslenkungssignal erzeugt. Das Referenzsignal ändert sich gemäß der Funktion cos(νt + ϕ4). Das Auslenkungssignal ändert sich gemäß der Funktion cosνt. Der Ausgang der Arbeitsbe reichs-Regelschaltung 126b ist mit dem Steuereingang eines Verstärkers 174b verbunden. Am Verstärker 174b liegt ein Eingangssignal 176b an, das einen sinusförmigen Verlauf mit der Ansteuerfrequenz hat. Ein Ausgangssignal 178b dient zur Ansteuerung des Modulators 128b und stimmt bis auf den Mit telwert mit dem Steuersignal 20 überein, siehe Fig. 1. Au ßerdem erzeugt der Verstärker 174b ein Verstimmungssignal 230, dessen Signalwert sich abhängig von der mittleren Aus gangsleistung des Verstärkers 174b ändert. Das Verstimmungs signal 230 liegt an einem weiteren Eingang des Subtrahier gliedes 228 an und dient zur Verstimmung der Regelschaltung 126b für die Regelung des Arbeitsbereiches.

Wird der Modulator 128b im Arbeitspunkt AP1 betrieben, siehe Fig. 1, so wird die Phase ϕ3 so eingestellt, dass die Ar beitspunkt-Regelschaltung 124b die abgestrahlte Leistung auf ein Minimum regelt. Dies hat eine Regelung des Arbeitspunktes auf das Transmissionsmaximum zur Folge. Die Phase ϕ4 wird so gewählt, dass die Arbeitsbereichs-Regelschaltung 126b die Leistung der Ausgangsstrahlung im niederfrequenten Grenzbe reich aufgrund der Verstimmung auf einen neben dem in Fig. 6 gezeigten Regelpunkt mit minimaler Transmission regelt. Da durch wird erreicht, dass die Amplitude des Steuersignals auf den Wert 2Vπ geregelt wird.

Die Auslenkungsfrequenzen ω und ν sind voneinander verschie den, beispielsweise 3 kHz bzw. 5 kHz.

Bei einem nächsten Ausführungsbeispiel wird der Modulator 128b im Arbeitspunkt AP2 betrieben, d. h. im Transmissionsmi nimum. Die Phase ϕ3 der Arbeitspunkt-Regelschaltung 124b wird so eingestellt, dass die vom Modulator 128b übertragene Aus gangsstrahlung im Niederfrequenzbereich einen maximalen Wert annimmt. Die Phase ϕ4 wird so gewählt, dass die Ausgangs strahlung des Modulators 128 zwar maximiert wird, auf Grund der Verstimmung bei eingeregeltem Regelkreis jedoch etwas außerhalb des Maximums liegt, siehe Fig. 6, Kennlinie 216.

Wird bei einem nächsten Ausführungsbeispiel der Modulator 128b im Arbeitspunkt AP3 betrieben, siehe Fig. 1, so wird die Phase ϕ3 so eingestellt, dass die Arbeitspunkt- Regelschaltung 124b die Leistung im Niederfrequenzbereich der Ausgangsstrahlung des Modulators 128b minimiert und auf Grund der Verstimmung auf einen etwas neben dem Minimum liegenden Wert einregelt. Dadurch wird auch der Arbeitspunkt auf den Soll-Arbeitspunkt AP3 geregelt. Die Phase ϕ4 wird in der Betriebsart des Arbeitspunktes AP3 so gewählt, dass die Ar beitsbereichs-Regelschaltung 126b ebenfalls die mittlere Leistung der Ausgangsstrahlung des Modulators 128b im Nieder frequenzbereich minimiert. Durch die Verstimmung der Regel schaltung 126b wird jedoch erreicht, dass der Arbeitsbereich auf einen wesentlich kleineren Wert als 2Vπ eingeregelt wird.

Bei einem nächsten Ausführungsbeispiel ist der Modulator 128b ein Datenmodulator, der mit einen von Daten abhängigen Ein gangssignal 176b bzw. Ausgangssignal 178b angesteuert wird.

Der Arbeitspunkt liegt etwas neben einem Wendepunkt der Transmissionskennlinie. Der Arbeitsbereich beträgt etwas weniger als 1Vπ. Die Eingangsstrahlung wird durch die im Dauerstrichbetrieb betriebene Laserdiode 134b erzeugt. Die Arbeitspunktregelschaltung regelt auf ein Minimum und ist verstimmt. Die Arbeitsbereichsregelschaltung regelt ebenfalls auf ein Minimum, ist auch verstimmt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel für einen Datenmodula tor wird an Stelle der Laserdiode ein Pulsmodulator einge setzt, beispielsweise der in Fig. 7 gezeigte Pulsmodulator einschließlich der Regeleinheiten.

Claims

1. Verfahren zum Steuern des Arbeitsbereiches eines Modula tors (128, 128b),
bei dem ein Modulator (128, 128b) abhängig von einem Steuer signal (20) aus einer Eingangsstrahlung (14, 134b) eine modu lierte Ausgangsstrahlung (138, 138b) erzeugt,
der Ist-Arbeitsbereich (AB1) des Modulators (128, 128b) be züglich seiner Transmissionskennlinie (10) von der Amplitude des Steuersignals (20) abhängt,
aus der Ausgangsstrahlung (138, 138b) in mindestens einem vorgegebenen Frequenzbereich (FB2) die mittlere Strahlungs- Leistung erfasst wird,
eine periodische Auslenkung des Arbeitsbereiches (AB1) mit einer Auslenkungsfrequenz (ω) erzwungen wird,
abhängig von der Auslenkung des Arbeitsbereiches (AB1) ein Regelsignal für das Einregeln des Arbeitsbereiches (AB1) erzeugt wird,
und bei dem die Amplitude des Steuersignals (20) abhängig vom Regelsignal (132) geändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass als Regelgröße eine Ableitung der Funk tion von Arbeitsbereich und erfasster Leistung eingesetzt wird, und dass vorzugsweise bei der Regelung auf einen Punkt der Funktion Bezug genommen wird, an dem die Ableitung den Wert Null hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass der Modulator ein Pulsmodulator ist, der mit einem periodischen Steuersignal vorgegebener Ansteuerfrequenz (f) angesteuert wird, oder dass der Modulator ein Datenmodulator ist, der mit einem von den zu übertragenden Daten abhängigen Steuersignal ange steuert wird, wobei die halbe Datenrate eine Ansteuerfrequenz (f) ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der zum Regeln des Arbeitsbereiches vorgegebene Frequenzbereich im Wesentlichen alle durch eine Wandlereinheit (122) zum Erfassen der Aus gangsstrahlung (138) erfassbaren Frequenzen enthält.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Regeln des Arbeitsbe reiches vorgegebene Frequenzbereich (FB2) nur einen Teil der durch eine Wandlereinheit (122) erfassten Frequenzen der Ausgangsstrahlung (138) enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass der Frequenzbereich (FB2) die doppelte Ansteuerfrequenz (f) einschließt,
dass andere Vielfache der Ansteuerfrequenz (f) und die An steuerfrequenz (f) nicht im Frequenzbereich (FB2) enthalten sind,
und dass der Frequenzbereich (FB2) vorzugsweise etwa eine Breite des 0,3-fachen der doppelten Ansteuerfrequenz hat.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, dass der Soll-Arbeitsbereich (AB1) des Modu lators (128, 128b), insbesondere bei einem Pulsmodulator, symmetrisch um ein Transmissionsmaximum oder symmetrisch um ein Transmissionsminimum der Transmissionskennlinie (10) herum liegt, und dass der Amplitudenwert des Steuersignals (20) mit Hilfe eines Regelkreises (126, 126b) geregelt wird, der ohne Ver stimmung auf einen Regelpunkt ausgerichtet ist, bei dem die mittlere Leistung innerhalb des zum Regeln des Arbeitsberei ches vorgegebenen Frequenzbereiches maximal ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Regeln des Arbeitsbe reiches vorgegebene Frequenzbereich nur Frequenzen enthält, die weit unterhalb der Ansteuerfrequenz (f) liegen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass der Soll-Arbeitsbereich des Modulators (128, 128b), insbesondere bei einem Pulsmodulator, symmet risch um ein Transmissionsminimum der Transmissionskennlinie (10) oder symmetrisch um einen zwischen einem Transmissions wendepunkt und einem Transmissionsmaximum der Transmissions kennlinie liegenden Arbeitspunkt liegt, und dass der Amplitudenwert des Steuersignals (20) mit Hilfe eines Regelkreises (126, 126b) geregelt wird, der ohne Ver stimmung auf einen Regelpunkt ausgerichtet ist, bei dem die mittlere Strahlungs-Leistung innerhalb des zum Regeln des Arbeitsbereiches vorgegebenen Frequenzbereiches maximal ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass der Soll-Arbeitsbereich (AB1) des Modu lators (128, 128b), insbesondere bei einem Pulsmodulator, symmetrisch um ein Transmissionsmaximum oder symmetrisch um einen zwischen einem Transmissionsminimum und einem Transmis sionswendepunkt liegenden Arbeitspunkt der Transmissionskenn linie (10) liegt, und dass der Amplitudenwert des Steuersignals (20) mit Hilfe eines Regelkreises (126, 126b) geregelt wird, der ohne Ver stimmung auf einen Regelpunkt ausgerichtet ist, bei dem die mittlere Strahlungs-Leistung innerhalb des zum Regeln des Arbeitsbereiches vorgegebenen Frequenzbereiches minimal ist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der Regelkreis (126, 126b) verstimmt ist, so dass der Regelkreis (126, 126b) im Soll-Arbeitsbereich des Modulators (128, 128b) auf einen neben dem Regelpunkt liegenden Punkt eingeregelt ist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Steuersignals (20) durch die Änderung der Verstärkung eines Verstärkers (174, 174b) geändert wird, der zum Erzeugen des Steuersignals (20) dient, oder dass die Amplitude des Steuersignals (20) durch die Änderung eines regelbaren Dämpfungsgliedes geändert wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass zum Regeln eine phasensensitive Detektion eingesetzt wird,
wobei ein Auslenkungssignal mit der Auslenkungsfrequenz vor zugsweise dem Steuersignal (20) additiv oder subtraktiv über lagert wird,
ein von der erfassten Leistung abhängiges Signal mit einem periodischen Referenzsignal multipliziert wird (164, 164b), dessen Frequenz mit der Auslenkungsfrequenz übereinstimmt oder ein Vielfaches der Auslenkungsfrequenz ist,
und wobei ein aus der Multiplikation resultierendes Signal nach einer Tiefpassfilterung (166, 166b) und vorzugsweise folgender Integration (186, 168b) zur Änderung der Amplitude des Steuersignals (20) eingesetzt wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Eingangsstrah lung mit einer Dauerstrichstrahlungsquelle oder mit einer Pulsstrahlungsquelle erzeugt wird.

15. Ansteuereinheit (120, 220) zum Regeln des Arbeitsberei ches eines Modulators (128, 128b),
mit einer Wandlereinheit (120, 220), die abhängig von der Ausgangsstrahlung eines Modulators (128, 128b) ein Ausgangs signal erzeugt, dessen Signalwert ein Maß für die Strahlungs- Leistung ist,
mit einer Arbeitsbereichs-Auslenkungseinheit (172) zum perio dischen Auslenken des Arbeitsbereiches (AB1) gemäß einer Auslenkungsfrequenz,
mit einer Arbeitsbereichs-Regeleinheit (126, 126b) zum Erzeu gen eines Regelsignals (132) für das Einregeln des Arbeitsbe reiches (AB1) abhängig vom Ausgangssignal der Wandlereinheit (120, 220) und abhängig von der Auslenkung des Arbeitsberei ches (AB1),
und mit einer Einstelleinheit zum Verändern des Amplituden wertes eines Steuersignals des Modulators (128, 128b) abhän gig vom Regelsignal (132).

16. Ansteuereinheit (120) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Wandlereinheit (122) und Regeleinheit (168, 170) ein Bandpassfilter (160) angeord net ist, das nur Signale mit Frequenzen in der Nähe der dop pelten Ansteuerfrequenz durchlässt.

17. Ansteuereinheit (220) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinheit (222) ein Fotoelement enthält, das nur Licht mit Frequenzen erfasst, die unterhalb eines Zehntels der Ansteuerfrequenz liegen.

18. Ansteuereinheit (120, 220) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (126, 126b) enthält:
einen vorzugsweise niederfrequenten Signalgenerator (172, 172b) zum Erzeugen eines Wechselsignals,
eine dem Signalgenerator (172, 172b) nachgeschaltete Multi plikationseinheit (164, 164b), deren anderer Eingang einem dem Bandpassfilter (160) nachgeschalteten Leistungsmesser (162) bzw. dem Fotoelement (222) nachgeschaltet ist,
eine der Multiplikationseinheit (164, 164b) nachgeschaltete Tiefpassfiltereinheit (166, 166b), die nur Signale mit einer Frequenz durchlässt, die kleiner als die Frequenz des Wech selsignals ist,
eine der Tiefpassfiltereinheit (166, 166b) nachgeschaltete Integriereinheit (168, 168b), die an ihrem Ausgang ein Signal erzeugt, welches proportional zum Zeitintegral des Signals an ihrem Eingang ist,
und eine der Integriereinheit (168, 168b) und dem Signalgene rator (172, 172b) nachgeschaltete Addiereinheit (170, 170b) zum Addieren der an ihren Eingängen anliegenden Signalwerte.

19. Ansteuereinheit nach Anspruch 18, dadurch ge kennzeichnet, dass der Tiefpassfiltereinheit (166, 166b) eine Subtrahiereinheit (228) nachgeschaltet ist, die die Signalwerte an ihren Eingängen subtrahiert,
dass der Subtrahiereinheit (228) ein Signal zugeführt wird, das proportional zum Mittelwert des Steuersignals (20) ist,
und dass der Subtrahiereinheit (228) die Integriereinheit (168, 168b) nachgeschaltet ist.

20. Ansteuereinheit (120, 220) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 geeignet ist.