DE19617956A1 - Optischer Sender - Google Patents
Optischer SenderInfo
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- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2537—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to scattering processes, e.g. Raman or Brillouin scattering
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Description
Die Erfindung geht aus von einem optischen Sender nach der
Gattung des unabhängigen Anspruchs. Aus der EP 0 584 647 A1
sind zwei Methoden bekannt, die Amplitude des vom Laser
eines optischen Senders ausgestrahlten Trägers mit einem
Nutzsignal (N) zu modulieren. Bei der ersten Methode, der
direkten Modulation, wird der elektrische Eingang des
Lasers mit dem Nutzsignal moduliert. Dies führt neben der
erwünschten Amplitudenmodulation zu einer unerwünschten
zusätzlichen Frequenzmodulation, welche vom Nutzsignal
abhängt. Diese Frequenzmodulation limitiert bei
Standardeinmodenfasern die nutzbare Bandbreite. Diesen
Dispersionseffekt in Folge der parasitären
Frequenzmodulation umgeht eine zweite Methode, die sog.
indirekte Modulation mittels eines optischen
Intensitätsmodulators, welcher sich - gegebenenfalls über
eine Übertragungsstrecke - an den Laser anschließt.
Andererseits jedoch tritt bei Benutzung indirekter
Modulation schon bei zu übertragenden Leistungen von etwa 10
Milliwatt Brillouin-Rückstreuung in der sich an den
optischen Sender anschließenden optischen Faser der
Übertragungsstrecke auf. Nach EP-0 584 647 A1 werden die
Nachteile beider Modulationsarten umgangen, indem der vom
Laser emittierte Träger (T) indirekt mit einem Nutzsignal
(N) und der Lasereingang zusätzlich schwach mit einem
Verwischungssignal (V) moduliert wird. Die Modulation mit
dem Verwischungssignal (V) wird Dithering genannt.
Typischerweise liegt die Frequenz des
Verwischungssignals (V) im Bereich zwischen 10 und 100 kHz.
Dieses Dithering muß schon beim Entwurf des Lasersenders
konstruktiv vorgesehen werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil,
daß die Modulation mit dem Verwischungssignal (V) völlig
getrennt von den elektrischen Zuleitungen des Lasers
erfolgt. Die elektrischen Zuleitungen (Pumpleitungen) können
daher Stabilisierungsregelungen vorbehalten bleiben. Als
weiterer Vorteil ist zu sehen, daß diese Modulationsart auch
in einem bereits realisierten Sender noch nachträglich
implementiert werden kann.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und
Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen
Senders möglich.
Es ist vorteilhaft, den Laser schalleitend mit einem
Piezowandler zu verbinden, da diese Art der mechanischen
Anregung einfach und preiswert zu realisieren ist.
Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, einen Lichtleiter
zur mechanischen Modulation heranzuziehen, da diese Art der
Modulation mit dem Verwischungssignal (V) auch dann möglich
ist, wenn der Laser nicht ohne Weiteres zugänglich ist, oder
wenn die Modulation mit dem Verwischungssignal räumlich
getrennt vom Laser erfolgen soll.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, die Faser periodisch
zu recken, indem sie auf einen Zylinder mit expandierbarem
Durchmesser gewickelt wird, da die so realisierte
Modulationseinheit relativ platzsparend realisiert werden
kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild für einen optischen Sender,
wobei die mechanische Modulation auf den Laser einwirkt,
Fig. 2 und 3 technische Realisierungsbeispiele für die
Piezomodulation eines Halbleiterlasers und
Fig. 4 ein Blockschaltbild für einen optischen Sender,
wobei die mechanische Modulation auf die Übertragungsstrecke
einwirkt,
Fig. 5 ein Realisierungsbeispiel für das Aufbringen eines
Verwischungssignals (V) in der optischen Faser.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Hierbei bezeichnet 1 einen Halbleiterlaser (HL), 2 die
mechanische Einbringung eines Verwischungssignals (V), 3 die
elektrischen Anschlüsse des Lasers. Diese Anschlüsse werden
zum elektrischen Ansteuern sowie zur Stabilitätsregelung
benutzt. Der HL ist über eine Lichtleiterstrecke 4 mit einem
optischen Modulator 5 verbunden. Ein zweiter Lichtleiter 6
führt vom optischen Modulator 5 zum Ausgang 7 des optischen
Senders. Teile 1, 3, 4, 5, 6, 7 bilden zusammen den optischen
Sender. Für praktische Anwendungen wird sich an den
Ausgang 7 die Übertragungsstrecke anschließen.
Die in Fig. 1 schematisch gezeigte mechanische Modulation
des Lasers wird nun in den Fig. 2 und 3 konkretisiert,
wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile wie in Fig. 1
kennzeichnen. Fig. 2 und 3 zeigen besonders vorteilhafte
Weisen, die mechanische Modulation des Lasers vorzunehmen.
Hierbei befindet sich ein Piezoelement 2 entweder direkt auf
dem HL 1 (siehe Fig. 2) oder auf der Unterseite eines
Trägersubstrats 10 (siehe Fig. 3), auf welchem der optische
Sender aufgebaut ist.
Der Piezowandler 11 regt den HL 1 zu mechanischen
Schwingungen an. Dies führt zu einer leichten periodischen
Änderung der Laserfrequenz. Hierbei ist schon die räumliche
Nähe des Piezowandlers 11 zum HL 1 hinreichend, wie Fig. 3
illustriert. Es muß jedoch gewährleistet sein, daß die
mechanischen Schwingungen zum Laser geleitet werden. Die
mechanische Amplitude und die damit einhergehende Modulation
der Laserfrequenz muß nun so gewählt werden, daß die
Brillouin-Rückstreuung reduziert wird, jedoch gleichzeitig
störende Dispersionseffekte durch parasitäre
Frequenzmodulation nicht ins Gewicht fallen.
Der auf diese Weise mechanisch geditherte Träger (T) wird
anschließend (siehe Fig. 1) über die Lichtleiterstrecke 4
zu dem optischen Modulator 5 geleitet, wo er mit dem
Nutzsignal (N) moduliert wird. Über den zweiten Lichtleiter
6 wird der mit dem Verwischungssignal (V) und mit dem
Nutzsignal (N) modulierte Träger am Ausgang 7 zur Verfügung
gestellt.
Ein weiteres, vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeigt
Fig. 4. Hierbei kennzeichnet 1 den Halbleiterlaser (HL), 3
die elektrischen Anschlüsse des Lasers. Der HL 1 ist über
eine Lichtleiterstrecke 4 mit dem optischen Modulator 5
verbunden. Ein zweiter Lichtleiter 13 führt vom optischen
Modulator 5 zum Ausgang des optischen Senders 7. 20
bezeichnet die mechanische Einbringung der Modulation mit
dem Verwischungssignal auf einem Segment des Lichtleiters
13. In Fig. 5 ist diese Modulationseinrichtung im Detail
gezeigt. Ein Teil des Lichtleiters 13 ist um einen
Zylinder 14 gewickelt. Der Zylinder 14 weist einen axialen
Schlitz auf. In diesen axialen Schlitz ist ein
Piezomodulator 15 eingefügt.
Die Schwingungen des Piezomodulators 15 führen zu einer
periodischen Änderung des Durchmessers des Zylinders 14 und
somit zu einer periodischen Längenveränderung der
Faserstrecke 13. Diese Längenänderung bewirkt eine
geringfügige Laufzeitveränderung des Lichts als Funktion der
Zeit. Hierdurch wird erreicht, daß das am Ausgang der Faser
13 anliegende Signal gegenüber dem am Eingang der Faser 13
anliegenden Signal phasenmoduliert ist. Diese
Phasenmodulation bewirkt das zur Verhinderung der
Brillouinstreuung notwendige Dithering.
Diese Anordnung kann sowohl zwischen Modulator 5 und Ausgang
7 des Senders, als auch zwischen HL 1 und Modulator 5
realisiert werden. Sollten beide Strecken unzugänglich sein,
ist es auch denkbar, die oben beschriebene Anordnung zur
Durchführung der Modulation in einem außerhalb des Senders
liegenden Segment des Übertragungsweges zu installieren.
Die direkte mechanische Modulation des Lasers mit dem
Verwischungssignal kann statt auf elektroakustischem Wege
auch auf thermomechanischem Wege erfolgen. Hierbei macht man
sich geringfügige Frequenzänderungen durch thermisch
induzierte Ausdehnung oder Kontraktion zunutze. Die hierfür
notwendigen Temperaturänderungen können dem Laser durch die
ohnehin vorhandene Temperaturregulierung aufgeprägt werden
oder auch alternativ über eine separat zu installierende
Widerstands- oder Peltierheizung. Die Durchführbarkeit
dieses Weges hängt von der thermischen Masse des Senders und
der thermischen Ankopplung an die Umgebung ab. Ebenso stehen
alternative Wege zur Frequenz-, Phasen- oder
Amplitudenmodulation in der Faser offen.
Die Modulation mit dem Verwischungssignal (V) bewirkt eine
geringe und kontrollierte Variation in der Phase oder der
Frequenz. Da es sich bei der Brillouin-Rückstreuung um
einen stimulierten Prozeß mit starrem Phasenzusammenhang
handelt, wird sie schon durch relativ geringe Störungen
dieser Art unterdrückt. Die Erfindung erlaubt es, sich
diesen Effekt zunutze zu machen, ohne in schon bestehende
Lasermodule einzugreifen, im letzten Anwendungsbeispiel
sogar, ohne über die Möglichkeit zum physischen Zugriff auf
dasselbe zu verfügen.
Claims (6)
1. Optischer Sender für ein Nachrichtenübertragungssystem
bei welchem der von einem Laser erzeugte Träger mit einem
Verwischungssignal V und einem Nutzsignal N moduliert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation mit dem
Verwischungssignal mechanisch erfolgt.
2. Optischer Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Modulation mit dem Verwischungssignal direkt im
Laser erzeugbar ist.
3. Optischer Sender nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Piezowandler schalleitend mit dem Laser verbunden
ist.
4. Optischer Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Trägersignal auf mindestens einem Teil der
Übertragungsstrecke mit dem Verwischungssignal V modulierbar
ist.
5. Optischer Sender nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil der Übertragungsstrecke mit Lichtleitern
realisiert ist, wobei die Modulation durch Änderungen
mindestens einer seiner Abmessungen seiner Topologie, seiner
Dichte, seiner Homogenität und/oder seiner optischen
Eigenschaften erzielbar ist.
6. Optischer Sender nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Phasenmodulation des Sendersignals durch
Längenänderungen eines Lichtleiters bewirkt wird, welcher um
einen piezoelektrisch expandierbaren Zylinder gewickelt ist.
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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DE1996117956 DE19617956A1 (de) | 1996-05-04 | 1996-05-04 | Optischer Sender |
Publications (1)
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WO (1) | WO1997042722A1 (de) |
Families Citing this family (1)
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1996
- 1996-05-04 DE DE1996117956 patent/DE19617956A1/de not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-03-25 WO PCT/DE1997/000601 patent/WO1997042722A1/de active Application Filing
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Also Published As
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WO1997042722A1 (de) | 1997-11-13 |
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