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Optisches Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystem Die Erfindung
bezieht sich auf ein Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystem, bei dem die in
einem Pulsrahmen zusammengefaßten Signalkanäle in Gestalt einer Lichtimpulsfolge
übertragen werden.
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Im Lichtgebiet stehen für die Übertragung von Signalen sehr große
Bandbreiten zur Verfügung. Nachdem es mit Hilfe optischer Molekularverstärker gelungen
ist, kohärente Lichtstrahlen hoher Energie mit beugungsbegrenzten Eigenschaften
zu erzeugen, kann nunmehr auch daran gedacht werden, derartige Lichtstrahlen zur
zeitmultiplexen Übertragung einer Vielzahl von Kanälen anzuwenden. Die sich hier
anbietende Möglichkeit könnte darin bestehen, die Strahlung eines Lichtoszillators,
vorzugsweise eines Lasers, mit dem Summensignal der zu einem Pulsrahmen vereinigten
einzelnen Signalkanäle zu modulieren. Die sendeseitige Vereinigung der einzelnen
Signalkanäle zu dem den Lichtoszillator modulierenden Summensignal und die empfangsseitige
Verteilung des in einem Lichtdemodulator zurückgewonnenen Summensignals auf die
einzelnen Signalkanäle könnte dabei in üblicher Weise auf elektrischem Wege vorgenommen
werden. Das Zusammenarbeiten zwischen optischen und elektrischen Einheiten innerhalb
eines Nachrichtenübertragungssystems hätte jedoch, abgesehen von dem relativ großen
Aufwand, der die Anpassung der verschiedenen Systemeinheiten mit sich bringt, den
Nachteil, daß die Vorteile der im optischen Gebiet erreichbaren wesentlich kürzeren
Schaltzeiten bei einem gemischten System der genannten Art nicht voll ausgenutzt
werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystem
der einleitend beschriebenen Art eine einfache Lösung anzugeben, die es gestattet,
auch die sendeseitige Vereinigung der Signalkanäle zum Summensignal und die emfangsseitige
Verteilung der im Summensignal übertragenen Signale auf die einzelnen Signalkanäle
auf rein optischem Wege durchzuführen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die signalmodulierte
polarisierte Lichtstrahlen darstellenden Kanäle mittels steuerbaren, die Funktion
von Kanalschaltern ausübenden Kanalreflektoren im Rhythmus der Kanalfolgefrequenz
des Pulsrahmens in der vorgesehenen Ordnung nacheinander sendeseitig abgetastet
und empfangsseitig in die einzelnen Kanäle wiederum aufgeteilt sind, daß hierzu
die Kanalreflektoren sende- und empfangsseitig in Fortpflanzungsrichtung der den
Pulsrahmen bildenden Lichtimpulsfolge hintereinander in einer Reihe angeordnet sind
und daß die signalmodulierten Lichtstrahlen bei wirksamer Reflexion der steuerbaren
Kanalreflektoren mit der Fortpflanzungsrichtung den Strahlumlenkwinkel von vorzugsweise
90° einschließen.
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Das erfindungsgemäße optische Zeitmultiplex-Nächrichtenübertragungssystem
hat den großen Vorteil, daß der Strahlquerschnitt und seine Öffnung an allen Stellen
des Systems gleich groß ist und daß jeder Signalkanal den ganzen Strahlquerschnitt
ausfüllt. Dadurch sind nämlich die unvermeidlichen Beugungsverluste auf ein Minimum
begrenzt.
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Mit Rücksicht auf die Verluste in den Kanalreflektoren und zur Vermeidung
von Laufzeitdifferenzen zwischen den einzelnen Kanälen ist es sinnvoll, die Reihenfolge
und den gegenseitigen Abstand der den einzelnen Kanälen zugeordneten Kanalreflektoren
in Fortpflanzungsrichtung der den Pulsrahmen bildenden Lichtimpulsfolge auf der
Sende- und der Empfangsseite gleich zu bemessen.
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Auf der Sendeseite können die steuerbaren Kanalreflektoren zweckmäßig
eine Polarisationsweiche aufweisen, der im Strahlengang des zugeordneten signalmodulierten
Lichtstrahles ein erster Polarisationsschalter vorgeschaltet und in Fortpflanzungsrichtung
der den Pulsrahmen bildenden Lichtimpulsfolge ein zweiter, vorzugsweise gleicher
Polarisationsschalter nachgeschaltet ist.
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In ähnlicher Weise können auf der Empfangsseite die steuerbaren Kanalreflektoren
eine Polarisationsweiche aufweisen, der in Fortpflanzungsrichtung der den Pulsrahmen
bildenden Lichtimpulsfolge ein Polarisationsschalter vorgeschaltet ist.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung können
die sendeseitigen steuerbaren Kanalreflektoren ebenfalls mit nur einem Polarisationsschalter
auskommen, wenn sie jeweils zwei Polarisationsweichen aufweisen, die in Fortpflanzungsrichtung
der
den Pulsrahmen bildenden Lichtimpulsfolge einschließlich eines zwischen ihnen angeordneten
Polarisationsschalters hintereinandergeschaltet sind. Die Verwendung von zwei Polarisationsweichen
für einen Kanalreflektor bedeutet hierbei jedoch keinen zusätzlichen Aufwand an
Polarisationsweichen gegenüber der oben angegebenen Lösung, weil, abgesehen vom
ersten und vom letzten steuerbaren Kanalreflektor der Reihe, die beiden Polarisationsweichen
eines Kanalreflektors jeweils zwei aufeinanderfolgenden Kanalreflektoren gemeinsam
sein können und die erste Polarisationsweiche des ersten Kanalreflektors der Reihe
durch einen Spiegel ersetzt werden kann.
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Die Steuerimpulsfolgen für die Polarisationsschalter werden am einfachsten
von einem Taktimpuls unter Zuhilfenahme eines Mehrfach-Phasenschiebers gewonnen,
beispielsweise einer Laufzeitkette mit einer derAnzahl der Kanalreflektoren entsprechenden
Zahl von Abgriffen.
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Als Polarisationsschalter können beispielsweise Kerrzellen oder Pockelzellen
zur Anwendung gelangen. Sie bestehen aus Kristallen bzw. lichtdurchlässigen Flüssigkeiten,
die in Abhängigkeit eines an sie angelegten elektrischen Gleichfeldes die Polarisationsebene
eines in ihnen fortschreitenden Lichtstrahls drehen. Bei geeigneter Bemessung der
Zellen einerseits und der Größe der an sie angelegten Gleichspannung andererseits
kann der Drehwinkel der Polarisationsebene des durch sie hindurchtretenden Lichtstrahls
in bestimmten Grenzen eingestellt werden. Entsprechendes gilt für Polarisationsschalter,
bei denen der sogenannte Faraday-Effekt kristalliner, aber auch glasförmiger optisch
durchlässiger Stoffe zur Drehhung der Polarisationsebene des sie durchsetzenden
Lichtstrahls ausgenutzt wird. Die Drehung der Polarisationsebene des Lichtstrahls
erfolgt hier in Abhängigkeit eines parallel zur Strahlrichtung ausgerichteten magnetischen
Gleichfeldes, das durch eine den betreffenden Stoff umgebende stromdurchflossene
Spule erzeugt werden kann.
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Als Polarisationsweichen können beispielsweise Nicolsche, Wollastonsche
oder Glan-Thompsonsche Prismen zur Anwendung gelangen. Im vorliegenden Fall sind
sie zweckmäßig so zu bemessen, daß Licht einer Polarisationsrichtung ohne Reflexion
hindurchgeht, während senkrecht dazu polarisiertes Licht unter 90° reflektiert wird.
Demnach ist es zur Erzielung optimaler Schalteigenschaften der steuerbaren, sich
aus Polarisationsschaltern und Polarisationsweichen aufbauenden Kanalreflektoren
erforderlich, einerseits die Drehung der Polarisationsebene des einen Polarisationsschalter
der genannten Art durchsetzenden Lichtstrahls bei vorhandener Schaltspannung bzw.
vorhandenem Schaltstrom für einen Winkel von 90° zu bemessen und andererseits die
Polarisationsebene der die einzelnen Kanäle darstellenden signalmodulierten Lichtstrahlen
für die Vorzugsrichtung der Polarisationsweichen oder senkrecht dazu auszurichten.
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Bei Verwendung von Zellen darstellenden Polarisationsschaltern mit
auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordneten Steuerelektroden, beispielsweise
Kerrzellen oder Pockelzellen, ist es sehr vorteilhaft, die Polarisationsschalter
einschließlich der Polarisationsweichen der Reihe von steuerbaren Kanalreflektoren
auf der Sende- bzw. auf der Empfangsseite auf einer metallischen Grundplatte anzuordnen,
die gleichzeitig die eine Steuerelektrode für alle Polarisationsschalter abgibt.
In diesem Fall können nämlich die durch die Steuerelektroden der Polarisationsschalter
gegebenen Kapazitäten dadurch in den eine Laufzeitkette darstellenden Vielfach-Phasenschieber
mit einbezogen werden, daß die anderen Steuerelektroden der Polarisationsschalter,
und zwar die jeweils anderen Steuerelektroden einander benachbarter Polarisationsschalter,
im Sinne einer Kettenschaltung durch Induktivitäten geeigneter Größe miteinander
verbunden werden.
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Das optische Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystem nach der
Erfindung weist zweckmäßig im übertragungsweg der den Pulsrahmen bildenden Lichtimpulsfolge
sendeseitig hinter den Kanalreflektoren und empfangsseitig vor den Kanalreflektoren
einen Lichtverstärker und gegebenenfalls hinter den Lichtverstärkern einen optischen
Modulationswandler, beispielsweise einen Analog-Digital-Wandler bzw: einen Digital-Analog-Wandler
auf.
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Als Lichtverstärker eignet sich in besonders vorteilhafter Weise ein
optisch steuerbarer Laser, der von der den Pulsrahmen bildenden Lichtimpulsfolge
angeregt und für die Emission eines beugungsbegrenzten Strahls bemessen ist.
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An Stelle einer Amplitudenmodulation der die einzelnen Kanäle darstellenden
Lichtstrahlen können diese in vorteilhafter Weise auch puIsphasenmoduliert oder
pulscodemoduliert sein.
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Die Lichtquellen für die Lichtstrahlen, die von den Signalen der ihnen
jeweils zugeordneten Kanäle moduliert sind, sind sinnvollerweise Laser, vorzugsweise
Halbleiter-Laser.
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An Stelle von Lasern als Lichtquellen können in vorteilhafter Weise
auch lumineszierende Halbleiter zur Anwendung gelangen. Die Polarisation der die
Signalkanäle darstellenden Lichtstrahlen, die für das einwandfreie Arbeiten der
Kanalreflektoren Voraussetzung ist, ist zumindest bei lumineszierenden Halbleitern
nicht ohne weiteres gegeben. In diesem Fall kann dann die gewünschte Polarisation
durch den Lichtquellen nachgeschaltete Polarisationsfilter herbeigeführt werden.
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Um Strahlverluste möglichst klein zu halten, ist es angebracht, die
einander unmittelbar benachbarten Polarisationsschalter und Polarisationsweichen
miteinander zu verkitten und dabei als Kitt ein lichtdurchlässiges Material zu verwenden,
dessen Brechungsindex wenigstens annähernd mit dem des Materials der Polarisationsschalter
bzw. der Polarisationsweichen übereinstimmt.
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An Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll
die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet
F i g. 1 eine schematische Darstellung eines optischen Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystems
nach der Erfindung, F i g. 2 Zeitdiagramme der beim System nach der F i g. 1 auftretenden
optischen Funktionen, F i g. 3 einen optischen Kanalvereiniger nach der Erfindung,
F i g. 4 einen optischen Kanalverteiler nach der Erfindung, F i g. 5 ein Aufbauschema
für die Reihenschaltung von steuerbaren Kanalreflektoren auf der Sende- bzw. der
Empfangsseite nach der Erfindung, F i g. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für
einen optischen Kanalvereiniger nach der Erfindung.
Der Vorteil
eines optischen Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystems nach der Erfindung
beruht, wie einleitend bereits darauf hingewiesen wurde, auf der großen Bandbreite,
d. h. einer entsprechend großen Anzahl einzelner Signalkanäle für die Obertragung
über eine Lichtstrecke. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist bei der schematischen
Darstellung des erfindungsgemäßen optischen Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystems
nach der F i g. 1 die Zahl der dargestellten Signalkanäle auf drei, nämlich die
Kanäle K1, K2 und K3, beschränkt. In Wirklichkeit wird ein solches System 100 und
mehr Kanäle umfassen. Aus den gleichen Gründen sind auch die weiterhin dargestellten
Ausführungsbeispiele in den F i g. 3 bis 6 lediglich für drei Kanäle angegeben.
Die auf der Sendeseite ankommenden Signalkanäle K1, K2 und K3 in Form elektrischer
Signale stehen mit dem Modulationseingang einer modulierbaren Lichtquelle L I.,
L 2 und L 3 in Verbindung. Diese Lichtquellen senden einen vom eingangsseitigen
elektrischen Signal modulierten Lichtstrahl x 1, x 2 und x3 aus. Diese Lichtstrahlen
stellen die optischen Signalkanäle dar und sind zueinander parallel ausgerichtet.
Außerdem haben sie den gleichen gegenseitigen Abstand. Im Strahlengang der modulierten
Lichtstrahlen x1 bis x3 ist jeweils ein steuerbarer Kanalreflektor R 1, R 2 und
R 3 angeordnet, die ihrerseits parallel zu den Lichtquellen L 1 bis
L 3 in einer Reihe ausgerichtet sind und ebenfalls einen gleichen gegenseitigen
Abstand haben, der dabei dem der modulierten Lichtstrahlenxl bis x3 entspricht.
Die steuerbaren Kanalreflektoren R 1 bis R 3 stellen optische Schalter dar, die
in der einen Schaltstellung von den modulierten Lichtstrahlen (x1, x2) ohne
Richtungsänderung durchsetzt werden und in der anderen Schaltstellung in einem Winkel
von 90° reflektiert werden. Diese Schaltstellung ist beim Kanalreflektor R 3 für
den Lichtstrahl x 3 dargestellt. Die unterschiedliche Schaltstellung der Kanalreflektoren
R 1 bis R 3 kommt in der Zeichnung auch noch dadurch zum Ausdruck, daß bei durchlässig
geschalteten Reflektoren die eine der beiden sie darstellenden parallelen Linien,
und zwar die auf Seiten des Lichtstrahls verläuft, unterbrochen gezeichnet ist.
In der zweiten Schaltstellung der Kanalreflektoren, in denen ihre Reflexionseigenschaften
wirksam sind, verläuft die unterbrochen gezeichnete Linie auf der hinsichtlich der
modulierten Lichtstrahlen (x 3) rückwärtigen Seite der Kanalreflektoren (R3). Im
Ruhezustand sind die steuerbaren Kanalreflektoren R 1 bis R 3 für die modulierten
Lichtstrahlen x 1 bis x3 durchlässig, und zwar gleichgültig, ob die Lichtstrahlen
die Kanalreflektoren in der in der F i g. 1 dargestellten Richtung durchdringen
oder senkrecht hierzu. Die Vereinigung der Signalkanäle zu einer einen Pulsrahmen
darstellenden Lichtimpulsfolge X, die über die übertragungsstrecke üs zur Empfangsseite
hin übertragen wird, kommt somit also dadurch zustande, daß die Kanalreflektoren
R 1 bis R 3 nacheinander in der Ordnung ihrer Reihenfolge kurzzeitig in den Arbeitszustand,
in dem ihre reflektierenden Eigenschaften für die Lichtstrahlen x1 bis x3 wirksam
sind, umgeschaltet werden.
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Auf der Empfangsseite ist im Strahlengang der Lichtimpulsfolge X eine
der sendeseitigen Reihe von Kanalreflektoren entsprechende Reihe von Kanalreflektoren
R 1' bis R 3' angeordnet, denen wiederum hierzu parallel in gleicher Höhe jeweils
ein den einzelnen Kanälen zugeordneter Lichtdemodulator E 1 bis E3 zugeordnet ist.
Die Ausgänge dieser Lichtdemodulatoren bilden wiederum die Kanalausgänge für die
elektrischen Kanäle K1 bis K3. Die empfangsseitige Aufteilung der im Pulsrahmen
der Lichtimpulsfolge X ankommenden Kanäle geschieht in einfacher Weise dadurch,
daß im Synchronismus mit der Sendeseite die empfangsseitigen Kanalreflektoren für
die einzelnen Kanäle kurzzeitig in den Arbeitszustand umgeschaltet werden und dabei
der gerade ankommende, dem betreffenden Kanal zugehörige Lichtimpuls durch eine
90°-Umlenkung des Lichtstrahls dem Lichteingang des zugehörigen Lichtdemodulators
zugeführt wird. Bei der F i g. 1 ist dieser Arbeitszustand entsprechend der Sendeseite
auf der Empfangsseite für den Kanalreflektor R 3' dargestellt, der damit den sendeseitig
in den Übertragungskanal eingeblendeten Lichtstrahl x3 dem empfangsseitigen Lichtdemodulator
E3 für diesen Kanal zur Demodulation zuführt.
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Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise des Systems nach der F
i g. 1. sind in der F i g. 2 für die Sendeseite die wesentlichen Funktionen über
der Zeit aufgetragen. Das oberste Diagramm zeigt den Verlauf des modulierten Lichtstrahls
x3 und ist entsprechend mit x3 bezeichnet. In entsprechender Weise sind die weiteren
drei, die Steuerfunktionen der einzelnen Kanalreflektoren R 1 bis R 3 darstellenden
Zeitdiagramme und das letzte, die Lichtimpulsfolge X darstellende Diagramm bezeichnet.
Wie die Diagramme R 3, R 1 und R 2 erkennen lassen, haben die Steuerfunktionen für
die drei Kanalreflektoren die gleiche Folgefrequenz, sind jedoch gegeneinander in
der Phase um 120° versetzt. Die Folgefrequenz dieser Steuerfunktion ist zur Gewährleistung
des Abtasttheorems wenigstens doppelt so hoch gewählt wie die zweifache Bandbreite
der die Lichtstrahlen x1 bis x3 modulierenden elektrischen Signale. Während der
Dauer der Arbeitszustände der Kanalreflektoren, die in den Diagrammen der zugehörigen
Steuerfunktionen durch positive Impulse zum Ausdruck gebracht sind, wird jeweils
aus dem auf den betreifenden Kanalreflektor auftreffenden kontinuierlichen Lichtstrahl
eine Probe entnommen und der zur Empfangsseite hin übertragenen Lichtimpulsfolge
X eingefügt. Die Übertragung erfolgt also hier mit anderen Worten in Form einer
Impulsamplitudenmodulation. Im Diagramm X sind lediglich die den Lichtstrahl x3
im Rhythmus der Folgefrequenz der Steuerfunktion R3 entnommenen Lichtproben dargestellt.
Die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Proben des Lichtstrahls x 3 angegebenen unterbrochenen
Linien sollen andeuten, daß in diesen Zwischenräumen jeweils weitere Abtastproben
der Lichtstrahlen x1 und x2 auftreten, deren gegenseitiger Abstand entsprechend
der gegenseitigen Phasenverschiebung der Steuerfunktion für die einzelnen Kanalreflektoren
gleich groß ist. Die empfangsseitige Aufteilung der ankommenden Lichtimpulse auf
die zugehörigen Lichtdemodulatoren erfolgt, wie bereits ausgeführt worden ist, synchron
zur Sendeseite und braucht wohl nicht näher ausgeführt zu werden.
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Wie die F i g. 1 erkennen läßt, sind die Kanalreflektoren R 1' bis
R 3' auf der Empfangsseite, bezogen auf die Übertragungsrichtung der Lichtimpulsfolge
X, in der gleichen Reihenfolge und im gleichen gegenseitigen Abstand hintereinander
angeordnet wie die sendeseitigen Kanalreflektoren R 1 bis R3. Auf
diese
Weise wird sichergestellt, daß einerseits die durch die Kanalreflektoren bedingten
Verluste für alle Lichtkanäle gleich groß sind und daß auch andererseits zwischen
den einzelnen Lichtkanälen keine Laufzeitdifferenzen auftreten können.
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Selbstverständlich ist der Erfindungsgegenstand nicht auf die übertragung
der Signalkanäle in impulsamplitudenmodulierter Form beschränkt. Die Lichtimpulsfolge
X auf der Sendeseite kann auch vor ihrer übertragung zur Empfangsseite einem Lichtmodulationswandler
zugeführt werden, der die impulsamplitudenmodulierte Form des Summensignals in eine
pulsphasenmodulierte bzw. digitale Form überführt. Eine entsprechende, die Rückumwandlung
vornehmende Anordnung wäre in diesem Fall auf der Empfangsseite vor den Kanalreflektoren
anzuordnen. Eine Pulsphasen- bzw. digitale Form der Signale könnte auch bereits
am Ausgang der modulierten Lichtquellen L I bis L 3 vorhanden sein.
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Am Prinzip der Steuerung der Kanalreflektoren würde sich dabei nichts
ändern. Es müßte lediglich dafür gesorgt werden, daß die Zeitdauer, während deren
die Kanalreflektoren in ihrer Arbeitsstellung verharren, wenigstens gleich dem einen
phasenmodulierten Lichtimpuls bzw. einem aus Lichtimpulsen gebildeten Codegruppe
zugeordneten Zeitintervall bemessen wird. In jedem Fall dürfte es jedoch erforderlich
sein, sendeseitig am Ausgang und empfangsseitig am Eingang einen geeigneten Lichtverstärker
vorzusehen, der, wie bereits ausgeführt worden ist, in vorteilhafter Weise ein optisch
steuerbarer Laser sein kann, dessen Lichtimpulse von der Lichtimpulsfolge angeregt
werden. Der emittierte Lichtstrahl sollte in diesem Fall für einen beugungsbegrenzten
Strahl bemessen sein, um die vermeidbaren Beugungsverluste bei der Übertragung möglichst
klein zu halten.
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Eine nähere Einzelheiten darstellende Anordnung für die Sendeseite
des erfindungsgemäßen optischen Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystems zeigt
die F i g. 3. Die Kanalreflektoren sind dabei durch aus Polarisationsweichen und
Polarisationsschaltern bestehenden optischen Schaltern verwirklicht. Zu diesem Zweck
müssen die von den Signalen modulierten Lichtstrahlen x I bis x 3 der Lichtquellen
L I bis L 3 polarisiert sein. Bei Verwendung von Lasern, insbesondere von
Halbleiter-Lasern als Lichtmodulatoren ist diese Voraussetzung im allgemeinen gegeben.
Bei Verwendung lumineszierender Halbleiter als Lichtmodulatoren kann es dagegen
notwendig werden, den Lichtquellen ein Polarisationsfilter nachzuschalten. Von der
Darstellung einer solchen Anordnung ist in der F i g. 3 wie auch in den folgenden
Figuren abgesehen. Jeder der drei Kanalreflektoren besteht aus einer Polarisationsweiche
NI bis N3, denen im Strahlengang der Lichtstrahlen x1 bis x3 ein erster Polarisationsschalter
PI bis P3 vorgeschaltet ist. Ein zweiter Polarisationsschalter PI' bis P3' ist den
einzelnen Polarisationsweichen NI bis N3 in Fortpflanzungsrichtung der Lichtimpulsfolge
X nachgeschaltet. Die Polarisationsschalter P I/P I', P2/P2' und P31 P 3' weisen
auf einander gegenüberliegenden Seiten Steuerelektroden auf, die mit den Ausgängen
eines Vielfach-Phasenschiebers LA in Verbindung stehen. Der Vielfach-Phasenschieber
LA wird von einem Steuertakt T gespeist, der an den Steuerelektroden der
genannten Polarisationsschalterpaare der einzelnen Kanalreflektoren mit der gewünschten
Phasenverschiebung wirksam wird. Solange an den Steuerelektroden der Polarisationsschalterpaare
kein Schaltimpuls vorhanden ist, durchlaufen die von den Lichtquellen L I bis L
3 ausgehenden Lichtstrahlen x1 bis x3 die Polarisationsschalter PI bis P3 und die
Polarisationsweichen NI bis N3 ungestört. Dies ist dadurch ermöglicht, daß die Polarisationsebene
der signalmodulierten Lichtstrahlen der Vorzugsrichtung der Polarisationsweiche
entspricht. Wird, wie das beispielsweise in der F i g. 3 dargestellt ist, an den
Steuerelektroden des Polarisationsschalterpaares P3/ P3' ein Schaltimpuls wirksam,
so wird die Polarisationsebene des betreffenden Lichtstrahls x3 beim Durchlaufen
durch den PolarisationsschalterP3 um 90° gedreht. Als Folge davon wird der Lichtstrahl
in der Polarisationsweiche N3 um 90° umgelenkt. Um nun dafür zu sorgen, daß der
umgelenkte Lichtstrahl wiederum in der ursprünglichen Polarisationsebene weitergesendet
wird, sorgt der in der neuen Richtung des Strahls der Polarisationsweiche N3 nachgeschaltete
Polarisationsschalter P 3' für eine weitere Drehung seiner Polarisationsebene um
90°. Die Bedeutung dieses zweiten Polarisationsschalters beruht vor allem darauf,
daß die im allgemeinen in Fortpflanzungsrichtung der Lichtimpulsfolge X vorhandene
nächste Polarisationsweiche den Lichtstrahl in unerwünschter Weise um 90° ablenken
würde, wenn er nicht, wie beschrieben, wieder rechtzeitig in seine ursprüngliche
Polarisationsebene zurückgedreht würde. Außerdem kann durch das Zusammenwirken der
beiden einander zugeordneten Schalter eine vorgegebene Form der durchgelassenen
Impulse erreicht werden.
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Ein der F i g. 3 entsprechendes Ausführungsbeispiel für die Empfangsseite
zeigt die F i g. 4. Hier kommt jeder Kanalreflektor mit einer Polarisationsweiche
NI' bis N3' aus, der jeweils in Fortpflanzungsrichtung der Lichtimpulsfolge X ein
Polarisationsschalter PI" bis P3" vorgeschaltet ist. Beim Ausführungsbeispiel nach
der F i g. 4 erhält wiederum gerade der Polarisationsschalter P 3" einen Schaltimpuls,
durch den die Polarisationsebene des ihn durchsetzenden Lichtstrahls um 90° gedreht
wird und als Folge hiervon der Lichtstrahl (x3) in der Polarisationsweiche N3' um
90° gegen den Eingang des dem betreffenden Kanal zugehörigen Lichtdemodulators E
3 abgelenkt wird.
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Bei der in der F i g. 5 dargestellten Bauform für die sende- bzw.
empfangsseitigen Kanalreflektoren entsprechend den F i g. 3 und 4 kann der für die
Ableitung der Steuerimpulsfolgen vom Steuertakt T erforderliche Mehrfach-Phasenschieber
in die Polarisationsschalteranordnung mit einbezogen werden. Zu diesem Zweck sind
die aufeinanderfolgenden Polarisationsschalter PI", P2" und P3" und Polarisationsweichen
N l', N 2' und N 3' nach der F i g. 4 auf einer metallischen
Grundplatte M hintereinander angeordnet. Diese Grundplatte M bildet dabei die eine
Steuerelektrode sämtlicher PolarisationsschalterPl" bis P3". Die Kapazitäten, die
die jeweils andere der beiden Steuerelektroden der Polarisationsschalter gegen die
auf Bezugspotential liegende GrundplatteM haben, können nun in einfacher Weise dadurch
zu einer Laufzeitkette im Sinne eines Mehrfach-Phasenschiebers für den Steuertakt
T ergänzt werden, daß zwischen diesen anderen Steuerelektroden in Fortpflanzungsrichtung
der Lichtimpulsfolge aufeinanderfolgender Polarisationsschalter eine Induktivität
L 0
eingefügt wird. Wie die F i g. 5 ferner erkennen läßt, sind die Polarisationsschalter
und die Polarisationsweichen
unmittelbar aneinandergefügt. Diese
Bauweise ergibt räumlich sehr kleine Abmessungen und darüber hinaus die Möglichkeit,
die einzelnen Bauelemente miteinander zu verkitten. Als Kitt kommt dabei ein optisch
durchlässiges Material in Frage, dessen Brechungsindex wenigstens annähernd mit
dem des Materials der Polarisationsschalter bzw. Polarisationsweichen übereinstimmt.
Auf diese Weise wird die Dämpfung des Lichtstrahls beim Durchgang durch die Kette
wesentlich verbessert.
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Für beugungsbegrenzte Lichtstrahlen, wie sie Laser erzeugen, würde
eine Aperatur von 1 mm Durchmesser bei einer Länge von 100 cm der in der F i g.
5 dargestellten Reihe von Polarisationsschaltern und Polarisationsweichen ausreichen,
d. h., am Ausgang der Anordnung von 100 cm Länge würde noch eine für Verstärkungszwecke
ausreichende Lichtenergie ankommen. Die einzelnen Bauelemente könnten somit die
Abmessungen 1 X 1X 1 mm haben. Dies bedeutet, daß auf die Länge von 100 cm 100 Kanäle
vereinigt bzw. wieder verteilt werden können. Der Erfindung zugrunde liegende Untersuchungen
haben ergeben, daß pro Bauelement mit einer Dämpfung von etwa 0,1 1/o gerechnet
werden kann. Vorteilhaft wird man eine solche längere Anordnung durch Reflektoren
in mehrere kürzere Teile zerlegen, die beispielsweise mäanderförmig angeordnet sind.
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Eine Variante zu der in der F i g. 3 dargestellten Sendeseite zeigt
die F i g. 6. Bei dieser Anordnung kommt jeder Kanalreflektor mit lediglich einem
PolarisationsschalterPl"' bis P3"' dadurch aus, daß jeder der Kanalreflektoren mit
zwei in Fortschreitungsrichtung der Lichtimpulsfolge X aufeinanderfolgenden PolarisationsweichenNl"
bis N4" arbeitet. Die Lichtstrahlen x 1 bis x 3 sind nunmehr so polarisiert, daß
sie im Ruhezustand der Kanalreflektoren in den ihnen zugeordneten Polarisationsweichen
N1" bis N3" um 90° in Richtung der Lichtimpulsfolge X umgelenkt werden. Dies hat
zur Folge, daß bei fehlendem Schaltimpuls an den Steuerelektroden der Polarisationsschalter
P 1"' bis P3"' die umgelenkten Lichtstrahlen in der in Fortpflanzungsrichtung der
Lichtimpulsfolge X unmittelbar folgenden Polarisationsweiche wiederum um 90° in
ihre ursprüngliche Richtung umgelenkt werden. Beim Ausführungsbeispiel nach der
F i g. 6 ist dies für die Lichtstrahlen x1 und x2 dargestellt. Der Polarisationsschalter
P3"' erhält dagegen wiederum gerade einen Schaltimpuls und dreht damit die Polarisationsebene
des ihn durchsetzenden Strahls x3 um 90°, so daß dieser Strahl die folgende Polarisationsweiche
N4" störungsfrei durchlaufen kann. Wie die F i g. 6 ohne weiteres erkennen läßt,
kann die Polarisationsweiche N1" auch durch einen den Lichtstrahl x1 um 90° umlenkenden
ebenen Spiegel ersetzt werden, so daß bei dieser Anordnung praktisch mit der gleichen
Zahl von Polarisationsweichen ausgekommen wird wie beim Ausführungsbeispiel nach
der F i g. 3 bei gleichzeitiger Einsparung von drei Polarisationsschaltern.