DE1564560C3 - Device for low-noise optical superimposition reception for modulated, coherent optical radiation - Google Patents
Device for low-noise optical superimposition reception for modulated, coherent optical radiationInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für rauscharmen, optischen Überlagerungsempfang für modulierte, kohärente optische Strahlung, bei welcher die ankommende Nachricht in einem Rauschseitenband des zwecks hohen Mischgewinns starken Ortsüberlagerungssenders (Ortsträger mit Rauschseitenbändern) liegt, bei welchem die Zwischenfrequenz-Rauschkomponente Zf R (Zwischenfrequenz zwischen Ortsträger und eigenem Rauschen möglichst unterdrückt ist, während die Zwischenfrequenz-Nachrichtenkomponente ZfN (Zwischenfrequenz zwischen Ortsträger und Nachricht) eine zur Demodulation ausreichende Intensität hat und bei welchem die mit dem Ortssender überlagerte Nachricht phasenverschoben zwei abgleichbaren, nichtlinearen optischen Mischern zugeführt ist. The present invention relates to a device for low-noise, optical superimposition reception for modulated, coherent optical radiation, in which the incoming message is in a noise sideband of the local superposition transmitter (local carrier with noise sidebands) which is strong for the purpose of high mixing gain, in which the intermediate frequency noise component Zf R (intermediate frequency between Local carrier and its own noise is suppressed as far as possible, while the intermediate frequency message component Zf N (intermediate frequency between local carrier and message) has sufficient intensity for demodulation and in which the message superimposed with the local transmitter is fed to two adjustable, non-linear optical mixers out of phase.
Es ist bekannt, daß man zur Demodulation elektromagnetischer Wellen, insbesondere bei Trägerfrequenzen aus dem Radiowellen-, Mikrowellen- oder noch höherfrequenten Bereich, vorteilhaft das Prinzip des Ortsüberlagerers anwendet. Dabei enthält die entstehende Zwischenfrequenz-Welle (Z/^-Welle) wieder die übertragende Nachricht, die dann mit technisch einfachen Mitteln demoduliert, d. h. analysiert, werden kann.It is known that one can demodulate electromagnetic waves, especially at carrier frequencies from the radio wave, microwave or even higher frequency range, the principle is advantageous of the location overlay. The resulting intermediate frequency wave (Z / ^ wave) contains again the transmitted message, which then demodulates with technically simple means, d. H. analyzed, can be.
Im Radio- und Mikrowellenbereich stehen zur Ortsüberlagerung polarisierte Strahlungen mit relativ scharfen Linien bei gleichzeitig ausreichender Intensität zur Verfügung — ein starker Ortsüberlagerer ist zur Erzielung eines möglichst hohen Mischgewinns (intensive Strahlung mit Z/-Trägerwelle) erforderlich. In the radio and microwave range, polarized radiations are relative to the local superposition sharp lines with sufficient intensity available at the same time - a strong spatial overlay is necessary to achieve the highest possible mixing gain (intensive radiation with Z / carrier wave).
Im optischen Bereich kommen zur Ortsüberlagerung die strahlenden Elektronenübergänge in Atomen, Molekülen oder Festkörpern in Frage. Diese Strahlung ist entweder polarisiert oder kann mit einfachen Mitteln polarisiert werden.In the optical area, the radiating electron transitions in atoms are superimposed, Molecules or solids in question. This radiation is either polarized or can be simple Means to be polarized.
Die erforderliche hohe Intensität bei gleichzeitig möglichst geringer Linienbreite ist bei Verwendung von Laserstrahlen zur Ortsüberlagerung möglich. Die Rauschseitenbänder eines starken Ortsüberlagerers sind aber so intensiv, daß ein schwaches, in einem Rauschzustand liegendes Signal, d. h. die mit optischer Trägerfrequenz übertragende Nachricht, vom Rauschseitenband überdeckt werden kann.The required high intensity with the smallest possible line width at the same time is when using of laser beams for local superimposition possible. The noise sidebands of a strong local overlay but are so intense that a weak, intoxicated signal, i.e. H. those with optical Message transmitting carrier frequency that can be covered by the noise sideband.
In der US-Patentschrift 3 191 047 ist bereits ein optischer Überlagerungsempfänger beschrieben, bei dem ein Ortsträger und die Nachricht einem Mischer zugeführt wird, der mittels eines teildurchlässigen Spiegels (Strahlteilers) die ankommenden Strahlungen optisch mischt sowie in zwei Teilstrahlen aufspaltet. Dabei sind jedoch keinerlei Maßnahmen getroffen, um die Phasenlagen der einzelnen Rauschkomponenten derart zu beeinflussen, daß sie sich in Gegenphase befinden oder die Phasenlagen der Nachrichtenkomponenten derart zu beeinflussen, daß sie angenähert in Phase sind und sich deshalb verstärken.An optical heterodyne receiver is already described in US Pat. No. 3,191,047 to which a location carrier and the message is fed to a mixer, which is made by means of a partially permeable Mirror (beam splitter) mixes the incoming radiation optically and splits it into two partial beams. In this case, however, no measures are taken to determine the phase positions of the individual noise components to influence such that they are in antiphase or the phase positions of the message components in such a way that they are approximately in phase and therefore intensify.
In der DT-AS 1 564 450 ist auch schon ein Überlagerungsempfänger für moduliertes, kohärentes Licht vorgeschlagen worden, bei dem ein abstimmbarer, optischer Sender als Oszillator zur Bildung von Schwebungen mit der zu empfangenden Signalträgerlichtwelle dient. Dabei ist eine Einrichtung zum Umwandeln des modulierten Lichtes in ein Interferenzstreifenmuster mit hellen und dunklen Interferenzstreifen erforderlich, sowie eine Einrichtung, die auf vorher ausgewählte Teile der Interferenzstreifen anspricht, um ein paar Signale zu schaffen, die die Veränderung in dem Interferenzstreifensystem anzeigen.In the DT-AS 1 564 450 there is already a heterodyne receiver for modulated, coherent signals It has been proposed to use a tunable, optical transmitter as an oscillator to form light Beats with the signal carrier light wave to be received is used. There is a device for converting of the modulated light into an interference fringe pattern with light and dark interference fringes required, as well as a device that is responsive to preselected portions of the interference fringes, to create a couple of signals that indicate the change in the fringe system.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache Vorrichtung für rauscharmen, optischen Überlagerungsempfang für modulierte, kohärente, optische Strahlung anzugeben, dessen Z/-Rauschkomponente vernachlässigbar klein gegenüber der Z/-Nachrichtenkomponente ist, damit diese besonders gut und einfach demoduliert, d. h. erkannt werden kann.The object of the present invention is to provide a simple device for low-noise, optical To indicate heterodyne reception for modulated, coherent, optical radiation, its Z / noise component is negligibly small compared to the Z / message component, making it special well and easily demodulated, d. H. can be recognized.
Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs näher genannten Art wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß die zwei nichtlinearen optischen Mischer, denen die im wesentlichen linear polarisierten optischen Strahlen der ankommenden NachrichtStarting from a device of the type mentioned in more detail at the outset, this object is achieved suggested that the two non-linear optical mixers, which are essentially linearly polarized optical beams of the incoming message
und des Ortsüberlagerungssenders eingangsseitig zugeführt sind, einen gemeinsamen gegenseitigen Intensitätsabgleich aufweisen, und daß zur Erzeugung der Zwischenfrequenzkomponenten [ZfK(l), Zjn(I), ZfR(U), ZfN(H)] ein Hohlleiter zur Überlagerung der in den beiden Mischern erzeugten Z/-Komponenten vorgesehen ist, in welchem sich in Folge der unterschiedlichen Phasenlage der in die Mischer fallenden Strahlungen, die aus diesen Mischern kommenden Rauschkomponenten [ZfR(l) und Zf11(U)] angenähert in Gegenphase befinden und sich deshalb im Hohlleiter angenähert kompensieren, während die Nachrichtenkomponenten [ZZn(I) und Z/,V(II)] angenähert in Phase und deshalb im Hohlleiter durch Superposition verstärkt sind.and the local superposition transmitter are fed on the input side, have a common mutual intensity adjustment, and that to generate the intermediate frequency components [Zf K (l), Zj n (I), Zf R (U), Zf N (H)] a waveguide for superimposing the in Z / components generated by the two mixers are provided in which the noise components [Zf R (l) and Zf 11 (U)] coming from these mixers are approximately in opposite phase due to the different phase position of the radiation falling into the mixer therefore approximately compensate each other in the waveguide, while the message components [ZZn (I) and Z /, V (II)] are approximately in phase and therefore reinforced in the waveguide by superposition.
Vorteilhafterweise ist zur Aufteilung beider Strahlungen im Ortsüberlagerungssender nur ein Strahlteiler vorgesehen, zwischen dessen bei Reflexion bzw. Transmission verursachten Phasenverschiebungen (ψ bzw. φ) angenähert die Beziehung | ψ — φ Advantageously, only one beam splitter is provided for dividing the two radiations in the superimposed transmitter, between its phase shifts (ψ and φ) caused by reflection or transmission approximately the relationship | ψ - φ
= -γ + ηπ mit η = ganze Zahl oder Null erfüllt ist.= -γ + ηπ is satisfied with η = integer or zero.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die geforderte Phasenbedingung für die in die Mischer fallenden Strahlungen, d. h. die geforderte Gegenphase der aus den Mischer kommenden ZZ-Rauschkomponenten [ZfR(l) und Z/Ä(II)] in Gegenphase bei gleichzeitiger Gleichphasigkeit der ZZ-Nachrichtenkomponenten [ZZv(I) und Z/W(II)] in Phase erzielt.In this embodiment, the required phase condition for the radiation falling into the mixer, ie the required antiphase of the ZZ noise components coming from the mixer [Zf R (I) and Z / Ä (II)] is in antiphase with simultaneous in-phase of the ZZ message components [ZZv (I) and Z / W (II)] achieved in phase.
Weitere Einzelheiten der Erfindung, insbesondere über die Eigenschaften des genannten Strahlteilers, sind in der folgenden Beschreibung und an Hand der F i g. 1 und 2 näher erläutert:Further details of the invention, in particular about the properties of the beam splitter mentioned, are in the following description and on the basis of FIG. 1 and 2 explained in more detail:
In F i g. 1 ist zunächst der schematische Aufbau des erfindungsgemäß vorgeschlagenen rauscharmen Uberlagerungsempängers skizziert. Darin bedeuten:In Fig. 1 is first of all the schematic structure of the low-noise proposed according to the invention Overlay receiver outlined. Therein mean:
N = Strahlung der ankommenden Nachricht, OU = Strahlung des Ortsüberlagerungssenders, I und II = die beiden nichtlinearen, optischen Mischer, N = radiation of the incoming message, OU = radiation of the local overlay transmitter, I and II = the two non-linear, optical mixers,
3 = Vorrichtung zum Intensitätsabgleich,3 = device for intensity adjustment,
4 = Hohlleiter zur Überlagerung der Z/-Kom-4 = waveguide to superimpose the Z / -Kom-
ponenten,components,
ZfN = ZZ-Nachrichtenkomponente; ZfN(I) bzw. ZZ(II) Zf N = ZZ message component; Zf N (I) or ZZ (II)
In F i g. 2 ist die Wirkung des teildurchlässigen Spiegels mit der geforderten Phasenbedienung veranschaulicht. Es bedeuten:In Fig. 2 illustrates the effect of the partially transparent mirror with the required phase control. It means:
N= Strahlung der ankommenden Nachricht,
OU= Strahlung des Ortsüberlagerungssenders, N = radiation of the incoming message,
OU = radiation of the local overlay transmitter,
1 = Strahlteiler mit einer Phasenverschiebung ψ 1 = beam splitter with a phase shift ψ
bei Reflexion bzw. φ bei Transmission (die Wellenlängen von N und OÜ unterscheiden ίο sich nur so wenig voneinander, daß sich fürwith reflection or φ with transmission (the wavelengths of N and OÜ differ only so little from each other that for
beide jeweils gleiche Phasenverschiebungen ergeben),both result in the same phase shift),
2 = Umlenkspiegel für die zum Mischer II ver2 = deflection mirror for the ver
laufenden Teilstrahlungen,ongoing partial radiation,
O = zusätzliche Phasenverschiebung infolge des Gangunterschieds zwischen den Strahlen vom Strahlteiler zu den Mischern I bzw. II. O = additional phase shift due to the path difference between the beams from the beam splitter to the mixers I and II.
Die geforderte Beziehung zwischen den Phasenao verschiebungen ψ bzw. φ bei Reflexion bzw. Transmission ergibt sich aus den Phasenbedingungen der ZZ-Komponenten:The required relationship between the phase shifts ψ and φ for reflection and transmission results from the phase conditions of the ZZ components:
1. ZfR (I) und ZZfl (II) in Gegenphase, das heißt:1. Zf R (I) and ZZfl (II) in opposite phase, that is:
ψ + δ — φ = (2m + 1)π mit m = ganze Zahl oder Null; ψ + δ - φ = (2m + 1) π with m = integer or zero;
2. ZZn(I) und Zfn (II) in Phase, das heißt:2. ZZn (I) and Zf n (II) in phase, that is:
φ + δ — ψ = 2kn mit k = ganze Zahl oder Null. φ + δ - ψ = 2kn with k = integer or zero.
Aus diesem simultanen Gleichungssystem folgt unmittelbar durch Subtraktion die Beziehung. zwischen ψ und φ, alsoThe relation follows directly from this simultaneous system of equations by subtraction. between ψ and φ, so
2\ψ— φ\ = π + 2(m — k)n = π·+ 2ηπ mit 2 \ ψ— φ \ = π + 2 (m - k) n = π + 2ηπ with
η = ganze Zahl oder Null bzw. | ψ — φ | η = whole number or zero or | ψ - φ |
4ο Das heißt: Wenn am Strahlteiler 1 zwischen den Phasenverschiebungen -ψ bzw. φ bei Reflexion bzw. Transmission diese Beziehung gilt, dann kompensieren sich die ZZ^-Komponenten ZfR(l) und ZZS(II) im Hohlleiter 4 infolge des Intensitätsabgleichs 3 zwisehen den beiden Mischern, während sich die ZfN-Komponenten ZfN(l) und ZfN(H) additiv überlagern, d. h. verstärkt als Zwischenfrequenz4ο That means: If this relationship applies at the beam splitter 1 between the phase shifts -ψ and φ for reflection or transmission, then the ZZ ^ components Zf R (l) and ZZ S (II) in the waveguide 4 as a result of the intensity adjustment 3 between the two mixers, while the Zf N components Zf N (1) and Zf N (H) are additively superimposed, that is, amplified as an intermediate frequency
ZfN ^ ZfN(l) + Z Zf N ^ Zf N (l) + Z
ZfR = ZZ-Rauschkomponente; ZfR(I) bzw. ZZs(II). Zf R = ZZ noise component; Zf R (I) or ZZs (II).
Die Pfeile bei den ZZ-Komponenten sollen deren 50 am Ausgang der Anordnung registriert und demodu-Phasenlage andeuten. liert werden können.The arrows at the ZZ components should register their 50 at the output of the arrangement and the demodule phase position suggest. can be lated.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES0103019 | 1966-04-04 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1564560A1 DE1564560A1 (en) | 1970-02-12 |
DE1564560B2 DE1564560B2 (en) | 1974-07-18 |
DE1564560C3 true DE1564560C3 (en) | 1975-02-27 |
Family
ID=7524862
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19661564560 Expired DE1564560C3 (en) | 1966-04-04 | 1966-04-04 | Device for low-noise optical superimposition reception for modulated, coherent optical radiation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1564560C3 (en) |
-
1966
- 1966-04-04 DE DE19661564560 patent/DE1564560C3/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1564560B2 (en) | 1974-07-18 |
DE1564560A1 (en) | 1970-02-12 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |