DE102014213442A1

DE102014213442A1 - Free-space communications system

Info

Publication number: DE102014213442A1
Application number: DE102014213442.0A
Authority: DE
Inventors: Jörg Giggenbach; Ramon Mato Calvo
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2015-01-15
Anticipated expiration: 2034-07-11
Also published as: DE102014213442B4

Abstract

Ein Freistrahl-Kommunikationssystem weist einen Sender und ein Empfängerterminal auf. Dabei weist der Sender zwei kohärente Lichtsender auf, durch die ein Lichtsignal erzeugt wird, wobei ein erster Polarisationsanteil des Lichtsignals erzeugt wird durch den ersten Lichtsender und ein zweiter Polarisationsanteil erzeugt wird vom zweiten Lichtsender und die Polarisationsanteile zueinander orthogonal polarisiert sind. Das Empfangsterminal zum Empfangen eines Lichtsignals weist eine Einkopplung auf. Mit der Einkopplung ist eine Signalverarbeitungsvorrichtung verbunden und mit dieser wiederum ist ein Detektor verbunden zur Detektion des Lichtsignals und Umwandlung in ein elektrisches Signal. Dabei wird durch die Signalverarbeitungsvorrichtung das aus zwei orthogonal zueinander polarisierten Polarisationsanteilen bestehende Lichtsignal verarbeitet.A free-jet communication system includes a transmitter and a receiver terminal. In this case, the transmitter has two coherent light transmitters, by which a light signal is generated, wherein a first polarization component of the light signal is generated by the first light emitter and a second polarization component is generated by the second light emitter and the polarization components are mutually orthogonally polarized. The receiving terminal for receiving a light signal has a coupling. With the coupling a signal processing device is connected and in turn with this a detector is connected for the detection of the light signal and conversion into an electrical signal. In this case, the light signal consisting of two polarities polarized orthogonally to one another is processed by the signal processing device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Freistrahl-Kommunikations-System zur Übertragung großer Datenmengen bestehend aus einem Sender und einem Empfängerterminal. The invention relates to a free-jet communication system for transmitting large amounts of data consisting of a transmitter and a receiver terminal.

Geostationäre (GEO) Nachrichten- und Fernsehsatelliten benötigen große Datenraten im Daten-Uplink, um die zu übertragenden Daten vom Boden-Gateway zum Satelliten zu übertragen. Diese Funkverbindungen zwischen Bodenstation und GEO (sog. GEO-Feeder-Link, GFL) müssen dabei immer hochratiger werden, um die Anforderungen der Systeme zu erfüllen, gleichzeitig wird das verfügbare Frequenzspektrum immer knapper. Eine Lösung dieses Problems besteht darin, von Mikrowellen (Funk) Verbindungstechnik zu optischem Richtfunk zu wechseln. Im optischen Bereich gibt es keine Spektrumsbeschränkung, zudem ermöglichen optische Datenverbindungen – wie aus der terrestrischen Glasfasertechnik bekannt – erheblich höhere Datenraten (bis 100 Gbps pro Kanal, was durch Wellenlängenmultiplex-Technik noch ca. verhundertfacht werden kann).Geostationary (GEO) news and television satellites require large data rates in the data uplink to transfer the data to be transmitted from the ground gateway to the satellite. These radio links between ground station and GEO (so-called GEO feeder link, GFL) must be always hochratiger to meet the requirements of the systems, at the same time the available frequency spectrum is becoming increasingly scarce. One solution to this problem is to switch from microwave (radio) connection technology to optical directional radio. There is no spectrum limitation in the optical range, and optical data connections - as known from terrestrial fiber optic technology - enable considerably higher data rates (up to 100 Gbps per channel, which can be increased by about a hundredfold using wavelength division multiplexing).

Optische GFLs (OGFL) werden allerdings durch die Atmosphäre gestört: Bewölkung über der Optischen Bodenstation (Optical Ground Station, OGS) blockiert die Verbindung zum Satelliten. Diesem kann durch OGS-Diversität bei Vorsehen mehrerer Sender ausreichend begegnet werden.However, optical GFLs (OGFL) are disturbed by the atmosphere: clouds over the Optical Ground Station (OGS) block the connection to the satellite. This can be sufficiently counteracted by OGS diversity in providing multiple transmitters.

Ein weiterer Atmosphäreneinfluss stellt die Brechungsindexturbulenz (BIT) dar, welche zu einer Störung der optischen Wellenfront führt und damit im weiteren Verlauf der Propagation Intensitätsschwankungen nach sich zieht. Je nach Standort der OGS und Tageszeit, verwendeter Wellenlänge und Elevation des Links (Winkel zwischen Satellit, Bodenstation und Horizont) kann die BIT zu erheblichen Feldstörungen führen, womit das Signal beim GEO stark schwankt. Je nach Übertragungsverfahren und BIT-Situation wird dadurch der Signalempfang gestört oder gar verhindert.Another influence of the atmosphere is the refractive index turbulence (BIT), which leads to a disturbance of the optical wavefront and thus causes intensity fluctuations in the course of the propagation. Depending on the location of the OGS and time of day, the wavelength used and the elevation of the link (angle between satellite, ground station and horizon), the BIT can lead to considerable field disturbances, which causes the signal to fluctuate widely in the GEO. Depending on the transmission method and BIT situation, the signal reception is disturbed or even prevented.

Ein Lösungssatz zur Verringerung dieser Schwankungen besteht in der Transmitter-Diversität: Es werden hierzu von der OGS zwei oder noch mehr Sendestrahlen parallel zum GEO abgestrahlt. Diese Strahlen propagieren zunächst durch verschiedene Volumina. Beim Satelliten erzeugen sie damit mehrere statistisch unabhängige Intensitätsmuster. Wenn die bei den verschiedenen Sendern verwendeten Wellenlängen unterschiedlich sind, werden die Muster inkohärent überlagert, d.b. die Intensitäten addieren sich, was zu einer Verringerung der vom Empfänger gesehenen Intensitätsschwankungen führt, da Intensitätsminima vom einen Sender durch durchschnittliche oder Maxima-Werte vom anderen Sender ausgeglichen werden und umgekehrt. Dies führt zu einer besseren Übertragungsqualität und einer Verdoppelung der mittleren Empfangsleistung, im Vergleich zur Übertragung mit nur einem Sender.One set of solutions for reducing these fluctuations is the transmitter diversity: For this purpose, two or even more transmit beams are emitted by the OGS parallel to the GEO. These rays initially propagate through different volumes. In the satellite, they thus generate several statistically independent intensity patterns. If the wavelengths used at the different transmitters are different, the patterns are incoherently superimposed, i. the intensities add up, which leads to a reduction in the intensity fluctuations seen by the receiver, since intensity minima from one transmitter are compensated by average or maximum values from the other transmitter and vice versa. This leads to a better transmission quality and a doubling of the average reception power, compared to the transmission with only one transmitter.

Verwendet man das gleiche Verfahren bei kohärenter Übertragung, so erzeugt man dagegen noch stärkere Signalschwankungen, da die beiden Signale miteinander interferieren (konstruktive und destruktive Überlagerung). Das Ergebnis wäre also eine Verschlechterung der Signalqualität.By using the same method for coherent transmission, on the other hand, stronger signal fluctuations are produced since the two signals interfere with each other (constructive and destructive superimposition). The result would be a deterioration of the signal quality.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Freistrahl-Kommunikations-System zu schaffen zur kohärenten Übertragung, bei dem die Übertragungsqualität verbessert ist. The object of the invention is to provide a free-jet communication system for coherent transmission in which the transmission quality is improved.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Freistrahl-Kommunikations-System nach Anspruch 19 mit einem erfindungsgemäßen Sender nach Anspruch 1 und einem Empfängerterminal nach Anspruch 5 sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 22.The object is achieved according to the invention by a free-jet communication system according to claim 19 with a transmitter according to the invention according to claim 1 and a receiver terminal according to claim 5 and by a method according to claim 22.

Das erfindungsgemäße optische Freistrahl-Kommunikations-System, insbesondere für ein Daten-Uplink zu einem Satelliten weist einen Sender und ein Empfängerterminal auf, wobei insbesondere der Sender auf der Erde und der Empfängerterminal auf einem Satelliten vorgesehen ist. The optical free-jet communication system according to the invention, in particular for a data uplink to a satellite, has a transmitter and a receiver terminal, wherein in particular the transmitter is provided on the ground and the receiver terminal on a satellite.

Der erfindungsgemäße Sender für das optische Freistrahl-Kommunikations-System zum Aussenden eines Lichtsignals weist zwei kohärente Lichtsender oder Lichtquellen (gleiche Phase, gleiche Wellenlänge), insbesondere Laser auf. Das Lichtsignal besteht dabei aus zwei Polarisationsanteilen insbesondere gleicher Wellenlänge, wobei jeder Polarisationsanteil von einer der kohärenten Lichtsender ausgesendet wird oder von einer der kohärenten Lichtquellen erzeugt wird. Der erste Polarisationsanteil des Lichtsignals ausgesendet durch den ersten Lichtsender oder die erste Lichtquelle ist dabei orthogonal polarisiert zu dem zweiten Polarisationsanteil erzeugt von dem zweiten Lichtsender oder der zweiten Lichtquelle. Dabei sind insbesondere die Polarisationsanteile orthogonal linear zueinander polarisiert oder alternativ gegenläufig zirkular zueinander polarisiert. Das Lichtsignal besteht ausschließlich aus zwei orthogonal zueinander polarisierten Polarisationsanteilen. Jeder weitere Polarisationsanteil einer weiteren kohärenten Lichtquelle besäße einen Anteil der mit mindestens einem der beiden Polarisationsanteile gleich polarisiert wäre. Hierdurch würde der Polarisationsanteil der weiteren kohärenten Lichtquelle zu ungewollten Interferenzen führen. Das Lichtsignal besteht dabei bevorzugt aus den zwei orthogonalen zueinander polarisierten Polarisationsanteilen, welche gleichzeitig im Lichtsignal enthalten sind. Dies unterscheidet sich von einer bloßen Änderung der Polarisation des Lichtsignals, wo jeweils nur ein Polarisationsanteil vorliegt bzw. das Lichtsignal bei Vorliegen von nur einem Polarisationsanteil lediglich eine Polarisation aufweist. Das erfindungsgemäße Lichtsignal weist bevorzugt gleichzeitig jedoch beide Polarisationsanteile auf. The transmitter according to the invention for the free-jet optical communication system for emitting a light signal has two coherent light transmitters or light sources (same phase, same wavelength), in particular lasers. The light signal consists of two polarization components, in particular the same wavelength, each polarization component is emitted by one of the coherent light emitter or generated by one of the coherent light sources. The first polarization component of the light signal emitted by the first light transmitter or the first light source is polarized orthogonally to the second polarization component generated by the second light transmitter or the second light source. In particular, the polarization components are orthogonal linearly polarized to each other or alternatively polarized in opposite directions circularly to each other. The light signal consists exclusively of two orthogonal polarized polarization components. Each additional polarization component of a further coherent light source would have a component which would be polarized identically with at least one of the two polarization components. As a result, the polarization component of the further coherent light source would lead to unwanted interference. The light signal preferably consists of the two orthogonal mutually polarized polarization components, which are simultaneously contained in the light signal. This is different from a mere change in the polarization of the light signal, where each there is only one polarization component or the light signal has only one polarization in the presence of only one polarization component. However, the light signal according to the invention preferably has both polarization components at the same time.

Insbesondere weist der Sender eine kohärente Lichtquelle, insbesondere ausgebildet als Laser auf, dessen Licht aufgespaltet wird und zu den Lichtsendern geleitet wird. Zwischen Lichtquelle und Lichtsendern erfolgt die Ausrichtung der Polarisationsanteile zueinander sowie das Aufprägen der zu sendenden Information. Alternativ hierzu weist der Sender zwei aufeinander abgestimmte Lichtquellen auf, die zueinander kohärentes Licht an die zwei Lichtsender leiten. Auch hier findet zwischen der Lichtquelle und dem Lichtsender die Aufprägung des zu sendenden Signals statt. In einer bevorzugten Weiterbildung sind die Lichtquellen als Lichtsender ausgebildet. In particular, the transmitter has a coherent light source, in particular embodied as a laser, whose light is split and conducted to the light transmitters. Between light source and light emitters, the alignment of the polarization components to each other and the imprinting of the information to be sent takes place. Alternatively, the transmitter has two matched light sources that conduct coherent light to the two light emitters. Again, the impression of the signal to be transmitted takes place between the light source and the light transmitter. In a preferred embodiment, the light sources are designed as light emitters.

Insbesondere sind die beiden Lichtquellen in einem Abstand angeordnet, der größer ist als die räumliche Ausdehnung der örtlichen Luftturbulenzen in der Atmosphäre. Die räumliche Ausdehnung der Luftturbulenzen hängt unter anderem ab von der Position des Senders und der Höhe des Senders über dem Meeresspiegel. Bevorzugt sind die beiden Lichtquellen in einem Abstand von 0,5 bis 2 Meter angeordnet. Hierdurch durchlaufen die einzelnen Polarisationsanteile unterschiedliche Volumina, während ihrer Übertragung und Atmosphäreneinflüssen wie z.B. die Brechungsindexturbulenz mit typischen Strukturgrößen im Bereich von wenigen Zentimetern bis zu einigen Dezimetern beeinflussen nur einen Polarisationsanteil. In particular, the two light sources are arranged at a distance which is greater than the spatial extent of the local air turbulence in the atmosphere. The spatial extent of the air turbulence depends inter alia on the position of the transmitter and the height of the transmitter above the sea level. Preferably, the two light sources are arranged at a distance of 0.5 to 2 meters. As a result, the individual polarization components undergo different volumes during their transmission and atmospheric influences such as e.g. the refractive index turbulence with typical structure sizes in the range of a few centimeters to a few decimetres influence only one polarization component.

Das Lichtsignal bestehend aus den zwei Polarisationsanteilen gelangt freistrahl zum Empfängerterminal. Der Abstand zwischen Sender und Empfängerterminal beträgt dabei insbesondere 1000 km für LEO (low earth orbit) bis zu 40.000 km für geostationäre Satelliten. Das Empfängerterminal weist eine Einkopplung auf, mit der eine Signalverarbeitungsvorrichtung verbunden ist. Durch die Einkopplung gelangt das Lichtsignal zu der Signalverarbeitungsvorrichtung. In der Signalverarbeitungsvorrichtung wird das aus zwei orthogonal zueinander polarisierten Polarisationsanteilen bestehende Lichtsignal verarbeitet, wobei die Polarisationsanteile im Lichtsignal gleichzeitig, also synchron vorliegen. Mit der Signalverarbeitungsvorrichtung ist ein Detektor verbunden zur Detektion des Lichtsignals. Durch den Detektor wird das Lichtsignal in ein elektrisches Signal umgewandelt, was weiter verarbeitet wird. Dabei kann der Empfängerterminal freistrahl aufgebaut sein, so dass die Einkopplung mit der Signalverarbeitungsvorrichtung in der Weise verbunden ist, dass das Lichtsignal nach der Einkopplung unverändert zu der Signalverarbeitungsvorrichtung gelangt. Bevorzugt weist das Empfängerterminal ein optisches Fasersystem auf, so dass die Einkopplung fasergekoppelt ist und das Lichtsignal in das optische Fasersystem einkoppelt. In diesem Fall ist die Einkopplung mit der Signalverarbeitungsvorrichtung in der Weise verbunden, dass das Lichtsignal über eine optische Faser von der Einkopplung zu der Signalverarbeitungsvorrichtung gelangt. Insbesondere ist auch die Kombination von Freistrahlabschnitten im Empfängerterminal mit optischen Faserkomponenten möglich. So dass z.B die Einkopplung und die damit verbundene Signalverarbeitungsvorrichtung aus optischen Faserkomponenten bestehen, jedoch die Signalverarbeitungsvorrichtung freistrahl mit dem Detektor verbunden ist.The light signal consisting of the two polarization components passes free-jet to the receiver terminal. The distance between transmitter and receiver terminal is in particular 1000 km for LEO (low earth orbit) up to 40,000 km for geostationary satellites. The receiver terminal has a coupling to which a signal processing device is connected. As a result of the coupling, the light signal reaches the signal processing device. In the signal processing device, the light signal consisting of two orthogonally polarized polarization components is processed, the polarization components in the light signal being present simultaneously, ie synchronously. A detector is connected to the signal processing device for detecting the light signal. The detector converts the light signal into an electrical signal, which is further processed. In this case, the receiver terminal can be constructed free jet, so that the coupling is connected to the signal processing device in such a way that the light signal passes after the coupling unchanged to the signal processing device. The receiver terminal preferably has an optical fiber system, so that the coupling is fiber-coupled and couples the light signal into the optical fiber system. In this case, the coupling is connected to the signal processing device in such a way that the light signal passes via an optical fiber from the coupling to the signal processing device. In particular, the combination of free jet sections in the receiver terminal with optical fiber components is possible. So that, for example, the coupling and the signal processing device connected thereto consist of optical fiber components, but the signal processing device is connected to the detector free-jet.

Insbesondere weist das Empfängerterminal zur Verarbeitung des aus zwei orthogonal zueinander polarisierten Polarisationsanteilen bestehenden Lichtsignals mindestens ein polarisationsabhängiges Bauteil auf. Hierbei kann es sich insbesondere um einen polarisationsabhängigen Strahlteiler, um Wellenplatten oder polarisationserhaltende optische Fasern handeln. Vorzugsweise weist das Empfängerterminal kein wellenlängenselektives oder wellenlängenabhängiges Bauteil auf. In particular, the receiver terminal has at least one polarization-dependent component for processing the light signal consisting of two orthogonally polarized polarization components. This may in particular be a polarization-dependent beam splitter, wave plates or polarization-maintaining optical fibers. Preferably, the receiver terminal has no wavelength-selective or wavelength-dependent component.

Zur Detektion des kohärenten Lichtsignals weist der Empfängerterminal insbesondere einen lokalen Oszillator auf, der über einen Koppler mit der Signalverarbeitungsvorrichtung verbunden ist. Dabei erzeugt der lokale Oszillator bevorzugt linear polarisiertes Licht und besonders bevorzugt zirkular polarisiertes Licht. Zirkular polarisiertes Licht kann aufgefasst werden als die Überlagerung von zwei orthogonal linear zueinander polarisierten Lichtfeldern, so dass, falls das Lichtsignal aus zwei orthogonal linear zueinander polarisierten Polarisationsanteilen besteht, bei einem lokalen Oszillator, der zirkular polarisiertes Licht erzeugt, stets Anteile vorhanden sind mit gleicher Polarisation, die mit dem Lichtsignal überlagert werden können.To detect the coherent light signal, the receiver terminal in particular a local oscillator, which is connected via a coupler to the signal processing device. In this case, the local oscillator preferably generates linearly polarized light and particularly preferably circularly polarized light. Circularly polarized light can be understood as the superposition of two orthogonal linearly polarized light fields, so that if the light signal consists of two orthogonal linearly polarized polarization components, in a local oscillator which generates circularly polarized light, there are always shares with the same polarization that can be superimposed with the light signal.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Empfängerterminal einen Polarisationsteiler auf, der zwischen der Einkopplung und der Signalverarbeitungsvorrichtung angeordnet ist. Durch den Polarisationteiler wird das Lichtsignal in seine Polarisationsanteile aufgeteilt, wobei jeder Polarisationsanteil einem optischen Arm folgt. Insbesondere ist in einem optischen Arm der Signalverarbeitungsvorrichtung ein Polarisationsdrehelement, insbesondere eine λ/2-Platte angeordnet zur Drehung der Polarisation des Polarisationsanteils im entsprechenden optischen Arm um 90 Grad. Die vorher orthogonal zueinander polarisierten Polarisationsanteile sind nach der Drehung durch das Polarisationsdrehelement gleich in ihrer Polarisation. In a further embodiment, the receiver terminal has a polarization splitter, which is arranged between the coupling and the signal processing device. The polarization splitter divides the light signal into its polarization components, each polarization component following an optical arm. In particular, in a optical arm of the signal processing device, a polarization rotation element, in particular a λ / 2 plate is arranged for rotation of the polarization of the polarization component in the corresponding optical arm by 90 degrees. The previously orthogonally polarized polarization components are equal in polarization after rotation through the polarization rotation element.

Bevorzugt weist das Empfängerterminal einen die beiden optischen Arme wieder verbindenden Koppler auf. Hierdurch werden die Polarisationsanteile des Lichtsignals wieder miteinander überlagert. Ist in einem optischen Arm insbesondere ein Polarisationsdrehelement vorgesehen, so werden durch den die beiden optischen Arme wieder verbindenden Koppler Polarisationsanteile überlagert, die gleiche Polarisation aufweisen. Preferably, the receiver terminal has a connecting the two optical arms again Coupler on. As a result, the polarization components of the light signal are superimposed again with each other. If, in particular, a polarization rotation element is provided in an optical arm, the polarization components which have the same polarization are superimposed by the coupler which connects the two optical arms again.

Insbesondere ist in beiden optischen Armen und bevorzugt nur in einem der beiden optischen Arme eine Phasenanpassung angeordnet, die mit einer Phasenanpassungsregelung verbunden ist. Durch die Phasenanpassung können die Phasen der beiden Polarisationsanteile aneinander angepasst werden und insbesondere kann Phasengleichheit erzeugt werden. Ist insbesondere ein Polarisationsdrehelement vorgesehen, durch das die Polarisation der beiden Polarisationsanteile identisch gemacht werden, so kann durch die Phasenanpassung Phasengleichheit erzeugt werden, so dass die Polarisationsanteile sowohl gleiche Phase als auch gleiche Polarisation aufweisen. Insbesondere durch einen die beiden optischen Arme wieder verbindenden Koppler können so die beiden Polarisationsanteile mit gleicher Phase und gleicher Polarisation miteinander überlagert werden. Die ist nur möglich, da die beiden Polarisationsanteile gleichzeitig vorliegen. In particular, a phase matching is arranged in both optical arms and preferably only in one of the two optical arms, which is connected to a phase matching control. Due to the phase adaptation, the phases of the two polarization components can be adapted to one another and, in particular, phase equality can be generated. If, in particular, a polarization rotation element is provided by which the polarization of the two polarization components is made identical, then phase matching can produce phase matching, so that the polarization components have both the same phase and the same polarization. In particular, by connecting the two optical arms again coupler so the two polarization components with the same phase and the same polarization can be superimposed with each other. This is only possible because the two polarization components are present at the same time.

Für eine kontrollierte Phasenanpassung ist die Phasenanapassungsregelung insbesondere mit dem Verlustausgang des die optischen Arme wieder verbindenden Kopplers verbunden. Insbesondere ist der die optischen Arme wieder verbindende Koppler als Y-Koppler ausgebildet. Nicht korrekt phasenangepasstes Licht des Lichtsignals gelangt zum Verlustausgang des die optischen Arme wieder verbindenden Kopplers, falls es sich bei dem die optischen Arme wieder verbindenden Koppler um einen X-Koppler handelt. Bevorzugt ist jedoch die Verwendung eines Y-Kopplers als die optischen Arme wieder verbindenden Koppler. Bei diesem wird nicht korrekt phasenangepasstes Licht des Lichtsignals in das Substrat des Kopplers abgestrahlt. Ein Sensor insbesondere im Substrat des Kopplers misst den nicht korrekt phasenangepassten Anteil des Lichtsignals, wobei hierdurch die Phasenanpassungsregelung die Phasenanpassung geregelt wird. Alternativ oder zusätzlich zu der Verbindung der Phasenanpassungsregelung mit dem Verlustausgang des die optischen Arme wieder verbindenden Kopplers sind bevorzugt Y-Koppler in einem und bevorzugt in beiden optischen Armen angeordnet, deren Ausgänge mit der Phasenanpassungsregelung verbunden sind. Dabei wird durch die Y-Koppler vorzugsweise eine Leistung von weniger als 1 Prozent aus dem optischen Arm bzw. den optischen Armen ausgekoppelt. Die Phasenanpassungsregelung steuert die Phasenanpassung der optischen Arme in Abhängigkeit von der ausgekoppelten Leistung, so dass insbesondere beide Polarisationsanteile gleiche Phasen aufweisen. For controlled phase matching, the phase matching control is particularly associated with the loss output of the coupler connecting the optical arms. In particular, the coupler connecting the optical arms is designed as a Y-coupler. Incorrectly phase-tuned light of the light signal passes to the loss output of the coupler connecting the optical arms again, if the coupler connecting the optical arms is an X-coupler. However, it is preferred to use a Y-coupler as the optical arms re-connecting coupler. In this case, incorrectly phase-adapted light of the light signal is radiated into the substrate of the coupler. A sensor, in particular in the substrate of the coupler, measures the portion of the light signal that is not correctly phase-adjusted, whereby the phase adjustment control regulates the phase matching. As an alternative or in addition to the connection of the phase matching control with the loss output of the coupler connecting the optical arms, Y couplers are preferably arranged in one and preferably in both optical arms whose outputs are connected to the phase adjustment control. In this case, preferably a power of less than 1 percent is coupled out of the optical arm or the optical arms by the Y-coupler. The phase adjustment control controls the phase matching of the optical arms as a function of the decoupled power, so that in particular both polarization components have the same phases.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Empfängerterminal zwei Detektoren auf, wobei für jeden optischen Arm ein Detektor vorgesehen ist. Insbesondere ist es hierbei nicht erforderlich einen die beiden optischen Arme wieder verbindenden Koppler vorzusehen. Die jeweiligen Polarisationsanteile werden von je einem Detektor in elektrische Signale umgewandelt. Bevorzugt sind die Detektoren mit einer elektrischen Schaltung verbunden, die die elektrischen Signale der beiden Detektoren miteinander kombiniert. Die Kombination kann dabei durch einfache Summation EGC (Equal Gain Combining) als auch durch MGC (Maximum Gain Combining) vorgenommen werden.In a further preferred embodiment, the receiver terminal has two detectors, wherein a detector is provided for each optical arm. In particular, it is not necessary to provide a coupler connecting the two optical arms. The respective polarization components are converted by a detector into electrical signals. Preferably, the detectors are connected to an electrical circuit which combines the electrical signals of the two detectors. The combination can be done by simple summation EGC (Equal Gain Combining) as well as by MGC (Maximum Gain Combining).

Insbesondere bei der unabhängigen Detektion der beiden Polarisationsanteile durch zwei Detektoren ist es bevorzugt, einen lokalen Oszillator vorzusehen, der durch Koppler mit den beiden optischen Armen verbunden ist und insbesondere linear polarisiertes Licht erzeugt. Insbesondere ist zwischen dem lokalen Oszillator und einem optischen Arm und bevorzugt zwischen dem lokalen Oszillator und beiden optischen Armen einer Phasenanpassung vorgesehen, wobei die Phasenanpassung in Abhängigkeit vom elektrischen Signal eines oder beider Detektoren geregelt wird, vorzugsweise zur Maximierung des elektrischen Ausgangssignals. In particular, in the independent detection of the two polarization components by two detectors, it is preferable to provide a local oscillator, which is connected by couplers to the two optical arms and in particular generates linearly polarized light. In particular, a phase adjustment is provided between the local oscillator and an optical arm, and preferably between the local oscillator and both optical arms, the phase matching being regulated in dependence on the electrical signal of one or both detectors, preferably for maximizing the electrical output signal.

Insbesondere ist der Detektor des Empfängerterminals ausgebildet als opto-elektrischer symmetrischer Detektor (balanced optical receiver). Bevorzugt weist der Detektor einen Optische-Phase-Regelkreis (optical phase locked loop) auf, der mit dem lokalen Oszillator verbunden ist und die Phase des lokalen Oszillators regelt. Hierdurch ist es möglich, eine Phasenanpassung zwischen dem Lichtsignal und dem Signal des lokalen Oszillators zu erreichen, so dass eine optimale Überlagerung der beiden Signale gewährleistet ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Freistrahl-Kommunikations-System jeweils einen Sender und ein Empfängerterminal für einen Kanal und insbesondere für eine Wellenlänge auf.In particular, the detector of the receiver terminal is designed as an opto-electrical balanced detector (balanced optical receiver). The detector preferably has an optical-phase-locked loop, which is connected to the local oscillator and regulates the phase of the local oscillator. This makes it possible to achieve a phase matching between the light signal and the signal of the local oscillator, so that an optimal superposition of the two signals is ensured. In a further preferred embodiment, the free-jet communication system each has a transmitter and a receiver terminal for a channel and in particular for a wavelength.

Insbesondere ist es nicht nötig, einen spektralen Abstand zwischen den beiden Polarisationsanteilen einzuhalten, so dass zwei Polarisationen in einem Kanal bzw. mit einer Wellenlänge übertragen werden können. Ist mehr als ein Kanal bzw. die Übertragung bei mehr als einer Wellenlänge vorgesehen, so weist das Freistrahl-Kommunikations-System für jeden Kanal bzw. jede Wellenlänge einen separaten Sender und Empfängerterminal auf. In particular, it is not necessary to maintain a spectral distance between the two polarization components, so that two polarizations can be transmitted in one channel or one wavelength. If more than one channel or transmission is provided at more than one wavelength, the free-jet communication system has a separate transmitter and receiver terminal for each channel or each wavelength.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur optischen Übertragung von Daten, insbesondere mit großen Datenraten, bei welchem ein Lichtsignal bestehend aus zwei orthogonal zueinander polarisierten Polarisationsanteilen von einem Sender ausgesendet wird und von einem Empfängerterminal empfangen wird. Dabei weist das Empfängerterminal einen Detektor auf, durch den das Lichtsignal in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. The invention further relates to a method for the optical transmission of data, in particular with high data rates, in which a light signal consisting of two mutually orthogonal polarized polarization components of a Transmitter is transmitted and received by a receiver terminal. In this case, the receiver terminal to a detector, by which the light signal is converted into an electrical signal.

Zur Detektion wird das empfangene Lichtsignal im Empfängerterminal mit einem insbesondere zirkular polarisierten Signal eines lokalen Oszillators überlagert. Dabei kann das Signal des lokalen Oszillators mit dem gesamten Lichtsignal überlagert werden oder mit den einzelnen Polarisationsanteilen separat. Bei den Signalen des lokalen Oszillators handelt es sich insbesondere um linear polarisiertes oder zirkular polarisiertes Licht. For detection, the received light signal is superimposed in the receiver terminal with a particular circularly polarized signal of a local oscillator. In this case, the signal of the local oscillator can be superimposed with the entire light signal or separately with the individual polarization components. The signals of the local oscillator are, in particular, linearly polarized or circularly polarized light.

Um eine verstärkende Überlagerung zu erreichen wird insbesondere das Signal des lokalen Oszillators phasenangepasst an das Lichtsignal bzw. den entsprechenden Polarisationsanteil. In order to achieve a reinforcing superimposition, in particular the signal of the local oscillator is phase-adapted to the light signal or the corresponding polarization component.

Insbesondere wird bei dem Verfahren das Lichtsignal im Empfängerterminal nach dem Empfangen jedoch vor der Kombination des Lichtsignals mit dem lokalen Oszillator in seine Polarisationsanteile aufgespalten. In einer bevorzugten Ausführungsform wird jeder Polarisationsanteil nach der Überlagerung mit dem Signal des lokalen Oszillators von je einem Detektor in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die beiden elektrischen Signale werden in einer elektrischen Schaltung insbesondere miteinander kombiniert. Insbesondere ist es hierbei vorgesehen, dass vor der Überlagerung des Signals des Lokaloszillators mit dem Polarisationsanteil eine Phasenanpassung vorgenommen wird, so dass das Signal des lokalen Oszillators phasengleich ist mit dem jeweiligen Polarisationsanteil.In particular, in the method, the light signal in the receiver terminal after receiving, however, is split into its polarization components before the combination of the light signal with the local oscillator. In a preferred embodiment, each polarization component is converted by the superimposition of the signal of the local oscillator of each detector into an electrical signal. The two electrical signals are combined in an electrical circuit in particular with each other. In particular, it is provided in this case that before the superimposition of the signal of the local oscillator with the polarization component, a phase adjustment is made, so that the signal of the local oscillator is in phase with the respective polarization component.

In einer weiteren Ausführungsform wird nach dem Aufspalten des Lichtsignals in seine Polarisationsanteile zunächst die Polarisation eines Polarisationsanteils insbesondere um 90 Grad gedreht. Danach wird eine Phasenanpassung der beiden Polarisationsanteile durchgeführt, so dass insbesondere Phasengleichheit zwischen den beiden Polarisationsanteilen vorliegt. Die beiden Polarisationsanteile, die insbesondere phasengleich und/oder polarisationsgleich sind, werden in einem Koppler wieder überlagert. Das so erzeugte Lichtsignal wird mit dem Signal eines lokalen Oszillators überlagert und nachfolgend detektiert. Bevorzugt wird dabei die Phasenanpassung in Abhängigkeit von einem Verlustausgang des Kopplers und/oder in Abhängigkeit vom ausgekoppelten Anteil der Polarisationsanteile geregelt. Dabei beträgt die ausgekoppelte Leistung der Polarisationsanteile vorzugsweise weniger als 1 Prozent. In a further embodiment, after the light signal has been split into its polarization components, first the polarization of a polarization component is rotated by 90 degrees. Thereafter, a phase adaptation of the two polarization components is carried out so that, in particular, there is phase coincidence between the two polarization components. The two polarization components, which are in particular in phase and / or polarization, are superimposed again in a coupler. The light signal thus generated is superimposed with the signal of a local oscillator and subsequently detected. In this case, the phase adjustment is preferably regulated as a function of a loss output of the coupler and / or as a function of the decoupled portion of the polarization components. The decoupled power of the polarization components is preferably less than 1 percent.

Insbesondere wird bei dem Verfahren die Phase des lokalen Oszillators durch einen Optische-Phase-Regelkreis kontrolliert. In particular, in the method, the phase of the local oscillator is controlled by an optical phase-locked loop.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden für jeden Kanal und insbesondere für jede Wellenlänge ein Sender und ein Empfängerterminal verwendet. In a preferred embodiment of the method, a transmitter and a receiver terminal are used for each channel and in particular for each wavelength.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Freistrahl-Kommunikations-Systems, 1 a schematic representation of a free-jet communication system,

2 eine schematische Darstellung des Empfängerterminals, 2 a schematic representation of the receiver terminal,

3 eine schematische Darstellung des Empfängerterminals mit zwei Detektoren und 3 a schematic representation of the receiver terminal with two detectors and

4 eine weitere Ausführungsform des Empfängerterminals. 4 another embodiment of the receiver terminal.

Das erfindungsgemäße Freistrahl-Kommunikationssystem weist ein Empfängerterminal 10 sowie einen Sender 12 auf. Der Sender 12 ist dabei in einem Abstand L angeordnet, der insbesondere 1000 bis 40.000 km beträgt. Der Empfängerterminal 10 ist insbesondere auf einem Satelliten angeordnet und der Sender 12 auf der Erdoberfläche.The free-jet communication system according to the invention has a receiver terminal 10 as well as a transmitter 12 on. The transmitter 12 is arranged at a distance L, which is in particular 1000 to 40,000 km. The receiver terminal 10 is arranged in particular on a satellite and the transmitter 12 on the earth's surface.

Der Sender 12 weist zwei kohärente Lichtsender 14 und 16 auf, die in einem Abstand D angeordnet sind, der insbesondere 0,5 bis 2 m beträgt, jedoch gewählt werden muss, in Abhängigkeit zu der räumlichen Ausdehnung der vorhandenen Turbulenzen am Ort des Senders. Dabei wird von den beiden Lichtsendern 14, 16 ein gemeinsames kohärentes Lichtsignal ausgesendet, wobei dieses gemeinsame Lichtsignal aus zwei Polarisationsanteilen 18, 20 besteht, die dieselbe Wellenlänge aufweisen. Hierbei wird der erste Polarisationsanteil 18 vom ersten Lichtsender 14 ausgesendet und synchron der zweite Polarisationsanteil 20 vom zweiten Lichtsender 16. Die Polarisationsanteile 18, 20 sind dabei orthogonal zueinander polarisiert. Dabei können die beiden Polarisationsanteile insbesondere orthogonal linear oder gegenläufig zirkular polarisiert sein. Das ausgesendete Lichtsignal des Senders 12 wird durch die Atmosphäre zum Empfängerterminal übertragen. Dabei erfährt das Lichtsignal Störungen 22 in der Atmosphäre (schematisch dargestellt in 1). Dabei sind die Strukturen der Störung 22 insbesondere kleiner als der Abstand D der beiden Lichtsender 14, 16. Am Empfängerterminal 10 wird das überlagerte Lichtsignal der beiden Polarisationsanteile empfangen. The transmitter 12 has two coherent light emitters 14 and 16 on, which are arranged at a distance D, which in particular is 0.5 to 2 m, but must be selected, depending on the spatial extent of the existing turbulence at the location of the transmitter. It is from the two light emitters 14 . 16 emitted a common coherent light signal, said common light signal from two polarization components 18 . 20 consists of the same wavelength. Here, the first polarization component 18 from the first light transmitter 14 sent out and synchronously the second polarization component 20 from the second light transmitter 16 , The polarization components 18 . 20 are polarized orthogonal to each other. In this case, the two polarization components may in particular be orthogonal linear or counter-circularly polarized. The emitted light signal of the transmitter 12 is transmitted through the atmosphere to the receiver terminal. The light signal experiences interference 22 in the atmosphere (shown schematically in 1 ). Here are the structures of the disorder 22 in particular smaller than the distance D of the two light emitters 14 . 16 , At the receiver terminal 10 the superimposed light signal of the two polarization components is received.

In einer ersten Ausführungsform des Empfängerterminals 10 gezeigt in 2 wird das Lichtsignal bestehend aus der Überlagerung der beiden Polarisationsanteile über ein optisches Element 24, bei dem es sich insbesondere um eine Linse, einen Spiegel oder ein Linsensystem handeln kann, in eine Faser 26 eingekoppelt und zur Signalverarbeitungsvorrichtung 28 geleitet. Das Lichtsignal wird an einen Polarisationsteiler 30 in seine Polarisationsanteile aufgespaltet. Dabei handelt es sich hierbei um einen senkrecht polarisierten Polarisationsanteil (S) und einen parallel polarisierten Polarisationsanteil (P). Die beiden Polarisationsanteile werden in unterschiedlichen optischen Armen 32, 34 weitergeleitet. Im optischen Arm 34 ist ein Polarisationsdrehungselement 36, insbesondere eine λ/2-Wellenplatte angeordnet, so dass die Polarisation des Polarisationsanteils im zweiten optischen Arm 34 um 90 Grad gedreht wird. In diesem Fall ist der zuvor parallel polarisierte Polarisationsanteil nach dem Polarisationsdrehungselement 36 senkrecht polarisiert. Ebenfalls im zweiten optischen Arm 34 ist eine Phasenanpassung 38 angeordnet. Alternativ hierzu oder zusätzlich könnte die Phasenanpassung auch im ersten optischen Arm 32 angeordnet sein. Durch die Phasenanpassung 38 wird die Phase des Polarisationsanteils im zweiten optischen Arm 34 derart an die Phase des anderen Polarisationsanteils im ersten optischen Arm angepasst, dass beide Polarisationsanteile im optischen Koppler 40 phasengleich und mit gleicher Polarisation überlagert werden können. Dabei wird die Phasenanpassung 38 durch eine Phasenanpassungsregelung 39 gesteuert. Bei dem optischen Koppler 40 handelt es sich insbesondere um einen Y-Koppler. Nicht phasenangepasstes Licht des Lichtsignals wird in das Substrat des Kopplers abgestrahlt. Im Substrat des Kopplers 40 ist ein Sensor 42 angeordnet, der den abgestrahlten Anteil des nicht phasenangepassten Lichtsignals detektiert. Der Sensor 42 ist mit der Phasenanpassungsregelung 39 verbunden. Hierdurch kann die Phasenanpassungsregelung 39 die Phasenanpassung über das Phasenanpassungselement 38 derart steuern, dass das Lichtsignal am Kopplerausgang 48 maximal bzw. am Verlustausgang 42 minimal wird. Alternativ oder zusätzlich ist die Phasenanpassungsregelung 39 mit den Ausgängen der Y-Koppler 44, 46 verbunden. Dabei ist ein Y-Koppler 44 im zweiten optischen Arm 34 und ein zweiter Y-Koppler 46 im ersten optischen Arm 32 angeordnet. Selbstverständlich ist es alternativ hierzu auch möglich nur einen Y-Koppler im ersten optischen Arm 32 oder im zweiten optischen Arm 34 vorzusehen. In allen Fällen wird nur ein kleiner Teil der Leistung durch die Y-Koppler 44, 46 ausgekoppelt, wobei dieser Anteil insbesondere unter 1 Prozent liegt. In a first embodiment of the receiver terminal 10 shown in 2 is the light signal consisting of the superposition of the two Polarization components via an optical element 24 , which may in particular be a lens, a mirror or a lens system, into a fiber 26 coupled and the signal processing device 28 directed. The light signal is sent to a polarization splitter 30 split into its polarization components. These are a vertically polarized polarization component (S) and a parallel polarized polarization component (P). The two polarization components are in different optical arms 32 . 34 forwarded. In the optical arm 34 is a polarization rotation element 36 , In particular, a λ / 2 wave plate arranged so that the polarization of the polarization component in the second optical arm 34 rotated 90 degrees. In this case, the previously polarized parallel polarization component is after the polarization rotation element 36 polarized vertically. Also in the second optical arm 34 is a phase adaptation 38 arranged. Alternatively or additionally, the phase matching could also be in the first optical arm 32 be arranged. By the phase adaptation 38 becomes the phase of the polarization component in the second optical arm 34 adapted to the phase of the other polarization component in the first optical arm such that both polarization components in the optical coupler 40 can be superimposed on the same phase and with the same polarization. In the process, the phase adaptation becomes 38 by a phase adjustment control 39 controlled. In the optical coupler 40 it is in particular a Y-coupler. Non-phase matched light of the light signal is radiated into the substrate of the coupler. In the substrate of the coupler 40 is a sensor 42 arranged, which detects the radiated portion of the non-phase-matched light signal. The sensor 42 is with the phase adjustment control 39 connected. This allows the phase adjustment control 39 the phase matching via the phase matching element 38 so control that the light signal at the coupler output 48 maximum or at the loss output 42 becomes minimal. Alternatively or additionally, the phase adjustment control 39 with the outputs of the Y-coupler 44 . 46 connected. Here is a Y-coupler 44 in the second optical arm 34 and a second Y coupler 46 in the first optical arm 32 arranged. Of course, it is alternatively possible only a Y-coupler in the first optical arm 32 or in the second optical arm 34 provided. In all cases, only a small part of the power is through the Y-coupler 44 . 46 decoupled, this proportion is in particular below 1 percent.

Vom Kopplerausgang 48 des Kopplers 40 gelangt das Lichtsignal zu einem weiteren Koppler 50 durch den das Lichtsignal mit dem Signal eines lokalen Oszillators 52 überlagert wird, welcher insbesondere linear polarisiertes Licht erzeugt. Das so erzeugte Signal gelangt zu einem Detektor 54, der als opto-elektrischer symmetrischer Detektor ausgebildet ist. In diesem wird das Lichtsignal in ein elektrisches Signal umgewandelt, das an den Detektorausgang 56 abgegeben wird. Der Ausgang 56 der Detektors 54 ist über einen optischen Phasenregelkreis 58 mit dem lokalen Oszillator 52 verbunden. Hierüber wird die Phase des lokalen Oszillators 52 an die Phase des Lichtsignals in Abhängigkeit vom Ausgangssignal angepasst. From the coupler output 48 of the coupler 40 the light signal reaches another coupler 50 through which the light signal with the signal of a local oscillator 52 is superimposed, which in particular generates linearly polarized light. The signal thus generated arrives at a detector 54 , which is designed as an opto-electrical symmetrical detector. In this, the light signal is converted into an electrical signal which is sent to the detector output 56 is delivered. The exit 56 the detector 54 is via an optical phase locked loop 58 with the local oscillator 52 connected. This is the phase of the local oscillator 52 adapted to the phase of the light signal in response to the output signal.

Im Folgenden werden gleiche oder ähnliche Bauteile durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet.Hereinafter, the same or similar components are identified by the same reference numerals.

In 3 ist eine weitere Ausführungsform des Empfängerterminals gezeigt, bei dem das Lichtsignal bestehend aus den beiden Polarisationsanteilen die P und S polarisiert sind über ein optisches Element 24 freistrahl eingekoppelt wird. Über einen Polarisationsteiler wird das Lichtsignal in seine Polarisationsanteile aufgespalten, wobei jeder Polarisationsanteil einem separaten optischen Arm 32, 34 folgt. Die Polarisationsanteile in beiden optischen Armen 32, 34 werden mit dem insbesondere linear polarisierten Signal eines lokalen Oszillators 52 über Koppler 60, 62 überlagert. Das so erzeugte Signal gelangt zu jeweils einem Detektor 64, 66 die als opto-elektrische symmetrische Detektoren ausgebildet sind. Zwischen dem lokalen Oszillator 52 und dem ersten optischen Arm 32 ist eine Phasenanpassung 68 angeordnet, so dass die Phase des Signals des lokalen Oszillators 52 an die Phase des Polarisationsanteils im ersten optischen Arm 32 angepasst werden kann, um im Koppler 62 eine optimale Überlagerung zu erhalten. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann auch eine Phasenanpassung des Signals des lokalen Oszillators 52 vorgenommen werden vor der Kopplung dieses Signals mit dem Polarisationsanteil in dem zweiten optischen Arm 34 im Koppler 60.In 3 a further embodiment of the receiver terminal is shown, in which the light signal consisting of the two polarization components, the P and S are polarized via an optical element 24 Free jet is coupled. About a polarization splitter, the light signal is split into its polarization components, each polarization component of a separate optical arm 32 . 34 follows. The polarization components in both optical arms 32 . 34 be with the particular linearly polarized signal of a local oscillator 52 via coupler 60 . 62 superimposed. The signal thus generated arrives at a respective detector 64 . 66 which are designed as opto-electrical symmetrical detectors. Between the local oscillator 52 and the first optical arm 32 is a phase adaptation 68 arranged so that the phase of the signal of the local oscillator 52 to the phase of the polarization component in the first optical arm 32 can be adjusted to the coupler 62 to get an optimal overlay. Alternatively or in addition to this, a phase adaptation of the signal of the local oscillator can also take place 52 be made before the coupling of this signal with the polarization component in the second optical arm 34 in the coupler 60 ,

Die Ausgänge 70, 72 der Detektoren 64, 66 werden in einer elektronischen Schaltung 74 miteinander kombiniert. Hierbei können die Signale insbesondere einfach aufaddiert werden, jedoch sind insbesondere auch andere Kombinationsverfahren möglich. The exits 70 . 72 of the detectors 64 . 66 be in an electronic circuit 74 combined together. In this case, the signals can in particular be simply added up, but in particular also other combination methods are possible.

Die Phase des lokalen Oszillators 52 wird über einen Optische-Phase-Regelkreis 78 geregelt. Der Optische-Phase-Regelkreis 78 ist dabei mit den Ausgängen 70, 72 der Detektoren verbunden. Auch die Phasenanpassung 68 wird in Abhängigkeit vom Ausgang 70 des Detektors 64 geregelt. Ist eine weitere Phasenanpassung im zweiten optischen Arm 34 vorgesehen, so wird diese Phasenanpassung insbesondere geregelt in Abhängigkeit vom Ausgang 72 des Detektors 66. The phase of the local oscillator 52 is via an optical-phase control loop 78 regulated. The optical phase control loop 78 is with the outputs 70 . 72 connected to the detectors. Also the phase adaptation 68 will depend on the output 70 of the detector 64 regulated. Is another phase matching in the second optical arm 34 provided, this phase adjustment is regulated in particular depending on the output 72 of the detector 66 ,

In 4 ist eine weitere Ausführungsform des Empfängerterminals dargestellt, bei der das Lichtsignal über ein optisches Element 24 eingekoppelt wird. Beide Polarisationsanteile werden in einem Koppler 80 mit dem Signal eines zirkular polarisierten lokalen Oszillators 82 überlagert. Dabei ist es auch möglich, dass der lokale Oszillator 82 linear polarisiertes Licht erzeugt, welches durch ein polarisationsabhängiges Bauteil, insbesondere eine λ/4-Wellenplatte in zirkular polarisiertes Licht umgewandelt wird. In 4 a further embodiment of the receiver terminal is shown, in which the light signal via an optical element 24 is coupled. Both polarization components are in a coupler 80 with the signal of a circularly polarized local oscillator 82 superimposed. It is also possible that the local oscillator 82 generates linearly polarized light, which is converted by a polarization-dependent component, in particular a λ / 4 wave plate in circularly polarized light.

Das durch den Koppler 80 überlagerte Lichtsignal gelangt zu einem Detektor 84 der als opto-elektrischer symmetrischer Detektor ausgebildet ist. Durch den Detektor 84 wird das Lichtsignal in ein elektrisches Signal umgewandelt und am Ausgang 86 ausgegeben. Der Ausgang 86 des Detektors 84 ist verbunden mit einem Optische-Phase-Regelkreis 88, über den die Phase des lokalen Oszillators 82 geregelt wird. Hierbei folgt der Optische-Phase-Regelkreis jeweils der Phase des Polarisationsanteils, welcher weniger durch die atmosphärischen Störungen 22 beeinflusst wurde. Da im zirkular polarisierten Licht sowohl Anteile von parallel polarisiertem als auch von senkrecht polarisiertem Licht enthalten sind, erfolgt im Koppler 80 stets eine optimale Überlagerung des Signals des lokalen Oszillators 82 mit dem stärkeren Polarisationsanteil. That through the coupler 80 superimposed light signal reaches a detector 84 which is designed as an opto-electrical symmetrical detector. Through the detector 84 the light signal is converted into an electrical signal and at the output 86 output. The exit 86 of the detector 84 is connected to an optical phase control loop 88 over which the phase of the local oscillator 82 is regulated. In this case, the optical phase control loop follows the phase of the polarization component, which is less affected by the atmospheric disturbances 22 was influenced. Since both proportions of parallel polarized and of vertically polarized light are contained in the circularly polarized light, takes place in the coupler 80 always an optimal superposition of the signal of the local oscillator 82 with the stronger polarization component.

Claims

Transmitter for a free-jet optical communication system, in particular for a data uplink to a satellite, for emitting a light signal with two coherent light transmitters ( 14 . 16 ), characterized in that a first polarization component ( 18 ) of the light signal emitted by the first light emitter ( 14 ) is orthogonally polarized to a second polarization component ( 20 ) emitted by the second light transmitter ( 16 ).

Transmitter according to Claim 1, characterized in that the polarization components ( 18 . 20 ) are orthogonal linearly polarized.

Transmitter according to Claim 1, characterized in that the polarization components ( 18 . 20 ) are circularly polarized in opposite directions.

Transmitter according to one of Claims 1-3, characterized in that the light sources ( 14 . 16 ) are arranged at a distance greater than the spatial extent of the local air turbulence, in particular at a distance of 0.5-2 m.

Receiver terminal ( 10 ) for a free-jet optical communication system, in particular for a data uplink to a satellite, for receiving a light signal with a coupling, a signal processing device connected to the coupling ( 28 ) and one with the signal processing device ( 28 ) connected detector ( 54 . 64 . 66 . 84 ) for detecting the light signal and converting it into an electrical signal, characterized in that the signal processing device ( 28 ) processes the light signal consisting of two orthogonally polarized coherent polarization components.

Receiver terminal according to claim 5, characterized in that the signal processing device ( 28 ) has a polarization-dependent component.

Receiver terminal according to one of Claims 5 or 6, characterized by a signal via a coupler ( 50 . 60 . 62 . 80 ) with the signal processing device ( 28 ) associated local oscillator ( 52 . 82 ), which in particular generates circularly or linearly polarized light.

Receiver terminal according to one of claims 6-7, characterized by a between the coupling and the signal processing device ( 28 ) arranged polarization splitter ( 30 ) for dividing the light signal into its polarization components, each polarization component being an optical arm ( 32 . 34 ) follows.

Receiver terminal according to claim 8, characterized in that in an optical arm ( 32 . 34 ) a polarization rotating element ( 36 ), in particular a λ / 2 plate, is arranged to rotate the polarization of a polarization component by 90 °.

Receiver terminal according to one of Claims 8 or 9, characterized by one of the two optical arms ( 32 . 34 ) reconnecting couplers ( 40 ).

Receiver terminal according to one of claims 8-10, characterized in that in one of the two optical arms ( 32 . 34 ) a phase adaptation ( 38 ) arranged with a phase matching control ( 39 ) connected is.

Receiver terminal according to claim 11, characterized in that the phase adjustment control ( 39 ) with one on the optical arms ( 32 . 34 ) reconnecting couplers ( 40 ) arranged sensor ( 42 ) connected is.

Receiver terminal according to one of claims 11 or 12, characterized in that the phase adjustment control ( 39 ) with a Y-coupler ( 44 . 46 ) connected in one particular in both optical arms ( 32 . 34 ) is arranged and preferably decouples a power of less than 1%.

Receiver terminal according to claim 8, characterized in that for each optical arm ( 32 . 34 ) a detector ( 64 . 66 ) and in particular the detectors ( 64 . 66 ) with an electronic circuit ( 74 ) which connect the electrical signals of the detectors ( 64 . 66 ) combined.

Receiver terminal according to claim 14, characterized by a coupler ( 60 . 62 ) with both optical arms ( 32 . 34 ) associated local oscillator ( 52 ).

Receiver terminal according to one of claims 8-15, characterized in that one with the detector ( 64 . 66 ) associated phase adaptation ( 68 ) between the local oscillator ( 52 ) and the optical arm ( 32 . 34 ) is provided.

Receiving terminal according to one of claims 5-16, characterized in that the detector ( 54 . 64 . 66 . 84 ) is designed as an opto-electrical symmetrical detector.

Receiver terminal according to one of claims 5-17, characterized in that the detector ( 54 . 64 . 66 . 84 ) an optical phase control loop ( 58 . 78 . 88 ) connected to the local oscillator ( 52 . 82 ) connected is.

Free-jet communication system, in particular for a data uplink to a satellite, a transmitter ( 12 ) according to any one of claims 1-4 and a receiver terminal ( 10 ) according to any one of claims 5-18.

Free-jet communication system according to claim 18, characterized in that the transmitter ( 12 ) on Earth and the receiver terminal ( 10 ) is provided on a satellite.

Free-jet communication system according to one of claims 18 or 19, characterized in that in each case one transmitter ( 12 ) and a receiver terminal ( 10 ) is provided for a channel and in particular for a wavelength.

Method for the optical transmission of data, in particular with high data rates, in which a light signal consisting of two polarization components polarized orthogonally to one another from a transmitter ( 12 ) and from a receiver terminal ( 10 ) and from a detector ( 54 . 64 . 66 . 84 ) in the receiver terminal ( 10 ) is converted into an electrical signal.

A method of optically transmitting data according to claim 21, wherein the received light signal is received in the receiver terminal (16). 10 ) with a particular circularly polarized signal of a local oscillator ( 52 . 82 ) is superimposed.

A method of optically transmitting data according to claim 23, wherein the signal of the local oscillator ( 52 . 82 ) is phase matched to the light signal and / or the corresponding polarization component.

A method of optically transmitting data according to any one of claims 21-23, wherein the light signal is received at the receiver terminal (16). 10 ) is first split into its polarization components.

Method for the optical transmission of data according to claim 23, in which each polarization component after being superimposed with the signal of the local oscillator ( 52 . 82 ) of one detector each ( 64 . 66 ) is converted into an electrical signal and the electrical signal is combined with each other.

Method for the optical transmission of data according to Claim 23, in which, after the polarization components have been split, the polarization of one polarization component is first rotated by 90 °, then a phase adaptation of the two polarization components is performed and the phase-adjusted polarization components in a coupler ( 40 ) are overlaid again before the light signal thus generated with the signal of a local oscillator ( 52 ) is superimposed.

A method of optically transmitting data according to claim 25, wherein the phase matching is dependent on a loss output ( 42 ) of the coupler ( 40 ) and / or decoupled portions of in particular less than 1% of the polarization components is regulated.

Method for the optical transmission of data according to one of Claims 21-26, in which the phase of the local oscillator ( 52 . 82 ) is controlled by an optical phase control loop ( 58 . 78 . 88 ).

A method of optically transmitting data according to any one of claims 21-27, wherein for each channel, and in particular for each wavelength, a transmitter ( 12 ) and a receiver terminal ( 10 ) be used.