DE2107556A1 - Elektro optische Demultiplexier anordnung - Google Patents

Description

Elektro-optische Demultiplexieranordnung

Die Erfindung bezieht sich auf elektro-optische Systeme mit verschachtelter spektraler Multiplex!erung und insbesondere auf Demultiplexieranordnungen, die ein optisches Gerät mit doppelter Beugung enthalten, das mit einem Filter mit parallelen Spalten ausgestattet ist. Die "Verwendung eines Spaltengitters zur Übertragung des. Teils des verschachtelten Spektrums, der einem der raultiplexierten elektrischen Signale entspricht, läßt ein Hauptbild des gewählten Signals entstehen, ;zu dem sich Sekundärbilder hinzufügen, die auf das Hau pt bild tibergreifen können. Zur Abschwächung dieses Nachteils kann man ein Filter verwenden, bei dem die Spalte einen in Abhängigkeit von ihrem Rang veränderlichen Abstand haben, doch ermöglicht diese lösung nicht die vollständige Beseitigung der Sekundärbilder, denn das von dem Filter übertragene Spektrum behält seinen unstetigen Charakter bei·

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer elektrooptischen Anordnung, welche in der Lage ist, die spektrale Deeultiplexierung durchzuführen, d.h. die umgekehrte Operation zu der verschachtelten eptktralen Multiplexierung

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BAD ORIGINAL

von N elektrischen Signalen.

Die elektro-optische Demultiplexieranordnung für spektrale Multiplexübertragung nach der Erfindung enthält eine ein Lichtbündel aussendende monochromatische Lichtquelle, einen elektro-optischen Modulator, der so angeordnet ist, daß er das Lichtbündel mit Hilfe des sich aus der Hultiplexierung der Signale ergebenden zusammengesetzten Signals moduliert, zwei stigmatische Beugungsvorrichtungen, zwischen denen ein optisches Filter angeordnet ist, und eine photpelektrische Anordnung, die so angeordnet ist, daß sie die aus der zweiten stigmatischen Beugungsvorrichtung austretende Strahlung empfängt, und sie ist dadurch gekennzeichnet, daß das optische Filter eine Anzahl von parallelen Spalten aufweist, und daß optische Verbreiterungssysteme derart vor den Spalten angeordnet sind, daß sie vergrößerte Bilder der Spalte auf eine zu diesen parallele Ebene projizieren.

Sie Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig.1 die schematische Sarstellung einer elektro-optischen Demultiplexieranordnung bekannter Art,

Fig.2 die dem Frequenaspektrum eines Signals entsprechende Lichtamplitudenverteilung bei der Demultiplexieranordnung von ?ig.1,

Fig.3 die entsprechende Lichtaroplitudenverteilung bei tier trfiaaungsgeeäßen Demultiplixieranofdnung ,

Fig«4 das Schema der spektralen Deemltiplexieran Ordnung nach der Erfindung,

Fig.5 eine Ausführungsform des optischen Filters bei der Bemultiplexieranordnung von Fig.4 und

Fig.6 eine andere Ausführungsform des optischen Filters bei der Bemultiplexieranordnung von Fig.4.

Fig.1 zeigt das Schema einer elektro-optischen spektralen Demultiplexieranordnung bekannter Art. Sie enthält zwei Linsen 3 und 5_t die zentrisch zu einer optischen Achse I-P angeordnet sind, einen elektro-optischen Modulator 1,2,

der ein kohärentes Lichtbündel L und ein Modulations- I

signal S_M empfängt, ein mit parallelen Spalten versehenes optisches Filter 4 und einen ein demultiplexiertes Signal S_R abgebenden photoelektrischen Wandler 6.

Bas dem elektro-optischen Modulator zugeführte Signal S^ erregt mit Hilfe eines elektronechanischen Wandlers 2 eine fortschreitende Schwingungstelle in einer Platte

Biese Welle ruft einen mechanischen Spannungszustand in der Platte 1 hervor. Bine der Platte 1 zugeordnete optische Phasenkontrastvorrichtung wandelt die eich aus dem Spannungszustand ergebenden Phaseηänderungen in entsprechende Änderungen der Lichtintensität um, die aus der Austrittsseite I~Xq des elektro-optischen Modulators austritt. Bie Linse 3* deren Brennpunkt O in der Filterebene ü liegt, beugt das aus dem Modulator 1, 2 austretende modulierte Lichtbündel und projiziert in diese Ebene U das Frequenzspektrum eines Abschnitts des Modulationssignals S^ . Das projizierte Spektrum ist ein verschachteltes Spektrum, das nebeneinanderliegende spektrale Abschnitte enthält, die zu den Frequenzspektren mehrerer verschiedener Signale f-(t), f₂ (t)... gehören. In Fig.2 sind durch schraffierte

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spektrale Abschnitte die Teile des Spektrums F₁ des Signals f^(t) dargestellt. Die in Fig.2 erscheinenden leeren Zwischenräume entsprechen den Stegen des Filters 4· Die die spektralen Abschnitte verbindende gestrichelte Linie stellt die Hüllkurve des Spektrums des Signals T₁Ct) dar. Zur Wiederherstellung des Signals f..(t) bedient man sich des unvollständigen Spektrums von Fig.2, aber die periodische Struktur dieses Spektrums hat die Bildung eines Hauptbildes des Signals f..(t) und von störenden Nebenbildern zur Folge.

Zur Verringerung dieses Nachteils ist erfindungsgemäß eine optische Vorrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe die in Fig.2 dargestellten leeren Zwischenräume durch Verbreiterung der über das Filter 4 übertragenen spektralen Abschnitte gefüllt werden können.

Fig.3 zeigt das Spektrum von Fig.2 , nachdem eine Verbreiterung seiner spektralen Abschnitte vorgenommen worden ist. Das Spektrum von Fig.3 hat eine Hüllkurve, die der gestrichelten Hüllkurve des vollständigen Spektrums des Signals f.j(t) vergleichbar ist. Ferner besitzt dieses verbreiterte Spektrum eine stetige Struktur, die es ermöglicht, durch eine Fourier-Transformation ein einziges Slid des Signals f..(t) zu erhalten.

In Fig«4 ist eine elektro-optische Demultiplexieranordnung nach der Erfindung schematisch dargestellt. Sie enthält einen elektro-optischen Modulator 1, der ein kohärentes Lichtbündel L und ein elektrisches Signal S^ empfängt. Eine Linse 3, deren Brennpunkte bei I und O liegen, bildet In der durch O gehenden Ebene U eine Verteilung von Lichtamplituden, die dem Frequenzspektruo des Signale Sjj entspricht. D^e von den Spalten des optischen Filters 4 übertragenen Teile dieses Spektraums

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werden von Linsensätzen 7, 9 empfangen, die an einem an der Rückseite des Filters 4 befestigten Träger angebracht sind. Jede Linse 7 bildet ein Zwischenbild A des entsprechenden Spaltes des Filters 4, und dieses Bild wird seinerseits von der Linse 9 in Fora eines vergrößerten und aufrechten Bildes in die Ebene U₁ projiziert, die parallel zu der Ebene ü liegt.

Die Kombination der Linsen 7 und 9 ist so gewählt, daß die vergrößerten Bilder der Spalte des Filters

in der Ebene U., aneinander stoßen« Man erhält daher I

in dieser Ebene U₁ ein Frequenzspektrum der in Fig.3 dargestellten Art. Die Linse 5, deren Brennpunkte in den Punkten O₁ und P liegen, nimmt das aus der Ebene U₁ austretende Licht auf und projiziert in die Ebene X^ eine Lichtverteilung, welche die Eigenschaften eines der in dem multiplexierten Signal S» enthaltenen Elementarsignale hat. Ein mit einem Auswahlspalt versehener photoelektrischer Detektor 6, der im Punkt P angeordnet ist, wandelt die aufgenommene Lichtstrahlung in ein demultiplexiertes elektrisches Signal S_R um.

In der Darstellung von Fig.4 sind die Spalte des "

Filters 4 senkrecht zu der Zeichenebene gerichtet, und das gleiche gilt für die Linsen 7 und 9, welche Zylinderlinseη sind, von denen nur der Querschnitt dargestellt ist. Das elektrische Signal S_R wird durch die Demultiplexierung umso besser in seiner ursprünglichen Form wiederhergestellt, je größer die Anzahl der Spalte des Filters und der Linsensysteme 7, 9 ist· In der Praxis wird das optische Filter 4 mit einer sehr viel größeren Zahl von Spalten ausgebildet, als in Fig.4 dargestellt ist. Auch ist es vorteilhaft,

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öle Linsen 7 und 9 in der in Fig·5 und 6 gezeigten Weise auszuführen.

Pig.5 zeigt einen Querschnitt durch das optische Filter und eine optische Verbreiterungsvorrichtung 10, die durch ein brechendes Material gebildet ist, dessen Oberseite und Unterseite geriffelt sind. Die geriffelten Flächen bilden eine folge von optischen Zylindersystemen, die den Linsen 7, 9 von Fig.4 analog sind. In Fig.5 ist zu erkennen, daß die von den Spalten des Filters 4 stammenden parallelen Lichtbündel zu einem einzigen parallelen Bündel verschmolzen werden,das in gleicher Weise wie in Fig,4 von der Linse 5 aufgenommen wird.

Die Verbreiterung der von dem optischen Filter 4 übertragenen Lichtbündel kann auch οit Hilfe von holographischen Linsen erfolgen. In Fig. 6 sind zwei übereinander!legende lichtdurchlässige Platten 11, 13 dargestellt. Die Platte 11 trägt auf ihrer Oberseite ein mit Spalten versehenes optisches Filter 4· Die Unterseite der Platte 11 ist mit holographischen Linsen 12 versehen, während die Unterseite der Platte gleichfalls holographische Linsen 14 trägt. Die Linsen und 14 bilden zusammen unterhalb jedes Spaltes des Filters 4 afokale optische Systeme, die in der Lage sind, die von dem Filter 4 übertragenen Lichtbündel zur Bildung eines einzigen Bündels zu verbreitern. Die holographischen Linsen 12 und 14 sind in an sich bekannter Weise gebildet. Es handelt sich dabei um holographische Linsen, die dadurch erhalten werden, daß auf einer photographischen Platte die Interferenzstreifen von zwei kohärenten monochromatischen Lichtkegeln aufgezeichnet werden, deren Spitzen zu beiden Seiten der Platte liegen. Es ist nicht notwendig, daß

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die Linsendes Verbreiterungssyste ms zylindrisch sind. Die Verwendung von holographischen Linsen ermöglicht eine einfache und genaue Ausrichtung des optischen Verbreiterungssystems in Bezug auf das eigentliche optische Filter,

Patentansprüche 109836/1372

Claims (1)

1. — 8 —

   Patentansprüche

   Elektro-optische Demultiplexieranordnung für spektrale Multiplexübertragung, mit einer ein Lichtbundel aussendenden monochromatischen Lichtquelle, einem elektro-optischen Modulator, der so angeordnet ist, daß er das Licht bündel mit dem zu demultiplexierenden Signal moduliert, zwei stigmatiseben Beugungsvorrichtungen, zwischen denen ein optisches Tilter angeordnet ist, und einer photoelektrischen Anordnung,die so angeordnet ist, daß sie die aus der zweiten stigmatischen Beübungsvorrichtung austretende Strahlung empfängt, dadurch gekennzeichnet,daß das optische Filter eine Anzahl von parallelen Spalten aufweist, und daß optische Verbreiterungssysteme derart vor den Spalten angeordnet sind, daß sie vergrößerte Slider der Spalte auf eine zu diesen parallele Ebene projizieren.

   2· Denultiplexieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vergrößerten Bilder aneinander stoßen.

   3. Bemultiplexieranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Ververbreiterungssysteme zwei vor jedem der Spalte liegende linsen enthalten, die ein vergrößertes aufrechtes

   Bild des Spaltes projizieren können.

   4. DemiiltiplexieranOrdnung nach Aspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen durch Riffelungen gebildet sind, die auf den parallelen flächen einer feet mit dem Filter verbundenen brechenden Platte angebracht sind.

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   5. Benmltiplexieraoordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen holographische Linsen sind, die auf zwei planparallelen Flächen wenigstens eines fest mit dem Filter verbundenen lichtdurchlässigen Trägers gebildet sind·

   6« Betnultiplexi er anordnung nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen Zylinderlinsen sind, bei denen die Mantellinien der gekrümmten Flächen parallel zu den Spalten verlaufen.

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