DE102006044858A1

DE102006044858A1 - User unit for passive optical network, has phosphorus light emitting diode for generating electromagnetic radiation, and all light emitting diodes fall under term phosphorus light emitting diode

Info

Publication number: DE102006044858A1
Application number: DE200610044858
Authority: DE
Inventors: Sebastian Randel; Harald Dr. Rohde
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2008-03-27

Abstract

The user unit (ONU1,ONU2,ONU3) has a phosphorus light emitting diode (PL) for generating electromagnetic radiation. All light emitting diodes fall under term phosphorus light emitting diode, which are based on a monochromic base light emitting diode and a blue gallium nitride light emitting diode. Independent claims are also included for the following: (1) a passive optical network with access point and user unit (2) a method for transmitting data by a user unit of a passive optical network.

Description

Die Erfindung betrifft eine Benutzereinheit für ein passives optisches Netzwerk.The The invention relates to a user unit for a passive optical network.

Die Erfindung betrifft das Gebiet von passiven optischen Netzwerken. Passive optische Netzwerke sind Netzwerke aus Lichtwellenleitern, in denen optische Lichtsignale ohne Zwischenschaltung aktiver Verstärkungskomponenten übertragen und verteilt werden. Solche passiven optischen Netzwerke werden beispielsweise als Zugangsnetze zur Verteilung von Breitbanddaten aus einem öffentlichen Glasfasernetz an eine Mehrzahl von Benutzereinheiten, auch als ONU bezeichnet, ONU = Optical Network Unit, verwendet. In derartigen passiven optischen Netzwerken werden die Daten zwischen einem Zugangspunkt zum passiven optischen Netzwerk, auch OLT genannt, OLT = Optical Line Terminal, und den einzelnen Benutzereinheiten ausgetauscht.The This invention relates to the field of passive optical networks. Passive optical networks are networks of optical fibers, in which optical light signals are transmitted without the interposition of active amplification components and distributed. Such passive optical networks will be for example as access networks for the distribution of broadband data from a public fiber network to a plurality of user units, also referred to as ONU, ONU = Optical Network Unit, used. In such passive optical Networks, the data between an access point to the passive optical network, also called OLT, OLT = Optical Line Terminal, and the individual user units exchanged.

Hierzu umfasst das optische Netzwerk einen Verzweigungspunkt, der eine vom Zugangspunkt stammende Gesamtleitung in eine Mehrzahl von Verzweigungsleitungen verzweigt, wobei jede Verzweigungsleitung an einer Benutzereinheit endet. Die Gesamtleitung und Verzweigungsleitungen können beispielsweise als Glasfasern oder Polymerfasern realisiert sein.For this For example, the optical network includes a branch point that includes a from the access point originated overall line in a plurality of branch lines branches, with each branch line to a user unit ends. For example, the overall line and branch lines be realized as glass fibers or polymer fibers.

An diesem Verzweigungspunkt ist eine Wellenlängen-Multiplexeinrichtung vorgesehen, die für eine Aufteilung und Zusammenführung der optischen Signale aus der Gesamtleitung und den Verzweigungsleitungen sorgt.At this branching point, a wavelength multiplexing device is provided which for one Splitting and merging the optical signals from the overall line and the branch lines provides.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, den Aufbau eines auf Polymerfasern basierenden passiven optischen Netzwerks zu vereinfachen.The The object underlying the invention is a possibility to create the construction of a polymer fiber based passive optical network.

Diese Aufgabe wird durch eine Benutzereinheit mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 5 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.These The object is achieved by a user unit having the features of claim 1 and solved by a method having the features of claim 5. The under claims relate to advantageous embodiments of the invention.

Die erfindungsgemäße Benutzereinheit für ein passives optisches Netzwerk weist wenigstens eine Phosphor-LED zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung auf.The User unit according to the invention for a passive optical network has at least one phosphor LED Generation of electromagnetic radiation.

Unter den Begriff Phosphor-LED fallen alle LEDs, die auf einer einfarbigen Basis-LED basieren, bspw. einer blauen Gallium-Nitrid-LED. Die Phosphor-LED weist weiterhin eine Farbanpassungsschicht auf, bspw. in Form wenigstens eines Phosphor-Fluoreszenzfarbstoffs, der das Spektrum der Basis-LED erweitert. Bspw. kann die Farbanpassungsschicht aus Ceriumdotiertem Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) bestehen, um das Spektrum einer blauen Basis-LED so um einen Gelb-Anteil zu erweitern, dass eine sog. weiße LED entsteht. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine UV-LED, UV = ultraviolett, mit drei Phosphor-Fluoreszenzfarbstoffen zu kombinieren, die das die UV-Strahlung der UV-LED in rotes, grünes und blaues Licht umsetzen.Under The term phosphor LED all LEDs fall on a single color Base LED based, for example, a blue gallium nitride LED. The phosphor LED further comprises a color matching layer, for example in the form of at least a phosphor fluorescent dye, which extends the spectrum of the basic LED. For example. can the color matching layer made of cerium-doped yttrium-aluminum garnet (YAG) to to extend the spectrum of a blue base LED by a yellow amount, that a so-called white LED is created. Another possibility consists of a UV LED, UV = ultraviolet, with three phosphor fluorescent dyes Combining that UV radiation of the UV LED in red, green and green convert blue light.

Die Eigenschaften der Phosphor-LED werden vorteilhaft verwendet, um den Aufbau eines passiven optischen Netzwerks mit der Benutzereinheit zu vereinfachen.The Phosphor LED features are used to advantage the construction of a passive optical network with the user unit simplify.

Zum einen erzeugt die Phosphor-LED ein für LEDs breitbandiges Spektrum elektromagnetischer Strahlung. Hierdurch wird das sog. spectrum slicing ermöglicht, d.h. die Zerteilung des Spektrums der Phosphor-LED in für jede Benutzereinheit eines passiven optischen Netzwerks eindeutige Wellenlängenbereiche. Somit kann erreicht werden, dass jede Benutzereinheit gleichartig aufgebaut ist. Eine Konfiguration, bei der in jeder Benutzereinheit ein eigener Wellenlängenbereich erzeugt werden muss, entfällt dagegen. Es ist also bspw. nicht nötig, durchstimmbare Laserdioden in die Benutzereinheiten einzubauen. Gleichzeitig wird durch die Strahlung der Phosphor-LED im sichtbaren Wellenlängenbereich eine optimale Nutzung der polymerbasierten Lichtwellenleiter erreicht.To the One produces the phosphor LED for broadband spectrum LEDs electromagnetic radiation. As a result, the so-called. Spectrum slicing allows i.e. the division of the spectrum of the phosphor LED in for each user unit a passive optical network unique wavelength ranges. Thus it can be achieved that each user unit is similar is constructed. A configuration in which in each user unit a separate wavelength range must be generated, it does not apply. So it's not necessary, for example. install tunable laser diodes in the user units. At the same time, the radiation of the phosphor LED in the visible Wavelength range optimum use of polymer-based optical fibers achieved.

Das passive optische Netzwerk weist erfindungsgemäße Benutzereinheiten und wenigstens einen Zugangspunkt auf. Weiterhin weist es auf wenigstens einem Polymermaterial basierende Lichtwellenleiter auf. Es ist derart ausgestaltet, dass für jede Benutzereinheit des passiven optischen Netzwerks von ihr kommendes Licht derart gefiltert wird, dass ein für die Benutzereinheit eindeutiger Wellenlängenbereich zum Zugangspunkt weitergeleitet wird.The passive optical network has user units according to the invention and at least an access point. Furthermore, it has at least one Polymer material based optical fibers on. It is like that designed that for each User unit of the passive optical network coming from it Light is filtered such that a unique for the user unit Wavelength range forwarded to the access point.

Gemäß einer Ausgestaltung weist das passive optische Netzwerk eine Wellenlängen-Multiplexeinrichtung auf, die wenigstens ein Prisma umfasst. Das Prisma sorgt in der Richtung vom Zugangspunkt zu den Benutzereinheiten für eine Aufteilung der elektromagnetischen Strahlung in die Verzweigungsleitungen. In der umgekehrten Richtung, d.h. von den Benutzereinheiten zum Zugangspunkt, wird die Strahlung in die Gesamtleitung zusammengeführt. Das Prisma übernimmt dabei automatisch auch die Aufgabe der optischen Filter, indem es nur einen bestimmten für die Benutzereinheit, der die Verzweigungsleitung zugeordnet ist, eindeutigen Teil des Spektrums der Phosphor-LED der Benutzereinheit in die Gesamtleitung durchlässt.According to one Embodiment, the passive optical network comprises a wavelength multiplexing device which comprises at least one prism. The prism provides in the Direction from the access point to the user units for a split the electromagnetic radiation in the branch lines. In the reverse direction, i. from the user units to Access point, the radiation is merged into the overall line. The Prisma takes over doing this automatically also the task of the optical filter by it only a specific one for the user unit to which the branch line is assigned unique part of the spectrum of the phosphorus LED of the user unit into the overall line.

Hierdurch wird die vom Zugangspunkt verwendete optische Leistung optimal genutzt, da das Prisma die nahezu volle Leistung eines Wellenlängenbereichs zur entsprechenden Verzeigungsleitung lenkt.As a result, the optical power used by the access point is optimally utilized because the Prism that directs almost full power of one wavelength range to the appropriate branch line.

In einer alternativen Ausgestaltung umfasst die Wellenlängen-Multiplexeinrichtung anstelle des Prismas einen Faserteiler. Weiterhin weist das passive optische Netzwerk wenigstens einen optischen Filter in jeder der Verzweigungsleitungen auf. Der Faserteiler sorgt in der Richtung vom Zugangspunkt zu den Benutzereinheiten für eine Aufteilung der elektromagnetischen Strahlung in die Verzweigungsleitungen. In der umgekehrten Richtung, d.h. von den Benutzereinheiten zum Zugangspunkt, wird die Strahlung in die Gesamtleitung zusammengeführt. Der optische Filter jeder Verzweigungsleitung ist derartig ausgestaltet, dass er einen für die Benutzereinheit, der die Verzweigungsleitung zugeordnet ist, eindeutigen Teil des Spektrums der Phosphor-LED der Benutzereinheit durchlässt.In an alternative embodiment comprises the wavelength division multiplexing device instead of the prism a fiber divider. Furthermore, the passive optical network at least one optical filter in each of the Branch pipes on. The fiber divider provides in the direction from the access point to the user units for a division of the electromagnetic Radiation into the branch lines. In the opposite direction, i.e. from the user units to the access point, the radiation becomes merged into the overall management. Of the optical filter of each branch line is designed in such a way that he has one for the user unit to which the branch line is assigned unique part of the spectrum of the phosphorus LED of the user unit pass through.

Beim Verfahren zum Senden von Daten von einer Benutzereinheit eines auf Polymerfasern basierenden passiven optischen Netzwerks über seinen Verzweigungspunkt zu seinem Zugangspunkt wird mittels einer Phosphor-LED in der Benutzereinheit elektromagnetische Strahlung erzeugt und diese beim Verzweigungspunkt derart gefiltert, dass ein für die Benutzereinheit eindeutiger Wellenlängenbereich zum Zugangspunkt weitergeleitet wird.At the Method for sending data from a user unit of a Polymer fiber-based passive optical network via its branch point to its access point is by means of a phosphor LED in the user unit electromagnetic Generates radiation and filters it at the branching point, that one for the User unit of unique wavelength range to the access point is forwarded.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigen:Further Details and advantages of the invention will become apparent from the drawing explained. Showing:

1 einen schematischen Aufbau eines passiven optischen Netzwerks 1 a schematic structure of a passive optical network

2 schematisch die Verwendung eines Faserteilers und optischer Filter 2 schematically the use of a fiber divider and optical filter

3 schematisch die Verwendung eines Prismas 3 schematically the use of a prism

4 die Erzeugung von weißem Licht mittels zweier verschiedener Phosphor-LEDs 4 the generation of white light by means of two different phosphor LEDs

5 vereinfacht das Spektrum einer Phosphor-LED vor und nach der Wellenlängen-Multiplexeinrichtung 5 simplifies the spectrum of a phosphor LED before and after the wavelength division multiplexing device

Das in 1 dargestellte passive optische Netzwerk weist einen Zugangspunkt OLT, das sog. Optical Line Terminal, auf. Weiterhin weist es eine Wellenlängen-Multiplexeinrichtung WM auf, die durch eine Gesamtleitung GL in Form einer Polymerfaser mit dem Zugangspunkt OLT verbunden ist. Weiterhin weist das passive optische Netzwerk drei Benutzereinheiten ONU1...3, die sog. Optical Network Units, auf. Die Benutzereinheiten ONU1...3 sind über Verzweigungsleitungen VL1...3 mit der Wellenlängen-Multiplexeinrichtung WM verbunden. Auch die Verzweigungsleitungen VL1...3 sind Polymerfasern.This in 1 shown passive optical network has an access point OLT, the so-called. Optical Line Terminal on. Furthermore, it has a wavelength multiplexing device WM, which is connected by a total line GL in the form of a polymer fiber to the access point OLT. Furthermore, the passive optical network on three user units ONU1 ... 3, the so-called. Optical Network Units on. The user units ONU1 ... 3 are connected via branch lines VL1 ... 3 to the wavelength division multiplexer WM. The branch lines VL1... 3 are also polymer fibers.

Die Benutzereinheiten ONU1...3 sind in diesem Beispiel völlig gleichartig aufgebaut. In jeder der Benutzereinheiten ONU1...3 ist eine Phosphor-Leuchtdiode PL vorgesehen. Als Phosphor-Leuchtdiode PL dient in diesem Ausführungsbeispiel eine blaue Gallium-Nitrid-LED mit einer Schicht Ceriumdotiertem Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) zur Farbanpassung. Daneben sind noch unter anderem ein Leistungsteiler LT und eine Photodiode PD vorgesehen. Eine Konfiguration der Benutzereinheiten ONU1...3 in Bezug auf die von ihnen verwendete Wellenlänge ist nicht notwendig. Der jeweils unterschiedliche Wellenlängenbereich WB, mit dem jede der Benutzereinheiten ONU1...3 in Richtung des Zugangspunkts OLT senden muss, wird durch die Wellenlängen-Multiplexeinrichtung WM aus der Strahlung der Phosphor-LED PL erzeugt. Dazu ist die Wellenlängen-Multiplexeinrichtung WM gemäß der Idee der Erfindung ausgestaltet.The User units ONU1 ... 3 are completely similar in this example built up. In each of the user units ONU1 ... 3 is a phosphor light emitting diode PL provided. As the phosphor light-emitting diode PL is used in this embodiment a blue gallium nitride LED with a layer of cerium doped Yttrium Aluminum Garnet (YAG) for color matching. There are still others including a power divider LT and a photodiode PD provided. A configuration of the user units ONU1 ... 3 with respect to Wavelength used by them is not necessary. The respective different wavelength range WB, with which each of the user units ONU1 ... 3 towards the access point OLT is transmitted through the wavelength multiplexer WM generated from the radiation of the phosphor LED PL. This is the wavelength division multiplexing device WM according to the idea embodying the invention.

Eine Ausgestaltungsmöglichkeit hierzu ist schematisch in 2 dargestellt. Hierbei ist in der Wellenlängen-Multiplexeinrichtung WM ein Faserteiler FT vorgesehen. Der Faserteiler FT dient in der Richtung vom Zugangspunkt OLT zu den Benutzereinheiten ONU1...3 für eine Aufteilung der elektromagnetischen Strahlung in die Verzweigungsleitungen VL1...3. In der umgekehrten Richtung, d.h. von den Benutzereinheiten ONU1...3 zum Zugangspunkt OLT, wird die Strahlung in die Gesamtleitung GL zusammengeführt.An embodiment of this is schematically in 2 shown. Here, a fiber splitter FT is provided in the wavelength division multiplexer WM. The fiber divider FT serves in the direction from the access point OLT to the user units ONU1 ... 3 for splitting the electromagnetic radiation into the branch lines VL1... 3. In the reverse direction, ie from the user units ONU1 ... 3 to the access point OLT, the radiation is merged into the overall line GL.

Im Bereich der Wellenlängen-Multiplexeinrichtung WM ist weiterhin in jeder der Verzweigungsleitungen VL1...3 jeweils ein optischer Filter OF1...3 vorgesehen. Die optischen Filter OF1...3 weisen jeweils einen eigenen, voneinander verschiedenen Durchlassbereich für optische Wellenlängen auf. Dadurch wird erreicht, dass ein für jede Verzweigungsleitung VL1...3 eigener Wellenlängenbereich WB durchgelassen wird. Der optische Filter OF1...3 jeder Verzweigungsleitung VL1...3 ist somit derartig ausgestaltet, dass er einen für die Benutzereinheit ONU1...3, der die Verzweigungsleitung VL1...3 zugeordnet ist, eindeutigen Teil des Spektrums S der Phosphor-LED PL der jeweiligen Benutzereinheit ONU1...3 durchlässt.in the Range of the wavelength division multiplexing device WM is still in each of the branch lines VL1 ... 3 respectively an optical filter OF1 ... 3 provided. The optical filters OF1 ... 3 each have their own, mutually different passband for optical wavelength on. This will accomplish that one for each branch line VL1 ... 3 own wavelength range WB is allowed through. The optical filter OF1 ... 3 of each branch line VL1... 3 is thus configured such that it has a value for the user unit ONU1. the branch line VL1 ... 3 is assigned, unique Part of the spectrum S of the phosphor LED PL of the respective user unit ONU1 ... 3 pass through.

Eine alternative, zweite Ausgestaltungsmöglichkeit des passiven optischen Netzwerks entsteht gemäß 3 dadurch, dass an der Stelle des Faserteilers FT und der optischen Filter OF1...3 eine Anordnung mit einem Prisma P verwendet wird. Das Prisma P sorgt für die Zusammenführung der unterschiedlichen Wellenlängen von optischen Signalen von den einzelnen Benutzereinheiten ONU1...3 bzw. für die Zerlegung von optischen Signalen vom Zugangspunkt OLT und die Weiterleitung zur entsprechenden Benutzereinheit ONU1...3. Jede Verzweigungsleitung VL1...3 ist so zum Prisma P angeordnet, dass dieses nur Licht des jeweils der Benutzereinheit ONU1...3 zugeordneten Wellenlängenbereichs WB in die Gesamtleitung GL weiterleitet.An alternative, second embodiment of the passive optical network arises according to 3 in that an arrangement with a prism P is used at the location of the fiber splitter FT and the optical filter OF1 ... 3. The prism P provides for the combination of different wavelengths of optical signals from the individual user units ONU1 ... 3 or for the decomposition of optical signals from the access point OLT and the forwarding to the corresponding user unit ONU1 ... 3. Each branch line VL1... 3 is arranged in such a way to the prism P that this only forwards light of the respective wavelength range WB assigned to the user unit ONU1... 3 into the overall line GL.

Die Verwendung eines Prismas weist den Vorteil auf, dass die Notwendigkeit optischer Filter OF1...3 entfällt und dass ein großer Anteil einer vom Zugangspunkt OLT gesendeten optischen Leistung die Benutzereinheiten ONU1...3 erreicht.The Using a prism has the advantage of being the necessity Optical filter OF1 ... 3 is omitted and that a big one Proportion of an optical power transmitted by the access point OLT User units ONU1 ... 3 reached.

Die Arbeitsweise des Herausschneidens eines Wellenlängenbereichs durch das Prisma P oder einen optischen Filter OF1...3 ist in 5 dargestellt. Das für eine LED verhältnismäßig breite Spektrum S der Phosphor-LED PL ist stark vereinfacht in 5a gezeigt. Nach dem Durchgang durch einen der optischen Filter OF1...3 oder das Prisma P ist von dem Spektrum S nur noch ein schmaler Wellenlängenbereich WB übrig, wie in 5b dargestellt. Der Wellenlängenbereich WB ist für die jeweilige Benutzereinheit ONU1...3 eindeutig. Somit ist keine gegenseitige Störung der Benutzereinheiten ONU1...3 möglich.The operation of cutting out a wavelength range by the prism P or an optical filter OF1 ... 3 is shown in FIG 5 shown. The relatively wide spectrum S of the phosphor LED PL for a LED is greatly simplified in FIG 5a shown. After passing through one of the optical filters OF1 ... 3 or the prism P, only a narrow wavelength range WB remains of the spectrum S, as in FIG 5b shown. The wavelength range WB is unique for the respective user unit ONU1. Thus, no mutual interference of the user units ONU1 ... 3 is possible.

Zwei der Möglichkeiten für den Aufbau einer Phosphor-LED PL sind in 4a und 4b angedeutet. Der Aufbau gemäß 4a verwendet eine Ultraviolett-LED, kurz UV-LED. Diese erzeugt weitgehend nicht sichtbare UV-Strahlung UV. Die UV-LED enthält weiterhin drei verschiedene Phosphor-Fluoreszenzfarbstoffe, die die UV-Strahlung UV in rotes, grünes und blaues Licht umwandeln. Der Aufbau gemäß 4b hingegen verwendet eine blaue LED mit einem Phosphor-Fluoreszenzfarbstoff, der einen Teil des blauen Lichts in Licht mit einem weiten Spektrum, das für das Auge gelb erscheint, verwandelt. Das Licht, das jeweils entsteht, ist ideal geeignet für einen Transport in Polymerfasern und für eine Zerlegung in mehrere Wellenlängenbereiche WB für die Benutzereinheiten ONU1...3.Two of the possibilities for building a phosphor LED PL are in 4a and 4b indicated. The structure according to 4a uses an ultraviolet LED, short UV LED. This produces largely invisible UV radiation UV. The UV LED also contains three different phosphor fluorescent dyes that convert the UV radiation UV into red, green and blue light. The structure according to 4b however, a blue LED uses a phosphor fluorescent dye that turns a portion of the blue light into light with a broad spectrum that appears yellow to the eye. The light that is produced in each case is ideally suited for transport in polymer fibers and for splitting into several wavelength ranges WB for the user units ONU1.

Claims

User unit (ONU1 ... 3) for a passive optical network with at least one phosphor LED (PL) for generating electromagnetic radiation.

Passive optical network with at least one Access point (OLT) and user units (ONU1 ... 3) according to claim 1 and based on at least one polymer material optical waveguides (GL, VL1 ... 3), designed such that for each user unit (ONU1 ... 3) of the passive optical network, the radiation coming from it filtered so that one for the user unit (ONU1 ... 3) unique wavelength range (WB) to the access point (OLT) is forwarded.

Passive optical network according to claim 2 with a wavelength multiplexing device (WM), which comprises at least one prism (P).

A passive optical network according to claim 3, wherein said wavelength division multiplexing means (WM) instead of the prism (P) at least one fiber divider (FT) and in each of the branch lines (VL1 ... 3) at least an optical filter (OF1 ... 3) is provided.

Method for sending data from a user unit (ONU1 ... 3) of a polymer fiber based passive optical Network over its branch point to its access point (OLT), by means of a phosphor LED (PL) in the user unit (ONU1 ... 3) electromagnetic radiation is generated and this is filtered at the branching point, that one for the user unit (ONU1 ... 3) unique wavelength range (WB) to the access point (OLT) is forwarded.