DE19613757A1 - Interactive service optical transmission system - Google Patents

Interactive service optical transmission system

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DE19613757A1
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optical transmission
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Rolf Dr Hofstetter
Bernhard Dipl Ing Junginger
Harald Dipl Phys Schmuck
Rolf Dr Heidemann
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Alcatel Lucent Deutschland AG
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Alcatel SEL AG
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Abstract

The system includes a central station (1), two end points (9,13) and an optical waveguide network (8). An optical conductor connects the station to the end points, for transmitting light signals modulated with information. The terminal (15) connects the station to the network and the first and second end points to the network through first (14) and second (17) conductors. The central station has a light source (2), and optical filter (3), a coupler (7) and an optoelectric converter (4) or photodiode. The light source is preferably a semiconductor laser, and the filter has functions for modulation purposes and interaction.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Übertragungssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an optical transmission system according to the Preamble of claim 1.

Ein solches optisches Übertragungssystem ist z. B. aus der amerikanischen Patentschrift US-A-5,361,157 bekannt. Das daraus bekannte optische Übertragungssystem hat einen Sender und einen Empfänger, die durch einen Lichtwellenleiter miteinander verbunden sind. Dieses optische Übertragungssystem ermöglicht eine bidirektionale Punkt-zu-Punkt Signalübertragung zwischen dem Sender und dem Empfänger. Der Sender hat eine Lichtquelle, einen Koppler und einen Lichtempfangsteil. Der Koppler führt das von der Lichtquelle ausgesendete Licht dem Lichtwellenleiter zu; außerdem entnimmt der Koppler aus dem Lichtwellenleiter Licht, das dem im Sender vorhandenen Lichtempfangsteil zugeführt wird. Der Empfänger hat einen optischen Phasenmodulator, einen Lichtreflektor, einen Koppler und einen Lichtempfangsteil. Durch den Lichtreflektor wird vom Sender ausgesendetes Licht reflektiert und dem optischen Phasenmodulator zugeführt, der das reflektierte Licht intensitätsmoduliert und zum Sender zurücksendet. Für den auf LiNbO₃ Substrat ausgeführten optischen Phasenmodulator sind mehrere Ausführungsbeispiele angegeben. Such an optical transmission system is e.g. B. from the U.S. Patent 5,361,157. That from it known optical transmission system has a transmitter and a Receiver connected by an optical fiber are. This optical transmission system enables one bidirectional point-to-point signal transmission between the transmitter and the recipient. The transmitter has a light source, a coupler and a light receiving part. The coupler does this from the Light source emitted light to the optical fiber; Furthermore the coupler takes light from the optical waveguide, which in the Transmitter existing light receiving part is supplied. The recipient has an optical phase modulator, a light reflector, a Coupler and a light receiving part. Through the light reflector light emitted by the transmitter reflects and the optical Phase modulator supplied by the reflected light intensity modulated and sent back to the transmitter. For the on LiNbO₃ substrate are designed optical phase modulator specified several embodiments.  

Neben dem genannten optischen Übertragungssystem für eine bidirektionale Punkt-zu-Punkt Signalübertragung ist z. B. aus W. Schmid et al, "FITL CATV: ein Übertragungssystem mit optischen Verstärkern für analoge TV-Signale", Elektrisches Nachrichtenwesen (Alcatel), 3. Quartal 1993, Seiten 248 bis 259, ein optisches Übertragungssystem bekannt, das über eine Lichtwellenleiterstrecke eine Punkt-zu-Multipunkt Signalübertragung erlaubt. In diesem optischen Übertragungssystem werden Fernseh- und Audiosignale von einer Kopfstation an eine Vielzahl von Teilnehmern verteilt, wozu zwei Netzhierarchien verwendet werden: das Transportnetz zwischen der Kopfstation und einem Verteilzentrum und das Anschlußnetz zwischen dem Verteilzentrum und dem optischen Breitband-Netzabschluß. Netztopologien für ein solches optisches Übertragungssystem sind in dem dortigen Bild 2 gezeigt.In addition to the optical transmission system mentioned for a bidirectional point-to-point signal transmission is e.g. B. from W. Schmid et al, "FITL CATV: an optical transmission system Amplifiers for analog TV signals ", electrical news (Alcatel), 3rd quarter 1993, pages 248 to 259, an optical Transmission system known that over an optical fiber link a point-to-multipoint signal transmission allowed. In this optical transmission system are television and audio signals from a head-end station distributed to a large number of participants, for what two network hierarchies are used: the transport network between the head-end station and a distribution center and the access network between the distribution center and the optical Broadband network termination. Network topologies for such an optical Transmission system are shown in Figure 2 there.

Um den Teilnehmern interaktive Dienste, z. B. Videoabrufdienste (Video-on-Demand) zur Verfügung zu stellen, müssen die Teilnehmer die Möglichkeit haben, Aufwärtssignale zur Kopfstation zu senden. Dies wird z. B. dadurch ermöglicht, daß bei jedem optischen Netzabschluß ein Laser vorhanden ist, der das Aufwärtssignal aussendet. Die Laser sind nach emittierter Wellenlänge und Linienbreite zu selektieren, was einen hohen Aufwand erfordert.To provide participants with interactive services, e.g. B. Video on demand services To provide (video-on-demand), participants must have the possibility to send up signals to the head-end station. This is e.g. B. enables that with each optical A laser is present which provides the up signal sends out. The lasers are based on emitted wavelength and Select line width, which requires a lot of effort.

In einem optischen Übertragungssystem, bei dem in der Zentrale ein Sender und ein Empfänger vorhanden sind und bei dem in jeder Endstelle eine Reflexionseinrichtung vorhanden ist, tritt in der Zentrale störendes Rauschen auf, das eine große Bandbreite hat.In an optical transmission system, in which at the headquarters Transmitters and a receiver are present and in each A reflection device is present in the terminal Central disturbing noise that has a wide bandwidth.

Dies entsteht durch Streuung (Rayleigh-Streuung) des vom Sender ausgesendeten Lichts an unterschiedlichen Orten der Lichtwellenleiterstrecke. Durch die dadurch entstehenden Reflexionen, tritt im elektrischen Signal, das der in der Zentrale vorhandene Empfänger erzeugt, ein "Störsignal" auf. Die Entstehung dieses "Störsignals" kann als Homodyneempfang des durch Streuung reflektierten optischen Signals betrachtet werden; "nahes" (oder "fernes") durch Streuung reflektiertes optisches Signal wirkt dabei als lokaler Oszillator. Das Homodyn-Empfangsverfahren ist aus dem Übersichtsartikel "Optischer Überlagerungsempfang - eine Übersicht" von O. Strobel et al, Frequenz, 41 (1987) 8, Seiten 210 bis 208 bekannt.This is caused by scattering (Rayleigh scattering) from the transmitter emitted light in different places of the Optical fiber link. Through the resulting Reflections that occur in the electrical signal, that of the central office existing receiver generates an "interference signal". The genesis  this "interference signal" can be received as homodyne by scattering reflected optical signal are considered; "close" (or "distant") optical signal reflected by scattering acts as a local oscillator. The homodyne reception method is from the Overview article "Optical overlay reception - an overview" by O. Strobel et al, Frequency, 41 (1987) 8, pages 210 to 208 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für interaktive Dienste geeignetes optisches Übertragungssystem anzugeben, bei dem in der Zentrale ein hohes Signal-Rauschleistungverhältnis erzielt wird. Ein die Aufgabe lösendes optisches Übertragungssystem ist Gegenstand des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The invention has for its object one for interactive To specify services suitable optical transmission system in which achieved a high signal-to-noise ratio in the control center becomes. An optical transmission system that solves the problem is Subject of claim 1. Advantageous embodiments of the Invention are specified in the subclaims.

Ein Vorteil der Erfindung ist, daß sich bei dem optischen Übertragungssystem das Signal-Rauschleistungsverhältnis bedeutent, z. B. um 50 dB verbessern läßt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß in den optischen Netzabschlüssen (Endstellen) keine Laser benötigt werden, wodurch das aufwendige Selektieren entfällt; für die Erfindung genügt ein einziger hochwertiger Laser.An advantage of the invention is that the optical Transmission system the signal to noise ratio means e.g. B. can be improved by 50 dB. Another advantage of the invention is that there are no lasers in the optical network terminations are required, which eliminates the complex selection; For the invention is sufficient for a single high-quality laser.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below with reference to figures explained. Show it:

Fig. 1 ein schematisches optisches Übertragungssystem mit einer Zentrale und zwei Endstellen, und Fig. 1 is a schematic optical transmission system with a center and two terminals, and

Fig. 2 eine schematische Darstellung von drei in der Zentrale vorkommenden Signalspektren, Lichtquelle ist ein Multimode-Laser, Fig. 2 is a schematic representation of three occurring in the central signal spectra, the light source is a multimode laser,

Fig. 3 eine weitere schematische Darstellung von drei in der Zentrale vorkommenden Signalspektren, Lichtquelle ist ein Monomode-Laser. Fig. 3 shows a further schematic representation of three signal spectra occurring in the center, light source is a monomode laser.

In Fig. 1 ist schematisch ein optisches Übertragungssystem mit einer Zentrale 1, zwei Endstellen 9, 13 und einem Lichtwellenleiternetz 8 gezeigt. Das Lichtwellenleiternetz 8 ist im einfachsten Fall ein Lichtwellenleiter, der die Zentrale 1 mit einer Endstelle verbindet. Üblicherweise besteht das Lichtwellenleiternetz 8 jedoch aus einer Vielzahl einzelner Lichtwellenleiterstrecken, die durch optische Verteiler und eventuell durch optische Verstärker miteinander verbunden sind, um so von der Zentrale 1 ausgesendetes Licht auf eine Vielzahl von Endstellen zu verteilen. Das ausgesendete Licht kann durch Nachrichtensignale moduliert sein wodurch ein zu verteilendes optisches Signal entsteht. Bei dem in Fig. 1 gezeigten optischen Übertragungssystem ist ein Anschluß 15 der Zentrale 1 mit dem Lichtwellenleiternetz 8 verbunden. Die Endstelle 9 ist durch einen Lichtwellenleiter 14 mit dem Lichtwellenleiternetz 8 verbunden und die Endstelle 13 durch einen Lichtwellenleiter 17. Die Lichtwellenleiter 14, 17 sind selbstverständlich Teil des Lichtwellenleiternetzes 8 und hier nur zum besseren Verständnis herausgezeichnet.In Fig. 1 shows schematically an optical transmission system having a control center 1, two terminals 9, 13 and an optical fiber network 8. In the simplest case, the optical waveguide network 8 is an optical waveguide that connects the control center 1 to an end point. Usually, however, the optical waveguide network 8 consists of a large number of individual optical waveguide paths which are connected to one another by optical distributors and possibly by optical amplifiers, in order to distribute light emitted by the control center 1 to a large number of end points. The emitted light can be modulated by message signals, which creates an optical signal to be distributed. In the optical transmission system shown in FIG. 1, a connection 15 of the control center 1 is connected to the optical fiber network 8 . The end point 9 is connected to the optical fiber network 8 by an optical waveguide 14 and the end point 13 is connected to an optical waveguide 17 . The optical waveguides 14 , 17 are of course part of the optical waveguide network 8 and are only shown here for better understanding.

In der Zentrale 1 ist eine Lichtquelle 2, ein optisches Filter 3, ein Koppler 7 und ein optoelektrischer Wandler 4, im folgenden als Photodiode bezeichnet, vorhanden. Die Lichtquelle 2 ist so angeordnet, daß von ihr ausgesendetes Licht dem optischen Filter 3 zugeführt werden kann; dies kann durch einen Lichtwellenleiter 6 erfolgen, der die Lichtquelle 2 mit dem optischen Filter 3 verbindet. Der Koppler 7 ist mit dem optischen Filter 3 und der Photodiode 4 verbunden und koppelt vom optischen Filter 3 kommendes Licht über den Anschluß 15 in das Lichtwellenleiternetz 8 ein. Der Koppler 7 koppelt zudem am Anschluß 15 ankommendes Licht aus und führt es über einen Lichtwellenleiter 5 der Photodiode 4 zu. In the control center 1 there is a light source 2 , an optical filter 3 , a coupler 7 and an optoelectric converter 4 , hereinafter referred to as a photodiode. The light source 2 is arranged so that light emitted by it can be supplied to the optical filter 3 ; this can be done by an optical waveguide 6 , which connects the light source 2 to the optical filter 3 . The coupler 7 is connected to the optical filter 3 and the photodiode 4 and couples light coming from the optical filter 3 via the connection 15 into the optical waveguide network 8 . The coupler 7 also couples out incoming light at the connection 15 and feeds it to the photodiode 4 via an optical waveguide 5 .

Die Lichtquelle 2 ist üblicherweise ein Halbleiterlaser, der Licht aussendet, das ein für den Halbleiterlaser charakteristisches Spektrum hat. Der Halbleiterlaser kann z. B. ein DFB-Laser (Monomode-Laser) oder ein Fabry-Perot MQW Laser (Multimode-Laser) sein. Wird ein Multimode-Laser verwendet, ist darauf zu achten, daß sich dessen Spektrum über der Zeit nur langsam ändert. Für die weitere Beschreibung wird die Lichtquelle 2 als Laser bezeichnet.The light source 2 is usually a semiconductor laser that emits light that has a spectrum that is characteristic of the semiconductor laser. The semiconductor laser can e.g. B. a DFB laser (single-mode laser) or a Fabry-Perot MQW laser (multi-mode laser). If a multimode laser is used, make sure that its spectrum changes only slowly over time. For the further description, the light source 2 is referred to as a laser.

Das optische Filter 3 hat die Eigenschaft, im Spektrum des Laserlichts Minima (Nullstellen) und Maxima zu erzeugen, und zwar so, daß die Minima und Maxima streng periodisch über einen weiten Wellenlängenbereich auftreten. Charakterisiert ist ein optisches Filter u. a. durch seine Übertragungsfunktion HF(ν). Vorzugsweise ist das optische Filter 3 ein mit Hilfe von Lichtwellenleitern aufgebautes Mach-Zehnder Filter. Auf optischer Interferenz beruhende Mach-Zehnder Strukturen sind bekannt, z. B. aus Robert G. Walker, "High-Speed III-V Semiconductor Intesity Modulators", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 27, No. 3, March 1991, Seiten 654 bis 667. Es ist aber auch jedes andere optische Filter geeignet, das die genannte Eigenschaft hat, periodische Minima und Maxima im Spektrum zu erzeugen.The optical filter 3 has the property of generating minima (zeros) and maxima in the spectrum of the laser light, in such a way that the minima and maxima occur strictly periodically over a wide wavelength range. An optical filter is characterized, among other things, by its transfer function HF (ν). The optical filter 3 is preferably a Mach-Zehnder filter constructed with the aid of optical fibers. Mach-Zehnder structures based on optical interference are known, e.g. B. from Robert G. Walker, "High-Speed III-V Semiconductor Intesity Modulators", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 27, No. 3 , March 1991, pages 654 to 667. However, any other optical filter is also suitable which has the property mentioned to generate periodic minima and maxima in the spectrum.

Neben den in Fig. 1 gezeigten Endstellen 9, 13, die Aufwärtssignale zur Zentrale 1 senden und damit interaktive Dienste nutzen können, können in einem optischen Übertragungssystem auch solche Endstellen an das Lichtwellenleiternetz 8 angeschlossen sein, die keine interaktiven Dienste nutzen möchten. Im folgenden werden nur die Endstellen 9, 13 betrachtet, die interaktive Dienste nutzen möchten und deshalb mit einer Modulationseinrichtung 10 ausgestattet sind, die in Fig. 1 in die Endstelle 9 schematisch eingezeichnet ist. Diese Modulationseinrichtung 10 hat einen Reflexionsmodulator 11, einen Modulator 12 und einen Trägerfrequenzgenerator 16. Der Trägerfrequenzgenerator 16 erzeugt ein sinusförmiges Signal mit einer ausgewählten, für die Endstelle 9 charakteristischen Trägerfrequenz f₉. Um die Aufwärtssignale im Frequenzmultiplexverfahren übertragen zu können, ist der Endstelle 13 dagegen eine für sie charakteristische ausgewählte Trägerfrequenz f₁₃ zugeordnet. Für das gesamte optische Übertragungssystem bedeutet dies, daß jeder Endstelle, die interaktive Dienste nutzen möchte, eine ausgewählte endstellenindividuelle Trägerfrequenz zugeordnet ist.In addition to the terminal stations 9 , 13 shown in FIG. 1, which send upward signals to the control center 1 and can thus use interactive services, those terminal stations which do not wish to use interactive services can also be connected to the optical fiber network 8 in an optical transmission system. In the following, only the terminal stations 9 , 13 are considered which would like to use interactive services and are therefore equipped with a modulation device 10 , which is shown schematically in the terminal station 9 in FIG. 1. This modulation device 10 has a reflection modulator 11 , a modulator 12 and a carrier frequency generator 16 . The carrier frequency generator 16 generates a sinusoidal signal with a selected carrier frequency f₉ which is characteristic of the terminal 9 . In order to be able to transmit the upward signals in frequency division multiplexing, the terminal 13, on the other hand, is assigned a carrier frequency f₁₃ which is characteristic of it. For the entire optical transmission system, this means that a selected carrier-specific carrier frequency is assigned to each terminal that wishes to use interactive services.

Alternativ zum Frequenzmultiplexverfahren kann im optischen Übertragungssystem das Zeitmultiplexverfahren zur Anwendung kommen. Für das gesamte optische Übertragungssystem bedeutet dies, daß jeder Endstelle, die interaktive Dienste nutzen möchte, die gleiche ausgewählte Trägerfrequenz zugeordnet ist.As an alternative to frequency division multiplexing, optical Transmission system the time-division multiplex method are used. For the entire optical transmission system, this means that the same for every terminal that wants to use interactive services selected carrier frequency is assigned.

Es ist aber auch möglich, daß in dem optischen Übertragungssystem eine Kombination aus dem Frequenzmultiplexverfahren und dem Zeitmultiplexverfahren zur Anwendung kommt.But it is also possible that in the optical transmission system a combination of frequency division multiplexing and the Time division multiplexing is used.

Der mit dem Trägerfrequenzgenerator 16 verbundene Modulator 12 moduliert das sinusförmige Signal mit einem dem Modulator 12 zuführbaren Nachrichtensignal N, woraus ein Steuersignal C entsteht. Durch dieses Steuersignal C wird der Reflexionsmodulator 11 gesteuert. Das durch den Reflexionsmodulator 11 reflektierte Signallicht wird dadurch gemäß dem Steuersignal moduliert. Die Modulationseinrichtung 10 hat demnach die Aufgabe, aus dem empfangenen Signallicht ein für die in der Zentrale 1 vorhandene Photodiode 4 bestimmtes Aufwärtssignal zu erzeugen.The modulator 12 connected to the carrier frequency generator 16 modulates the sinusoidal signal with a message signal N which can be supplied to the modulator 12 , from which a control signal C arises. The reflection modulator 11 is controlled by this control signal C. The signal light reflected by the reflection modulator 11 is thereby modulated in accordance with the control signal. The modulation device 10 therefore has the task of generating an upward signal intended for the photodiode 4 present in the control center 1 from the received signal light.

In Fig. 1 sind drei Pfeile eingezeichnet, die auf unterschiedliche Stellen in der Zentrale 1 zeigen; dadurch soll angedeutet werden, daß dort eines von drei mit Sx1(ν), Sx2(ν), Sx3(f) bezeichneten Leistungsdichtespektren, im folgenden als Spektren bezeichnet, vorkommt. Durch einen Index x (x = 2, 3) wird auf Fig. 2 und Fig. 3 Bezug genommen. Der Pfeil für das Spektrum Sx1(ν) zeigt auf den Lichtwellenleiter 6, der den Laser 2 mit dem optischen Filter 3 verbindet. Der Pfeil für das Spektrum Sx2(ν) zeigt auf einen Ausgang des optischen Filters 3, der mit dem Koppler 7 verbunden ist. Der Pfeil für das Spektrum Sx3(f) zeigt auf einen Ausgang der Photodiode, an dem ein elektrisches Signal austritt.In Fig. 1 three arrows are drawn, which point to different locations in the control center 1 ; this is intended to indicate that one of three power density spectra designated S x1 (ν), S x2 (ν), S x3 (f), hereinafter referred to as spectra, occurs there. By an index x (x = 2, 3) 3 Reference is made to FIG. 2 and FIG. Withdrawn. The arrow for the spectrum S x1 (ν) points to the optical waveguide 6 , which connects the laser 2 to the optical filter 3 . The arrow for the spectrum S x2 (ν) points to an output of the optical filter 3 , which is connected to the coupler 7 . The arrow for the spectrum S x3 (f) points to an output of the photodiode at which an electrical signal emerges.

In Fig. 2 sind die bereits genannten Spektren S₂₁(ν), S₂₂(ν), S₂₃(f) (x = 2) in logarithmischer und die Übertragungsfunktion HF(ν) des optischen Filters 3 in linearer Darstellung gezeigt: Bei den Spektren S₂₁(ν), S₂₂(ν) ist jeweils die optische Leistungsdichte als Funktion der optischen Frequenz ν gezeigt; bei dem Spektrum S₂₃(f) ist die elektrische Leistungsdichte als Funktion der elektrischen Frequenz f gezeigt. In Fig. 2 und in Fig. 3 ist jeweils als Multiplexverfahren das Frequenzmultiplexverfahren gezeigt.In Fig. 2, the spectra already mentioned S₂₁ (ν), S₂₂ (ν), S₂₃ (f) (x = 2) in logarithmic and the transfer function H F (ν) of the optical filter 3 are shown in a linear representation: In the spectra S₂₁ (ν), S₂₂ (ν) each shows the optical power density as a function of the optical frequency ν; the spectrum S₂₃ (f) shows the electrical power density as a function of the electrical frequency f. In FIG. 2 and FIG. 3 is shown in each case as a multiplex method, the frequency division multiplexing method.

Die Übertragungsfunktion HF(ν) des optischen Filters 3 hat einen sinusförmigen Verlauf mit regelmäßigen Nullstellen im Abstand von z. B. 50 MHz.The transfer function H F (ν) of the optical filter 3 has a sinusoidal shape with regular zeros at a distance of z. B. 50 MHz.

Ein Multimode-Laser sendet beispielsweise Licht aus, das aus mehreren Einzelmoden besteht. Das Spektrum S₂₁(ν), das in Fig. 2 aus zwei eingezeichneten Einzelmoden besteht, ist nur ein Teil des gesamten Spektrums, das von einem Multimode-Laser aussendetes Licht hat. Jeder Einzelmodus hat z. B. eine Halbwertsbreite von 10 GHz. Das optische Filter 3 mit der Übertragungsfunktion HF(ν) verändert das ihm zugeführte optische Signal mit dem Spektrum S₂₁(ν) so, daß das aus dem optischen Filter 3 austretende optische Signal das Spektrum S₂₂(ν) hat. Charakteristisch für dieses Spektrum S₂₂(ν) ist, daß innerhalb eines jeden Einzelmodus Minima (Nullstellen) und Maxima auftreten, die den vom optischen Filter 3 vorgegebenen regelmäßigen Abstand von z. B. 50 MHz haben. A multimode laser, for example, emits light that consists of several individual modes. The spectrum S₂₁ (ν), which consists of two individual modes shown in Fig. 2, is only a part of the entire spectrum that has light emitted by a multimode laser. Each individual mode has z. B. a half-width of 10 GHz. The optical filter 3 with the transfer function H F (ν) changes the optical signal supplied to it with the spectrum S₂₁ (ν) so that the optical signal emerging from the optical filter 3 has the spectrum S₂₂ (ν). Characteristic of this spectrum S₂₂ (ν) is that within each individual mode minima (zeros) and maxima occur, which the predetermined distance from the optical filter 3 of z. B. have 50 MHz.

Im folgenden wird erläutert, wie in der in Fig. 1 gezeigten Zentrale 1 ein elektrisches Signal entsteht, das das in Fig. 2 gezeigte Spektrum S₂₃(f) hat. Das von der Zentrale 1 ausgesendete optische Signal unterliegt im Lichtwellenleiternetz 8 unterschiedlichen Streumechanismen, vor allem der in optischen Systemen auftretenden Rayleigh-Streuung, die z. B. in dem Buch "Systemgrundlagen und Meßtechnik in der optischen Übertragungstechnik" von W. Bludau et al, Teubner Studienskripten, 105: Angewandte Physik, Elektrotechnik, Stuttgart 1985, Kapitel 2.2.3, Seiten 82 bis 89 erläutert ist. Diese Rayleigh-Streuung verursacht im Lichtwellenleiternetz 8 Streulicht, das sich entgegen der eigentlichen Ausbreitungsrichtung des optischen Signals ausbreitet. Durch den Koppler 7 wird auch dieses Streulicht ausgekoppelt und zur Photodiode 4 geführt. Auf der Photodiode 4 überlagern sich somit das Streulicht des zu den Endstellen 9, 13 gesendeten optischen Signals, das an nahen und fernen Orten des Lichtwellenleiternetzes entsteht, und die von den Endstellen 9, 13 kommenden Aufwärtssignale. Das Streulicht des optischen Signals und die Aufwärtssignale haben die gleiche Wellenlänge, da im optischen Übertragungssystem nur der Laser 2 vorhanden ist.The following explains, as in the embodiment shown in Fig. 1 center 1, an electric signal is produced that has the spectrum S₂₃ (f) shown in Fig. 2. The optical signal emitted by the control center 1 is subject to different scattering mechanisms in the optical waveguide network 8 , in particular the Rayleigh scattering that occurs in optical systems. B. in the book "System basics and measurement technology in optical transmission technology" by W. Bludau et al, Teubner Studienskripten, 105: Applied Physics, Electrical Engineering, Stuttgart 1985, Chapter 2.2.3, pages 82 to 89 is explained. This Rayleigh scattering causes stray light 8 in the optical waveguide network, which propagates against the actual direction of propagation of the optical signal. This stray light is also coupled out through the coupler 7 and guided to the photodiode 4 . The scattered light of the optical signal sent to the end points 9 , 13 , which arises at near and distant locations of the optical waveguide network, and the upward signals coming from the end points 9 , 13 are thus superimposed on the photodiode 4 . The stray light of the optical signal and the upward signals have the same wavelength, since only the laser 2 is present in the optical transmission system.

Im Spektrum S₂₃(f) sind drei Teilspektren K₂₁(f), K₂(f) und K₃(f) eingezeichnet. Das Teilspektrum K₂₁(f) ist das elektrische Spektrum des "Störsignals", das aus der Faltung der Spektren des "nahen" und "fernen" durch Streuung reflektierten optischen Signals hervorgeht. Hat, wie im hier beschriebenen Fall, das Spektrum S₂₂(ν) eine regelmäßige Kammstruktur, so hat auch das daraus entstehende Teilspektrum K₂₁(f) eine vergleichbare regelmäßige Kammstruktur. Das bedeutet, daß im elektrischen Signal "Lücken", d. h. Frequenzbereiche mit sehr geringer Rauchleistungsdichte auftreten. In Fig. 2 liegen diese Lücken in den Bereichen um 25 MHz, 75 MHz und 125 MHz. Beträgt die der Endstelle 9 zugeordnete Trägerfrequenz f₉ 25 MHz, tritt im Spektrum S₂₃(f) das Spektrum des Aufwärtssignals der Endstelle 9 im Frequenzbereich um 25 MHz auf; dieses Teilspektrum K₂(f) ist durch ein schraffiertes Dreieck angedeutet. Ist die der Endstelle 13 zugeordnete Trägerfrequenz f₁₃ 75 MHz, tritt im Spektrum S₃₃(f) das Spektrum des Aufwärtssignals der Endstelle 13 im Frequenzbereich um 75 MHz auf, dieses Teilspektrum K₃(f) ist ebenfalls durch ein schraffiertes Dreieck angedeutet. Da die optischen Eigenschaften des optischen Filters 3 bekannt sind, können die Trägerfrequenzen f₉, f₁₃ im voraus bewußt so gewählt werden, daß die Aufwärtssignale einen Frequenzbereich belegen, in dem die Rauschleistungsdichte sehr gering ist.In the spectrum S₂₃ (f) three sub-spectra K₂₁ (f), K₂ (f) and K₃ (f) are shown. The sub-spectrum K₂₁ (f) is the electrical spectrum of the "interference signal" which results from the convolution of the spectra of the "near" and "far" optical signals reflected by scattering. Has, as in the case described here, the spectrum S₂₂ (ν) a regular comb structure, the resulting sub-spectrum K₂₁ (f) has a comparable regular comb structure. This means that there are "gaps" in the electrical signal, ie frequency ranges with very low smoke power density. In Fig. 2, these gaps are in the 25 MHz, 75 MHz and 125 MHz ranges. Is the carrier frequency assigned to the terminal 9 f₉ 25 MHz, occurs in the spectrum S₂₃ (f) the spectrum of the upward signal of the terminal 9 in the frequency range around 25 MHz; this sub-spectrum K₂ (f) is indicated by a hatched triangle. If the end point 13 assigned carrier frequency f₁₃ 75 MHz, occurs in the spectrum S₃₃ (f), the spectrum of the upward signal of the terminal 13 in the frequency range around 75 MHz, this sub-spectrum K₃ (f) is also indicated by a hatched triangle. Since the optical properties of the optical filter 3 are known, the carrier frequencies f₉, f₁₃ can be chosen in advance in such a way that the upward signals occupy a frequency range in which the noise power density is very low.

In Fig. 3 sind die Spektren S₃₁(ν), S₃₂(ν), S₃₃(f) (x = 3) in logarithmischer und die Übertragungsfunktion HF(ν) des optischen Filters 3 in linearer Darstellung gezeigt: Bei den Spektren S₃₁(ν), S₃₂(ν) ist jeweils die optische Leistungsdichte als Funktion der optischen Frequenz ν gezeigt; bei dem Spektrum S₃₃(f) ist die elektrische Leistungsdichte als Funktion der elektrischen Frequenz f gezeigt.In Fig. 3, the spectra S₃₁ (ν), S₃₂ (ν), S₃₃ (f) (x = 3) in logarithmic and the transfer function H F (ν) of the optical filter 3 are shown in a linear representation: In the spectra S₃₁ ( ν), S₃₂ (ν) each shows the optical power density as a function of the optical frequency ν; the spectrum S₃₃ (f) shows the electrical power density as a function of the electrical frequency f.

Die Übertragungsfunktion HF(ν) hat wie in Fig. 2 einen sinusförmigen Verlauf mit regelmäßigen Nullstellen im Abstand von z. B. 50 MHz.The transfer function H F (ν) has, as in FIG. 2, a sinusoidal curve with regular zeros at a distance of z. B. 50 MHz.

Im Unterschied zu Fig. 2 ist das Spektrum eines Monomode-Lasers gezeigt. Das Spektrum S₃₁(ν) besteht nur aus einem einzigen Einzelmodus, der eine Halbwertsbreite von 2 MHz hat, wie sie z. B. ein DFB Laser haben kann. Das optische Filter 3 mit der Übertragungsfunktion HF(ν) verändert das ihm zugeführte optische Signal mit dem Spektrum S₃₁(ν) so, daß das aus dem optischen Filter 3 austretende optische Signal das Spektrum S₃₂(ν) hat. Im Spektrum S₃₂(ν) treten Minima (Nullstellen) und Maxima auf, die den vom optischen Filter 3 vorgegebenen regelmäßigen Abstand von z. B. 50 MHz haben. In contrast to FIG. 2, the spectrum of a single-mode laser is shown. The spectrum S₃₁ (ν) consists only of a single mode, which has a half-width of 2 MHz, as z. B. can have a DFB laser. The optical filter 3 with the transfer function H F (ν) changes the optical signal supplied to it with the spectrum S₃₁ (ν) so that the optical signal emerging from the optical filter 3 has the spectrum S₃₂ (ν). In the spectrum S₃₂ (ν) occur minima (zeros) and maxima that the predetermined by the optical filter 3 regular distance of z. B. have 50 MHz.

Das Spektrum S₃₃(f) besteht ebenfalls aus drei Teilspektren K₃₁(f), K₂(f) und K₃(f). Diese Teilspektren K₃₁(f), K₂(f) und K₃(f) entstehen auf die gleiche Weise wie die bereits in Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Teilspektren K₂₁(f), K₂(f) und K₃(f).The spectrum S₃₃ (f) also consists of three sub-spectra K₃₁ (f), K₂ (f) and K₃ (f). These sub-spectra K₃₁ (f), K₂ (f) and K₃ (f) arise in the same way as the sub-spectra K₂₁ (f), K₂ (f) and K₃ (f) already described in connection with FIG .

Mit Hilfe von Fig. 2 und Fig. 3 wird deutlich, daß in den genannten "Lücken" das Signal-Rauschleistungsverhältnis deutlich, z. B. um 50 dB verbessert ist. Dies wird dadurch erreicht, daß dem gesamten Emissionsspektrum des Lasers 2 durch das optische Filter 3 Minima und Maxima aufgeprägt werden.With the help of Fig. 2 and Fig. 3 it is clear that in the "gaps" mentioned the signal-to-noise ratio, e.g. B. is improved by 50 dB. This is achieved in that the entire emission spectrum of the laser 2 is impressed by the optical filter 3 minima and maxima.

Claims (7)

1. Optisches Übertragungssystem, bei dem eine Zentrale (1) durch ein Lichtwellenleiternetz (8) mit mindestens einer Endstelle (9, 13) verbunden ist, bei dem die Zentrale (1) eine Lichtquelle (2), einen optoelektrischen Wandler (4) und Koppelmittel (7) hat, die von der Lichtquelle (2) ausgesendendes Licht in das Lichtwellenleiternetz (8) einkoppeln und zu empfangendes Licht aus dem Lichtwellenleiternetz (8) auskoppeln und dem optoelektrischen Wandler (4) zuführen, und bei dem die mindestens eine Endstelle (9, 13) eine Einrichtung (10) hat, um aus dem empfangenen Licht ein für den in der Zentrale (1) vorhandenen optoelektrischen Wandler (4) bestimmtes Aufwärtssignal zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zentrale (1) ein zwischen der Lichtquelle (2) und den Koppelmitteln (7) angeordnetes optisches Filter (3) vorhanden ist, dem das von der Lichtquelle (2) ausgesendete Licht zuführbar ist, daß das optische Filter (3) die Eigenschaft hat, im Spektrum des ausgesendeten Lichts Minima und Maxima zu erzeugen, und daß das in der Einrichtung (10) der mindestens einen Endstelle (9, 13) erzeugte Aufwärtssignal eine ausgewählte Trägerfrequenz (f₉, f₁₃) hat. 1. Optical transmission system in which a center ( 1 ) is connected by an optical waveguide network ( 8 ) to at least one terminal ( 9 , 13 ), in which the center ( 1 ) has a light source ( 2 ), an opto-electrical converter ( 4 ) and Coupling means ( 7 ) which couple light emitting from the light source ( 2 ) into the optical waveguide network ( 8 ) and couple out light to be received from the optical waveguide network ( 8 ) and feed it to the optoelectric converter ( 4 ), and in which the at least one end point ( 9 , 13 ) has a device ( 10 ) for generating an upward signal for the optoelectric converter ( 4 ) present in the control center ( 1 ) from the received light, characterized in that in the control center ( 1 ) there is a between the light source ( 2 ) and the coupling means ( 7 ) arranged optical filter ( 3 ) to which the light emitted by the light source ( 2 ) can be supplied, that the optical filter ( 3 ) has the property ft has to generate minima and maxima in the spectrum of the emitted light, and that the upward signal generated in the device ( 10 ) of the at least one terminal ( 9 , 13 ) has a selected carrier frequency (f₉, f₁₃). 2. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 1, bei dem das optische Filter (3) ein auf optischer Interferenz beruhendes Filter ist.2. Optical transmission system according to claim 1, wherein the optical filter ( 3 ) is a filter based on optical interference. 3. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 2, bei dem das optische Filter (3) ein Mach-Zehnder Filter ist.3. Optical transmission system according to claim 2, wherein the optical filter ( 3 ) is a Mach-Zehnder filter. 4. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder 3, bei dem die in der mindestens einen Endstelle (9, 13) vorhandene Einrichtung (10) einen Reflexionsmodulator (11), einen Trägerfrequenzgenerator (16) und einen Modulator (12) hat, bei dem dem Modulator (12) ein vom Trägerfrequenzgenerator (16) erzeugtes sinusförmiges Signal und ein Nachrichtensignal zuführbar sind, bei dem der Modulator (12) aus dem sinusförmigen Signal und dem Nachrichtensignal ein Steuersignal für den Reflexionsmodulator (11) erzeugt, und bei dem der Reflexionsmodulator (11) das von der Zentrale (1) ausgesendete Licht mit dem Steuersignal moduliert, um dadurch das Aufwärtssignal zu erzeugen.4. Optical transmission system according to claim 1 or 3, wherein the in the at least one terminal ( 9 , 13 ) existing device ( 10 ) has a reflection modulator ( 11 ), a carrier frequency generator ( 16 ) and a modulator ( 12 ), in which modulator a signal generated from the carrier frequency generator (16) sinusoidal signal and (12) a message signal can be fed, wherein the modulator (12) from the sinusoidal signal and the message signal to generate a control signal for the reflection modulator (11), and wherein the reflection modulator (11 ) modulates the light emitted from the center ( 1 ) with the control signal, thereby generating the upward signal. 5. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 4, bei dem mehrere Endstellen (9, 13) vorhanden sind und jede der in den Endstellen (9, 13) vorhandenen Einrichtungen (10) das Aufwärtssignal mit einer anderen ausgewählten Trägerfrequenz (f₉, f₁₃) aussendet, so daß die Aufwärtssignale im Frequenzmultiplexverfahren zur Zentrale (1) übertragen werden.5. Optical transmission system according to claim 4, in which a plurality of terminals ( 9 , 13 ) are present and each of the terminals ( 9 , 13 ) provided ( 10 ) transmits the upward signal with a different selected carrier frequency (f₉, f₁₃), so that the upward signals are transmitted in frequency division multiplexing to the control center ( 1 ). 6. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 4, bei dem mehrere Endstellen (9, 13) vorhanden sind und jede der in den Endstellen (9, 13) vorhandenen Einrichtungen (10) das Aufwärtssignal mit der gleichen ausgewählten Trägerfrequenz (f₉, f₁₃) aussendet, und bei dem die Aufwärtssignale im Zeitmultiplexverfahren zur Zentrale (1) übertragen werden. 6. An optical transmission system according to claim 4, in which a plurality of terminals ( 9 , 13 ) are present and each of the devices ( 10 ) present in the terminals ( 9 , 13 ) transmits the upward signal with the same selected carrier frequency (f₉, f₁₃), and in which the upward signals are transmitted to the center ( 1 ) in time-division multiplexing. 7. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 4, bei dem mehrere Endstellen (9, 13) vorhanden sind und jede der in den Endstellen (9, 13) vorhandenen Einrichtungen (10) das Aufwärtssignal mit einer ausgewählten Trägerfrequenz (f₉, f₁₃) aussendet, und bei dem die Aufwärtssignale aus einer Kombination aus Zeitmultiplex- und Frequenzmultiplexverfahren zur Zentrale (1) übertragen werden.7. Optical transmission system according to claim 4, in which a plurality of terminals ( 9 , 13 ) are present and each of the terminals ( 9 , 13 ) present means ( 10 ) transmits the upward signal at a selected carrier frequency (f₉, f₁₃), and at which the upward signals are transmitted from a combination of time division multiplex and frequency division multiplex methods to the control center ( 1 ).
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