DE19617956A1

DE19617956A1 - Optischer Sender

Info

Publication number: DE19617956A1
Application number: DE1996117956
Authority: DE
Inventors: Friedrich-Christian Di Tischer; Ernst Ing Grad Kremers; Roland Dipl Ing Himmler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-05-04
Filing date: 1996-05-04
Publication date: 1997-11-13
Also published as: WO1997042722A1

Description

Stand der Technik

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.

Vorteile der Erfindung

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.

Zeichnung

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.

Beschreibung der Erfindung

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

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.