DE2506019A1 - Verfahren und anlage zur uebertragung zweidimensionaler information - Google Patents

Description

• j'

530-23.786Ρ 13. 2. 1975 ·

1. Rimily Pedorovich Avramenko, MOSKAU - UdSSR

2. Valentina Ivanovna Nikolaeva (Mikhailjuk), MOSKAU - UdSSR

3. Leonid Andreevich Orlov, MOSKAU - UdSSR

VERFAHREN UKD ANLAGE" ZUR ÜBERTRAGUNG " ZWSIDIMENSIONALER INK)RMATION

Die Erfindung bezieht sich auf die Optoelektronik und

- ein, . 11 betrifft insbesondere^verfahren zur Übertragung zweidi-

eine
mensional'er Information sowieYÄnlage zur Übertragung zweidimensionaler Information auf optischen Erequenzen, die zur Durchführung dieses Verfahrens dient und in der Fernseh-

sowie technik, für Bildf ernspr echer-Nachri cht env erbindungen^ in Nachri cht ensy st einen zur Übertragung einer beliebigen zweidimensionalen Information benutzt w3rd.

Weitgehend ist ein Verfahren zur übertragung ■ zweidimensional e¹* Information bekannt, bei dem ein Bild in .EIe-* mente zerlegt wird, danach ein kohärenter Lichtstrom entsprechend den zerlegten und bei der Bildabtastung nacheinander folgenden Bild element en über der Zeit in der Amplitude oder in der Phase moduliert wird, dieser .in der Zeit modulierte Lichtstrom über eine optische übertragungiStrecke übertragen, beim Empfang demoduliert und in ein sichtbares Bild umgewandelt

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Sin Mangel dieses Verfahrens besteht darin, daß die zweidimensionale Information durch Bildzerlegung in Elemente übertragen, wird, wobei die Übermittlung eines vollständigen zweidimensionalen Bildes eine längere Zeit in Anspruch nimmt.

Dieses Verfahren wird durch eine bekannte Anlage zur Übertragung der zweidimensionalen Information durchgeführt;, die sich, aus folgenden, im Strahlengang des kohärenten Lichtstromes hintereinander angeordneten Baugruppen zusammensetzt: einer kohärenten Lichtquelle, einem Amplituden- oder Phasenmodulator, der den Licht strom nach einem

in einer Einrichtung zur Zerlegung des zweidimensionalen Bildes in Elemente erzeugten Nutzsignal in der Zeit moduliert, einer Nachrichtenubertragungsstrecke, die einen freien Kaum darstellt, und einer Empfangseinrichtung, in der die empfangenen Signale demoduliert und mittels einer Ablenkeinrichtung in ein sichtbares Bild umgewandelt werden (vgl. z.B. "Materials Engineering", 1972, Xl, Nr. 6, S. 12).

Nachteilig bei dieser Anlage ist die. lange Zeit, die für die Übertragung eines zweidimensionalen Bildes erforderlich, ist, da das Signal zu jedem Zeitpunkt eine Information über ein Zerlegungselement des zu übertragenden Bildes trägt. Außerdem werden in der Anlage die Verzerrungen nicht kompensiert, die durch nichtstationäre Inhomogenität des mediums· hervorgerufen werden, in dem sich der Licht strom mit der aufgeprägten Information fortpflanzt.

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Es ist auch eine zur Durchführung des erwähnten Verfahrens dienende Anlage bekannt, in der als Fortpflanzungsmediuni für die in uer £eit modulierten Lichtsignale ein Faser- ■ lichtleiter benutzt wird (vgl. z.B. "Elektronik-Anzeiger", 1972, 13/IX, Nr. 9, S. 177-179)· ·

Diese Anlage weist dieselben Nachteile wie die Anlage " auf, in der als Fortpflanzungsmedium freier Raum benutzt wird. Außerdemhaben die in dieser Anlage angewandten Lichtleiter eine große Signaldämpfung.

Für die Übertragung der zweidimensionalen Information nach dem erwähnten Verfahren wurde auch eine Anlage ent-, wickelt, in der als Fortpflanzungsmedium für die in der Zeit modulierten Lichtsignale ein Lichtleitrohr mit· einer Reihe von Korrekturlinsen und Spiegeln benutzt wird (vgl. z.B. "Radiotechnika i Elektronika", Moskau, 1973, XVIII, 2, S, 391).

Diese Anlage ist mit den gleichen Mangeln behaftet wie die Anlage, in der als Fortpflanzungsmedium freier Raum.benutzt wird. . '

Außerdem ist auf hohe Kosten der erwähnten Anlagen bei der Informationsübertragung über große Entfernungen hinzuweisen.

Es ist auch ein Verfahren zur simultanen Übertragung von zweidimensionalen Bildern auf kurze Entfernungen von einigen Metern bekannt, bei dem ein amplitudenmodulierter Lichtström

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mit Hilfe eines Lichtleiterbündels übertragen wird, wobei jeder Lichtleiter ein Lichtsignal überträgt, das einem einzelnen Zerlegungselement des zu übertragenden Bildes entspricht

Die dieses Verfahren durchführende bekannte Anlage zur simultanen Übertragung von zweidimensional en Bildern enthält im Lichtstromweg hintereinander eine Lichtquelle, ein Objekt, das das Lichtsignal moduliert, ein Licht le it er bund el, bei

der Anz,

dem die Anzahl /einzelnen Lichtleiter der /aiii von Bildzerlegungselementen entsprechen'¹ soll, und einen Empfänger, der die visuelle Beobachtung oder eine Registrierung

des übertragenen Bildes ermöglicht (vgl. z.B. "Die Technik", 1975, VII, lir. 7, S. 423-425? Nr. 8,S. 4-90-4-93)·

Das erwähnte Verfahren und die zu seiner Durchführung dienende Anlage weisen aber folgende Nachteile auf:

- große Signaldämpfung bei Übertragung auf große Entfernungen;

- komplizierte .anpassung von Lichtleitungen am Eingang und Ausgang der· ITachrichtenübertragungsstrecke;

- keine Möglichkeit, die räumliche Phasenmodulation des Lichtstromes anzuwenden;

- Schwierigkeiten bei der Herstellung von Nachrichtenverbindungen zwischen vielen Teilnehmern.

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^unter Beseitigung der erwähnten Mängel> Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,/ein Verfahren zur übertragung zweidimensionaler Information zu entwickeln, das mit Hilfe von LichtSignalen simultane Übertragung von zweidimensionalen Bildern über grosse Entfernungen (mehrere zehn und hundert Kilometer) bei zufällig auftretenden nichtstationären Verzerrungen im Übertragungskanal ermöglicht,'und für die Durchführung dieses Verfahrens eineAnlage zur Übertragung der zwei dimensions— len Information'auf optischen Frequenzen zu schaffen, dessen Aufbau ermöglicht _$ die zweidimensionale information zwischen vielen Teilnehmern simultan im Multiplexbetrieb zu übertragen, geringe Verluste bei der Fortpflanzung von optischen Signalen durch die llachrichtenübertragungsstrecke zu gewährleisten, im "bertragungskanal entstehende Verzerrungen zu kompensieren und eine grosse Übertragungskapazität zu erreichen·

D-jes wird durch, ein Verfahren erreicht, bei dem zweidimensional- Information von einem Objekt - ein zweidimensionales Hutzsignal - mit Hilfe eines kohärenten ^ichtstromes über eine IJachrichtenübertragungsstrecke übertragen wird und das zweidimensionale Nutzsignal erfindungs-

τ _t X f

gemäss durch zweidimensionale räumliche Modulation des

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kohärenten Lichtstromes erzeugt wird, und über die liach-

nachfolgend ■ ' richtenübertragungsstrecke zeitlich / ein zweidimensionales Referenzsignal übertragen wird, das von dem zweidimen— sionalen Iiutzsignal in einem Zeitabstand liegt, der nicht grosser als die Dauer der zeitlichen Instabilität der Ifachrichtenübertragungsstrecke ist, wobei am Ausgang

das

der Uachrichtenübertragungsstrecke/empfangene Referenz-

das empfangene
und/Uutzsignal so gemeinsam verarbeitet werden, dass

■ durch die Nachrichtenübertragungsstrecke hervorgerufene, identische Verzerrungen des zweidimensionalen liutzsignals und des zweidimensionalen Referenzsignals kompensiert werden.

Bei Hachrichtenübertragungsstrecken, welche Verzer—

Trübglas" rangen ähnlich denen 'von "Milch- oder /^: verursachen, wird

die gemeinsame Verarbeitung des zweidimensionalen Refe-

des zweidimensionalen
renz- und/Iiutzsignals zweckmässigerweise durch zeitliche

und räumliche Vereinigung des empfangenen zweidimensiona-

des zweidimensionalen
len ¹¹UtZ- und/Referenzsignals und durch holografische Aufzeichnung des Hutζsignals bezüglich des empfangenen zweidimensionalen Referenzsignals durchgeführt, «..»»bei man von diesem Hologramm beim Rekonstrukti ons Vorgang die übertragene zweidimensionale Information ohne Verzerrungen erhält.

Zur Übertragung der zweidimensionalen Information

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über grosse Entfernungen und im Pail , wenn eine Approximation der Uachrichtenübertragungsstrecke durch die Über-

• Trübglas" tragungsfunktion von "Milch- bzw. /unberechtigt ist, wer-

das zweidimensionale den das zweidimensionale , Referenz— und/Eutζsignal zweck-— massiger weise verarbeitet, indem ein F ourie r-H ο 1 ogr amra des zweidimensionalen ^utzsignals und. ein inverses Fourier-Hologramm des zweidimensionalen Referenzsignals bezogen auf ein zusätzliches zweidimensionales Referenzsignal aufgezeichnet v/erden, der zusätzliche kohärente licht strom mit den erwähnten Fourier-Hologrammen nachfolgend moduliert wird, und darauf die inverse Fourier-Transformation des erv/ähnten modulierten ^ichtstromes vorgenommen wird, so daß ' die übertragene zweidimensionale Information unver- - " zerrt rekonstruiert wird.

^m eine Beeinflussung der Wiedergabequalität der übertragenen Information durch regelmässige Inhomogenitäten der Nachrichtenübertragung3strecke zu eliminieren, den erforderlichen Dynamikbereich der holografischen Aufzeichnungsmittel zu . pressen und die Bildauskopplung von ■ Jedem beliebigen Aperturteil der !laßhrichtenübertragungsstrecke zu ermöglichen, ist es erwünscht, das zweidimensio-

das zweidimensionale -

nale. Referenz- und/^ut ζ signal in der ITachrichtenübertragungsatnecke periodisch und räumlich ungeordnet zu verteilen.·.

Für die Übertragung eines zweidimensionalen: Farbbildes: wird zweckmäsQigerwöi&e das zweidimension-ale Referenz- und das

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■ · '-8-

zweidimensionale
/Hutzsignal zusätzlich wenigstens auf zwei Hilfsträgerfre- ,

quenzen erzeugt.

Für die Übertragung einer räumlichen Objektabbildung kann vor der Erzeugung' des zweidiniensionalen ^utzsignals . ein zweidimensionales Hologramm des Objekts aufgezeichnet werden, um das erhaltene zweidimehsionale Hologramm zur räumlichen zweidimensionalen Modulation des kohärenten Licht stromes zu benutzen, und bei gemeinsamer Verarbeitung

des empfangenen des empfangenen Referenz- und/Nutz signals-eine zusätzliche Rekonstruktion des Objektraumbildes aus dem erhaltenen Hologramm vorzunehmen·

In der für die Durchführung dieses Verfahrens bestimmten und zur Übertragung ζ v/ei dimensional er. Information auf optischen Frequenzen dienenden Anlage, bei der in einer Teilnehmerstelle ein von kohärenter lichtquelle erzeugter kohärenter £»icht strom nacheinander in einen Sender, in eine Nachricht enübertragungsstrecke und' .weiter in einen Empfänger geleitet wird, enthält der Sender erfindungsgemäss, dem Strahlenweg des kohärenten ichtstromes folgend, einen Umschalter, der aus dem kohärenten ^ichtstrom zeitlich nacheinanderfolgende kohärente zweidimensionale Impulssignale entsprechend dem zweidimensionalen Referenzsignal und dem zweidimensionalen,die ausgesandte Information tragenden-3?ut ζ signal erzeugt, wobei die Summen-

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dauer dieser Impulssignale kleiner als das Intervall der zeitlichen Instabilität der ITachrichtenübertragungsstrecke ist; eine Einrichtung zur räumlichen Signalaufteilung, die diese Impulssignale in den Kanal des zweidimensionalen ; Referenzsignals bzw. in den Kanal des zweidimensionalen Hutzsignals richtet; eine im Kanal des zweidimensionalen Referenzsignals liegende Einrichtung zur Referenzsignalerzeugung j zu der von der Einrichtung zur räumlichen Signalaufteilung ein Impulssignal geleitet wird, das dem zweidimensionalen Referenzsignal entspricht; einen im Kanal des zweidimensionalen Hutzsignals liegenden Modulator, dem von der Einrichtung zur räumlichen Signalaufteilung ein dem zweidimensionalen Nutzsignal entsprechendes Impulssignal ■ zugeführt wird und der dieses Impulssignal mit dem zweidimensionalen Nutzsignal moduliert; sowie eine mit dem Signal vom Modulator angesteuerte Einrichtung zur optimalen . Anpassung des räumlichen Spektrums des zyz-eidimensionalen _; Nutzsignals an den zweidimensionalen Operator der Übertragungsfunktion der'Nachrichtenübertragungsstrecke, wobei der Sender ausserdem noch folgende im Gange des kohärenten Lichtstromes hintereinander liegende Einrichtungen enthalt: eine Einrichtung zur räumlichen Vereinigung des

des zweidimensionalen zweidimensionalen Referenz- und/Nutzsignals,. welcher das ■

das zweidimensionale ' , " „ _Λ zweidimensionale Referenz— und/Nut ζ signal. von dem Refe-

■ 50-98 82/0 65 1

renzsignal- bzw. NutζSignalkanal zugeführt werden, und eine gesteuerte Einrichtung zur Einkopplung des von der Einrichtung zur räumlichen Signalvereinigung zugeführten zweidi-

des zweidimensionalen

mensionalen Referenz- und/Nutζsignals in die Nachrichtenübertragungsstrecke; und der Empfänger enthält im Gange des kohärenten liicht stromes hintereinander eine gesteuerte Einrichtung zur Auskopplung des zweidimensionalen Referenz-

deSjzweidimensionalen

und/wutzsignals aus der Nächrichtenübertragungsstrecke, einen Umschalter, der das- zweidimensionale Referenz— und das

zweldimensionale

/Hutzsignal zeitlich herauslöst, und ein Mittel zur Verarbeitung dieser Signale, welches die in der übertragenen Information durch die Nachrichtenübertragungsstrecke hervorgerufenen Verzerrungen kompensiert, diese Information aufzeichnet und wiedergibt.

Zur Kompensation von Verzerrungen, die durch die Nachrichtenübertragungsstrecke bedingt sind, und zur Rekonstruktion der übertragenen zweidimensionalen Information kann. das Mittel zur Verarbeitung des zweidimensionalen Nutz-

des zweidimensionalen · \ .

wad/Referenzsignals folgende im Gange des kohärenten Ldchtstromes hintereinander liegende Einrichtungen enthalten: eine Einrichtung zur räumlichen Aufteilung dieser Signale

des zweidimensionalen auf die Kanäle des zweidimensionalen Referenz- bzw./ Nutz—

signal^,' eine Einrichtung zur räumlichen Vereinigung des

des zweidimensionalen zweidimensionalen Referenz- und/Nutzsignale > welcher das

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das zweidimensionale ' '

zweidimensionale Referenz- und/Nutzsignal . aua diesen Kanälen zugeführt wird₃ , wobei einer der Kanäle eine zur

zeitlichen Zusammenführung de^ zweidimensionalen Uutz- und des

zv:eiüin:enslonalen

/Referenzsignals bestimmte Verzögerungseinrichtung enthalten muss, eine Einrichtung zur Aufzeichnung des sich durch

des zweidimensiönalen Interferenz des zweidimensionalen Nutz- und/Referenzsignals ergebenden Hologramms und eine Einrichtung zur Rekonstruk— tion der übertragenen zweidimensionalen Information aus
dem Hologramm, bei der eine zusätzliche, kohärentes licht erzeugende Lichtquelle benutzt wird, derenkohärenter 'licht— strom einer Aufzeichnungseinrichtung zugeführt wird·

Wenn eine Verstärkung des empfangenen zweidimensionalen

des 2v:eid inienoionaleri
Nutz- und/Referenzsignals¹ notwendig wird, ist im erwähnten Mittel zur Signalverarbeitung die Anwendung eines nichtkohärenten lichtstromverstärkers^sinnvoll, der im Strahlen-. gang des kohärenten !»ichtstrom.es unmittelbar nach der Einrichtung zur räumlichen Vereinigung de3 zweidimensionalen

de.~ zi.'cidirr;enr;.ionalen ' . ■ ■
Referenz-'und/Nutzsignals aufgestellt wird·

In der zur Übertragung zweidimensionaler Information über grosse Entfernungen bestimmten Anlage, wenn die Aproximation der liachrichtenübertragungsstrecke durch die

. TrübGlas" .
".Milch- oder /-Übertragungsfunktion unberechtigt ist, kann das Mittel zur Verarbeitung des zweidimensionalen Nutz-

des zweidinensionalen
und/ Referenzsignal s folgende im Gange des kohärenten

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Stromes Jointer einander angeordnete Einrichtungen .enthalten: eine Einrichtung zur räumlichen Fourier-Transformation dieser Signale, eine Einrichtung zur räumlichen Aufteilung dieser Signale auf die Kanäle des zweidimensiona-

des zvieidimensionalen

len Referenz- bzw./Eutzsignals, eine Einrichtung zur Aufzeichnung des inversen Pourier-Hologramms des zweidimensionalen Referenzsignals, zu der das zweidimensionale Referenzsignal von der Einrichtung zur räumlichen Signalaufteilung gelangt, eine Einrichtung zur Aufzeichnung des
Pourier-Hologramms des zweidimensionalen liutzsignals, auf die das Nutz signal von der Einrichtung zur räumlichen Sig— nalaufteilung gegeben wird, sowie eine zusätzliche, kohärentes Licht erzeugende Lichtquelle, deren kohärenter
liichtstrom die beiden Aufzeichnungseinrichtungen nacheinander passiert, in denen er folgerichtig mit denPourier-

des zweidimensionalen
Hologrammen des zweidimensionalen Nutz— und/ReferenzsignaLes

moduliert wird, und weiter zu einer Einrichtung zur
Pourier-Rücktransformation des modulierten "^ichtstromes
und zu einer Wiedergabeeinrichtung gelangt, welche die
übertragene zweidimensionale Information von den Fourier-Hologrammen wiedergibt·

Um die Übertragung zweidimensionaler Information zwischen zwei (oder vielen) Teilnehmerstellen zu ermöglichen, soll die Anlage- wenigstens noch eine Teil-

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nehmerstelle sowie eine für alle Teilnehmerstellen gemeinsame Baueinheit zur zeitlichen Synchronisation enthalten, deren Synchronisationssignale durch die Nachrichtenübertragungs3trecfce an die Teilnehmerstellen auf einer besonderen Lichtträgerfrequenz übertragen werden, und in jedem Empfänger ist ein Selektor vorzusehen, der aus der flachriehtenübertragungsstrecke die Synchronisationssignale empfängt und den Umschalter- so ansteuert, dass eine Zeitstaffelung des Betriebs der entsprechenden Teilnehmerstellen gewährleistet wird.

Wenn Geheimhaltung der zu übertragenden Information

»
erwünscht ist oder in manchen Fallen eine zusätzliche Äusfilterung der erforderlichen Information aus der ganzen dem betreffenden Empfänger zugeführten Informationsmenge gefordert wird, ist im Senderkanal für das zweidimensionale ^utzsignal ein Codierer anzuwenden, der eine Platte mit vorgegebener ihasenverteilung des Transmissions- oder Reflexionsgrades, darstellt und im Gange de3 kohärenten licht— stromes hinter der. Einrichtung zur optimalen Anpassung des räumlichen Spektrums des zweidimensionalen Nutzsignals an den zweidimensionalen Operator der Übertragungsfunktion der Nachricht eniibertragungsstrecke und vor der Einrichtung'

zur räumlichen Vereinigung des zweidimensionalen Referenzdes zweidimensionalen · .

und/^utzsignals eingeführt wird, und in den Empfängerkanal

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■ -14-

für das zweidimensional Nutzsignal ist in solchen Fällen zusätzlich ein Decodierer - einzugliedern, der eine Platte mit einer zur Übertragungsfunktion des Codierers komplex konjugierten Phasenverteilung des Transmissions— oder Reflexionsgrades darstellt.

Um Verluste an dem zwei dimensional en Referenz- und dem zweidimensionalen
/Hutzsignal bei deren Portpflanzung durch die Nachrichtenübertragung3strecke zu verringern, ist die letztere zweckentsprechendeine Lichtleitung mit spiegelnden Innenwänden,

die die Fortpflanzung des zweidimensionalen

des zweidimensionalen
Referenz- und/Nut ζ signals durch deren mehrfache Reflexion an den Lichtleitungswänden .bewirkt und einen Querschnitt aufweist, der wesentlich grosser als die Apertur des in die Lichtleitung eingeführten zweidimensionalen Üutzsignals ist·

Zur Verminderung des Einflusses verschiedener zu Stabilitätsstörungen führender Faktoren (Parameter des Fort-• pflanzungsmediums, Vibrationen) wird zweckmässigerweise die Lichtleitung aus einzelnen aneinander stossenden, gleichachsigen und mit einem Edelgas gefüllten Rohren mit lichtdurchlässigen Flanschen auf ge baut <>

Um eine gleichmässigere Verteilung der Lichtenergie und der Information im Querschnitt der Lichtleitung zu erzielen und somit weniger strenge Forderungen an den

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Dynamikbereich der Mittel zur -Aufzeichnung der Hologramme stellen zu können, setzt man in die Lichtleitung im Fort-

des zweidimensionalen pflanzungsweg des zweidimensionalen .Nutz- und/Ref erenzsig— nals wenigstens eine Platte ein, bei der sich das Phasenmass der Durchlässigkeit oder Reflexion pseudozufällig in der Plattenapertur ändert·

Den Einfluss des unerwünschten Lichtunter gründest der beim Signalempfang durch Licht ströme erzeugt wird, welche an den Wänden der Lichtleitung unter grösseren Winkeln als die berechneten Divergenzwinkel des mit der TTutzinformation des gewählten kleinsten Bildzerlegungselements räumlich' ■ modulierten kohärenten ^ichts reflektiert werden, kann man zv/eckmässigerweise abschwächen, indem man auf der Innenfläche der Lichtleitung periodisch liegende optisch schwarze Bereiche vorsieht.

Um SignalVerluste in der Lichtleitung besonders beim Multiplexbetrieb zv/ischen mehreren Teilnehmern herabzusetzen, wird jede gesteuerte Einrichtung zur Ein- und Aus-

des zweidimensionalen kopplung des zweidimensionalen Referenz- und/Nutζsignals in die bzw* aus der Nachrichtenübertragungsstrecke zweckentsprechend als teildurchlässiger Spiegel ausgeführt und dieser Spiegel mit einer Vorrichtung zu seiner Verschie-\ bung ausgestattet, die mit dem Selektor so elektrisch:verbunden wird, dass während der Betriebszeit der betreffenden Teilnehmeranlage der Spiegel sich in Betriebsstellung befindet·

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■•-•ι .

- 16 -

Zur Nachrichtenübermittlung bei einer großen Anzahl von Teilnehmern und gleichzeitig zur Senkung von Signalverlusten, die in der Nachrichtenübertragungsstrecke infolge der Energieentnahme durch die Ein- und Auskopplungseinrichtungen während αer Ruhepausen im Zeitkanal eines Teilnehmers entstehen, ist zweckmäßigerweise jede gesteuerte Einrichtung zur 3in_T

des zweidimensionalen

- bzw. Auskopplung des zweidimensionalen Referenz- und/Nutzsignals in die ,bzw. aus der Nachrichtenübertragungsstrecke

ein Lichtablenker , der mit dem Selektor so

elektrisch verbunden wird, daß er während der Betriebsperiode der entsprechenden Teilnehmersteile das zweidimensionale .

das zweidimensional
Referenz- und/Nutzsignal zum Eingang des Empfänger-bmscnalters

derselben Teilnehmer stelle-richtet.

He für die Durchführung des erfIndun_t)Sii_>emäßen7erf ahrens

aufgebaute Anlage zur Übertragung

zweidimensionale.'r Information . ermöglicht - , verschiedenartige Information über große Entfernungen (mehrere zehn und hundert Kilometer weit) wirtschaftlich und mit-technisch vertretbaren Mitteln sowie mit einer überaus hohen Übertragungskapazität zu übertragen, die IO bis 10 mal höher als die Übertragungskapazität <3_er bekannten und geplanten Nachrichtenübertragungssysteme liegt.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung .von

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Ausfuhrungsbeispielen anhand der

Zeichnung. näher erläutert. Hierbei zeigen.':

das bild

Pig. 1/Blocke ehalt/einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfindungsgemäß aufgebauten Anlage

zur Übertragung zweidimensional er Information; '.

das -eines

Fig. 2/Blockschaltbild/in der erfindungsgemäßenAnlatse eingebauten Mittels zur Verarbeitung des zweidimensionalen Rede s zweidimensionalen
ferenz- und/ITutzsignals;

. das bild ' ■ ·

Fig. 3/Blocks ehalt/eines, anderen Ausführungsbeispielsdes

des zweidimensionalen _ Mittels zur Verarbeitung des zwe id imensionalen Referenz- und/Nutz

signals;

das · bild "

Fig. 4/Blockschalt/der Anlage nach Fig. 1 mit einem Codierer

und einem Decodierer; _}

das bild
Fig. 5/Blockschalt/einer ebenfalls für die Durchführung

des erfindungsgemäßenVerf ahrens erf indungsgemaß aufgebauten Anlage .. mit zwei Teilnehmers fellen zur Übertragung -

zweidimensionaler Information;

eine '

Fig. 6/Multimode-Lichtleitung der Anlage gemäß der Erfindung . {^teilweise im Schnitt);

• einen VII-VII . · ' .'

Fig. 7/Querschnitt/der Lichtleitung

. . von Fig. 6;

ein ■ · .

Fig. 8 /anderes AusführungsbeispieT. der. Llchtleitung. ( im

Querschnitt); ' - - "

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- lö -

Pig. 9 ein weiteres Ausführungsb eis pie 1 der Lichtleitung

im ■

('Querschnitt);

Fig. ¹⁰ eine in der Lichtleitung eingebaute Einrichtung

zur Ein- und Auskopplung des zweidimensional en Referenz- und des zweidimensionalen

s in die bzw. aus der Lichtleitung . (teilweise aufgeschnitten);

ein'
Fig. 11 /Ausführungsbeispiel der Multimode_TLichtleitung

mit hermetisch abgeschlossenen gleichachsigen Rbhr-Abschnitten ( Außenansicht);

das bild
l"ig. 12/Blockschalt/des Mittels zur Signalverarbeitung

nach Fig. 2, d-as aber zur Rekonstruktion eines Bilds . eines dreidimensionalen Objekts von einem übertragenen "zweidimensional en Hologramm bestimmt ist;

das . bild
Fig. 15/Blockschalt/des Mittels zur Signalverarbeitung

nach Fig. 3, das.aber zur Rekonstruktion eines Bilds eines dreidimensionalen Objekts von einem übertragenen zweidimensionalen Hologramm bestimmt ist;

^das bild
Fig. 14/Blockschalt/der Anlage nach Fig. 1, die aber für

die Übertragung ' zweidimensional er Färb information bestimmt ist;

Fig. 15 ' die Optik der Anlage nach Fig. 1 mit Anwendung des Mittels zur Verarbeitung des zweidimensionalen

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-X₉- - I

des zweidimensionalen
Referenz- and/Nut ζ signal 3 nach Pig. 2, des Codierers und des Decodierers mit vorgegebener Phasenverteilung des Transmissionsgrades und der Lichtleitung nach, Pig. 6;

Fig. 16 die Optik · des Codierers und "des Decodierers,

die in der Anlage nach Pig. 15' eingebaut sind und eine vorgegebene Phasenverteilung des Reflexionsgrades haben;

Fig. 17 die Optik des Mittels zur Verarbeitung des.

des zweidimensionalen zweidimensionalen Referenz- und /Nut ζ signals nach Fig. J-.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Übertragung .."■"■ ■ · ζ we idimensional er Information von einem Objekt, benutzt man ein zweidimensionales Nutzsignal, das durch zweidimensional« räumliche" Modulation eines kohärenten Lichtstromes erzeugt wird, und ein zweidimensionales Referenzsignal, das von dem zweidimensionalen Nutzsignal in einem Zeitabstand liegt, der ' * nicht größer als das Intervall der zeitlichen Instabilität der Nachrichtenübertragungsstrecke ist, über die diese Signale nachfolgend übertragen werden. Am Ausgang der Nachrich- tenübertragungsstrecke werden das empfangene, zweidimensiona—

das empfangene zweidimensional Ie Referenz- und/Nutzsignal' so gemeinsam ν er arbeit; et, daß

die durch, die Nachrichtenübertragungsstrecke bedingten iden-

des zweidimensionalen tischen Verzerrungen des zweidimensionalen Referenz- und/Nutz-

signale kompensiert werden.

Am Ausgang dieser Nachrichtenübertragungsstreirke wird

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die erwähnte gemeinsame Verarbeitung der Signale nach dem . ersten Ausführungs"°eispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens im folgenden durch Aufzeichnung eines Hologramms des zweidimensionalen Nutzsignals bezüglich des zweidimensionalcn Referenzsignals bei zeitlicher.und räumlicher Vereinigung dieser Signale durchgeführt. Von diesem Hologramm erhält man durch Rekonstruktion die übertragene zweidimensionale Information ohne Verzerrungen. Das zweidimensionale Nutz- und das

zweidimensionale
/Referenzsignal seien dementsprechend nach Durch-

der

laufen / Nachrichtenübertragungsstrecke durch folgende Gleichungen beschrieben : - ... .

kU,y) .ad.yleV'"¹'»¹ ej"^·^ (11

_m±t a (χ, y)/ . ,A (χ, .y)=Amplituden des zwei-

• des zweidimensionalen /Γλ .,

τ3imensionalen Nutz-bzw."/Referenzsignals 'Iy (x, y) ψ' (x,y.):

~* des zweidimensionalen

Phasenverteilung des zweidimens»ionalen-Nutz-b"zw'./Referenzsignals, je ^JW(-^x>y'⁾ rÜbertragungsfaktor der als verzerrendes Medium' auftretenden Nachrichtenübertragungsstrecke.jDann läßt sich die Intensitätsverteilung auf dem Hologramm wie folgt ausdrücken:

/A(x,y)/² +0U y

509882/0651 ^(3)>

Somit wird das Vorhandensein des Verzerrungsmediums bei der Hologrammaufzeichnung kompensiert·

Von dem aufgezeichneten Hologramm erhält man bei der Rekonstruktion die unverzerrte zweidimensionale Informar tion·

Bei dem zweiten Beispiel des erfindungsgemässen Verfahrens wird die erwähnte gemeinsame Verarbeitung der Signale durch Aufzeichnung des Pourier-Hologramms vom zweidimen3io— nalen Hutzsignal und des inversen Pourier-Hologramms vom zv/eidimensionalen Referenzsignal, bezogen auf ein zusätzliches zweidimensionales Referenzsignal, durch nacftfolgende- Modulation des- zusätzlichen kohärenten Lichtstromes mit den erwähnten Pourier-Hologrammen sowie durch nachfolgende Fourier-Rücktransformation des genannten modulierten lichtstromes durchgeführt, der die Rekonstruktion der übertragenen zwei dimensi onalen Information ohne Verzerrungen ermöglicht.

Das zweite Beispiel des Verfahrens beruht auf der Approximation der Übertragungsfunktion der Nachricht enübertragungsstrecke durch einen Integralausdruck von der Art:

Darin bedeuten

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. Antwort der Nachrichtenübertragungsstrecke. auf daa Eingangssignal u (x, y), hJana pe yj₌ Koordinaten in der Ausgangs- bzw. Eingangsebene

L (χ UjS'^tS-Punktion, die die Eigenschaften einer konkreten Nachrichtenübertragungsstrecke angibt ("Operator der Nachricht enübertragungsstreoke").

tion /-ν

Die Integra / wird über die Eingangsapertur Jt vorgenommen.

Ohne Verlust an allgemeiner Aussage kann man die Maßstäbe der Achsen x, y, ζ*_? 7? gleich_setzen sov/ie die Eingangs- und Ausgangsapertur· der Nachrichtenübertragungsstrecke als gleich voraussetzen (d.h· die Querschnitte der Aperturen bei den Einrichtungen zur Ein- und Auskopplung von Signalen in den Teilnehmeranlagen gleichsetzen).

Die Möglichkeit der Kompensation von Verzerrungen der Signale bei ihrer Portpflanzung durch die Nachrichtenübertragungsstrecke .wird in entscheidendem Maße durch die Art der Punktion . L· (χ, Jt f'j ) beeinflußt.

Am Beispiel einer Nachrichtenübertragungsstrecke, die als -nichtleitung mit quadratischem Querschnitt ausgeführt ist, kann leicht gezeigt werden, dass der "Operator der iichtleitung" I ■ als Punktion von linearen Variablen-

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kombinationen von der Art (f +x), ( P +y) dargestellt werden kann.

In der Tat ergeben die mehrfachen Reflexionen an den Innenwänden einer Lichtleitung mit quadratischem Querschnitt in ihrem Ausgangsquerschnitt eine Aufhellung, die einer Beleuchtung dieses Querschnittes durch eine Gruppe von in der Eingangsebene der Lichtleitung angeordneten Lichtquellen gleichwertig ist, wobei die Anordnung und die Phasenlage dieser Lichtquellen durch die Anzahl und Art der Lichtwellenreflexionen an den Wänden der Lichtleitung (ähnlich der mehrfachen Lichtreflexion im Kaleidoskop)

nis bestimmt werden· Dieses Verstand / von Lichtleitungen ist in der Theorie der Höchstfrequenz-Wellenleiter gut bekannt, in der die sich im 7/ellenleiter fortpflanzende "Welle als Summe von Wellen einer Reihe diskreter Quellen dargestellt wird (vgl· z.B. Feimann, "Feimannsche Vorlesungen über ^physikⁿ, Band 6, Verlag "Mir", Moskau, 1966). '

Man kann sich unschwer überzeugen, dass der Ausdruck (4) für eine Lichtleitung mit quadratisehem Querschnitt in folgender Form dargestellt werden kann:

U C, η) J

y) c/xdy -+/jZfU,y) CC |+ x>(?+ y)dxdy+ffaU,y)l> (f+x η- y)cfxo(y

Hierbei sind A, B, C, D, die Komponenten des

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.'54-

operators, die einer Querschnittsform der Lichtleitung entsprechen (4 Komponenten für eine Lichtleitung mit ouadratischeiii Querschnitt).

Bei der Fourier-Transformation der aus ganzseiti Beleuchtungsfunktion- V (ξ _j n) erhält uan, wenn rzan berücksichtigt, dass die Suu&anden in der Gleichung (^LJ>) jefaltete i-'unktionen darotellen:

J( f{u U₁Jf

Wenn als heferenssiynal U . das durch die Lichtlei tung übertragen wird, ein Punktlichtquell-ensignal U = S (x, y) = f(x=O, y=O), d.h. F £ U₀I = 1_/aaüonoumen wird, so ergibt das entsprechende Ausjan^ssi^nai (d.h. seine Fourier-Transforaatio-n) die gewünschte Infor iaation über Parameter der Lichtleitung zwischen den "betreffenden Teilnetaersfrellen.:

Für die Vereinfachung der Rekonstruktion des irutzsignals kann es zv/ecloiässig sein, dieses Signal in eine: gegenüber der Inflexions üi'ansfoxv.atiori (de^ Wechsel dor

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2 5 05019

Achsenrichtungen χ, y) invarianten Form zu übertragen. I¹Ur eine rechteckige Lichtleitung bedeutet dies, dass nicht ein Bild, sondern 4- Bilder übertragen werden, die nebeneinander in vier Quadranten liegen und eine in Bezug auf die Achsen χ und y symmetrische Figur U^ bilden· Dabei ist · ■ ■

(8)

Wie aus den Gleichungen (4·) bis (8) folgt, ist es für die Rekonstruktion des empfangenen Bildes erforderlich, nach der Fourier-Transformation das empfangenen zweidiiaen- _

des empfangenen zweidimensionalen "Nutzsignal

sionalen Uutz- und/Referenzsignals die Fourier-Antworte auf das /

durch die Fourier-Antwort
/ auf das Referenzeignal/ dividieren und dann für den Quotient

zu
dieser Division die Fourier-Rücktransformation vorzuneh-

men· ■

Zur Übertragung einer Farbinformation wird= das. zwei—

das zweidimensionale dimensionale. Referenz- und/ Hut ζ signal zusätzlich auf zwei

weiteren Hilf strägerfre quenz en erzeugt. ., Die Anzahl der . Hilf s trägerfrequenz en kann vergrössert werden,, je nachdem,

zu
welche Farbenskala man/erhalt en wünscht.

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-26- ■ . 2506Q19

Bei den beschriebenen Beispielen des erfindungsgemlissen Verfahrens zur Übertragung zweidimensional er Infornation können als Objekte zweidimensionale Transparentbilder, ^hotographien und Filmbilder, zweidimensionale optische Modulatoren benutzt werden, mit denen das zu übertragende Bild aufgezeichnet wird, das man durch Beleuchtung von realen Objekten (Gegenständen, Szenen) erhält. Es ist ein Beispiel des erfindungsgemäßenVerfahrens

ein

möglich, bei denials Objekt /zwei dimensional es Hologramm eignes dreidimensionalen Objekts benutzt wird, v/obei nach der Rekonstruktion ein dreidimensionales Bild erhalten werden kann· Zu d-iesem Zv/eck erfolgt vor der Erzeugung de3 zwei— dimensionalen Nutzsignals die vorläufige Aufzeichnung eines zweidimensionalen Hologramms vom dreidimensionalen Objekt, und das erhaltene zweidimensionale Hologramm wird für die zweidimensionale räumliche Modulation des kohärenten lacht stromes benutzt, wobei man bei der gemeinsamen Verarbei-

des empfangenen zweidimensionalen tung des empfangenen zweidimensionalen Referenz- und/Rutz-

eine

signals vom. erhaltenen Hologramm/zusätzliche Rekonstruktion "des räumlichen Objektbildes durchführt.

Um den Einfluss von regelmässigen Inhomogenitäten der Nachrichtenübertragungsstrecke zu verringern und die Bildauskopplung von jedem beliebigen Aperturteil der IJachrichtenübertragungsstrecke zu ermöglichen, werden das

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-27- ■ ■

das zweidimensionäle '

zv/eidiinensionale Referenz- und/Nut ζ signal in der Nachricht enübertragungs strecke periodisch räumlich ungeordnet verteilt.

Zu bemerken ist, dass beim Verfahren gemäss der Erfindung die Reihenfolge der'Übertragung des Referenz- und des ^utzsignals unwesentlich ist. " .

Ein Ausführungsbeispiel der für die Durchführung, "des· beschriebenen Verfahrens dienenden Anlage zur übertragung zweidimensionaler Information auf optischen-Frequenzen ist in Pig· 1 gezeigt. ■ ,

D.-ie erfindungsgemäß ausgeführte Anlage :. enthält eine Teilnehmersteile 1, in welcher ein in ier kohärenten Lichtquelle 2 erzeugterkohärent erLichtstrom nacheinander

einem Sender ^₅ einerHachrichtenübertragungsstrecke ^- und

einem Empfänger 5' zugeführt wird. ".

Strahlengang Der Sender 3 enthält irii / ". . des kohärenten Licht-

stromes einen Umscnalter 6, der aus dem kohärenten Lichtstrom zeitlich nacheinanderfolgende _} kohärente aweidinensionale Impalssignale entsprechend dem zweidimensionalen Referenzsignal und dem zv/eidimensionalen_;die ausgesandte · information tragenden Nutzsignal erzeugt » wobei die Susmendauer dieser Impulssignale kleiner als das Intervall der zeitlichen Instabilität der liachrichtenübertraPTinfsstrecke 4 ist (weiter unten folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit der Angabe aller erfor-

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derlichen Parameter)» Weiterhin gehört zum.Sender 3 eine Einrichtung 7 zur. räumlichen Signalaufteilung, die diese Impulssignale in den Kanal des zweidimensionalen Referenzsignals bzw. in den Kanal des zweidimensionalen ^utζsignals leitet--·. Im Kanal des zweidimensionalen Referenzsignals befindet sich eine Einrichtung 8 zur Referenzsignal_r erzeugung, zu der -von der Einrichtung 7 zur räumlichen Signalaufteilung ein Impulssignal geleitet wird, der dein zweidimensionalen Referenzsignal entspricht. Im Kanal des zweidimensionalen Hutzsignals liegt ein Modulator 9, dem von der Einrichtung 7 zur räumlichen Signalaufteilung ein dem zweidimensionalen ^utζsignaJJentsprechendes Impulssignal zugeführt wird und der dieses Impulssignal mit d^-ia zweidimensionalen Uutzsignal moduliert, sowie eine mit dem Signal vom Modulator 9 angesteuerte Einrichtung 10 zur optimalen Anpassung des räumlichen Spektrums des zwei- . dimensionalen Hutzsignals an den zweidimensionalen Operator der Übertragungsfunktion der Nachrichtenübertragungsstrecke 4·.

Strahlengang Der Sender 3 enthält ausserdem noch folgende im /

des kohärenten Nachtstromes hintereinander liegende Einrichtungen: eine Einrichtung 11 zur räumlichen Vereinigung

des zweidimensionalen " des zweidimensionalen Referenz- und/Hutζsignals, der das

das zweidimensionale zweidimensionale: Referenz- und /Hut ζ signal von dem Refe-

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-29- ' -

renzsignal- bzw. Nutzsignalkanal zugeführt werden; und eine gesteuerte Einrichtung 12 zur Einkopplung des von der Einrichtung 11 zur räumlichen Signalvereinigung suge-

des zweidimensionalen führten zweidimensionalen Referenz- und -/Nutz sign als in ;

die Nachrichtenübertragungsstrecke 4.

Strahlengang '

Der Empfänger 5 enthält im / des kohärenten Lichtstromes hintereinander eine gesteuerte Einrichtung I^ zur

des zweidimensionalen Auskopplung des zweidimensionalen Referenz- und/Nutζsignals

aus der Nachrichtenübertragungsstrecke 4, einen Umschalter

das zweidimensional 14, der das zweidimensional^ Referenz- und/Nut ζ signal zeitlich herauslöst, und ein Mittel 15 zur Verarbeitung dieser Signale, welches die in der übertragenen Information durch die Nachrichtenübertragungsstrecke 4 hervorgerufenen Verzerrungen kompensiert, diese Information aufzeichnet und wiedergibt.

einer " ft "

Bei/Nachrichtenübertragungsstrecke, deren "bertra—

gungsfunktion in Bezug auf die durch diese Strecke hervorgerufenen unregelmässigen Verzerrungen als Übertragungs-

Trübglases"

funktion eines "Milch- oder /dargestellt v/erden kann, enthält das Mittel 15 zur Verarbeitung de*s zweidimensionalen^

des zweidimensionalen
Referenz- und/«ut ζ signals (Pig· 2) im Strahlengang des kohärenten ^ichtstromes eine nach dem Umschalter 14 angeordnete Einrichtung 16 zur räumlichen Aufteilung dieser Signale auf die Kanäle des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals im Kanal des zwei-

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dimensionalen Referenz-

/signals ist eine als Verzögerungsleitung ausgeführte Verzögerungseinrichtung 17 vorgesehen, die zur zeitlichen

des zweidimensionalen

^usaminenführung des zweidimensionalen Nutz- und/Referenzsignals bestimmt ist· ·

Eine Verzögerungseinrichtung kann auch mit Erfolg im Kanal des zv/ei dimensional en ^utzaignals angewandt werden, wenn das ^utzsignal über die Nachrichtenübertragungsstrecke vor dem. Referenzsignal übertragen wird.

Zum Signalverarbeitungsmittel 15 gehören auch folgende im Strahlengang des kohärenten Licht stromes nach den

des 'svieidirriensionalen Kanälen des zweidimensionalen Referenz- und/^utζsignals

hintereinander angeordnete Einrichtungen: ein Einrichtung 18, welche das von diesen Kanälen gelieferte zweidimen-

das zweidimensionale
sionale Referenz- und/Nutzsignal unter einem vorgegebenen

1q Winkel räumlich vereinigt, ein x,ichtstromverstärker/ der in dieser Anlage nichtkohärent ist, da er für die Verstärkung eines Interferenzbildes (Amplitudenbildes) der Lichtverteilung bestimmt ist, eine Einrichtung 20 zur Aufzeichnung des sich bei der Interferenz des

des zweidimensionalen
^utz- und/Referenzsignals ergebenden Hologramms und eine \ Einrichtung 21 zur Wiedergabe der übertragenen zweidin:ensionalen Information vom Hologramm unter Benutzung einer zusätzlichen, kohärentes Licht erzeugenden lichtquelle 22, deren kohärenter'Lichtstrom zur Aufzeichnungseinrichtung 20 gelangt·

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Bei Nachrichtenverbindungen über grosse Entfernungen, wenn die Übertragungsfunktion der Nachrichtenverbindungastrecke in Bezug auf die durch diese Strecke bedingten Verzerrungen der übertragungsfunktion eines "Milch- oder Trübglase' nicht gleichwertig ist, kann das Mittel 15 (Pig. 3) zur

des zweidimensionalen

Verarbeitung des zweidimensionalen Referenz- und/Nutzsignals folgende im Strahlengang des kohärenten ichtstromes hintereinander angeordnete Einrichtungen enthalten: eine Einrichtung 23 zur räumlichen Poürier-Transf ormation die- ■ . "· ■ ser Signale, eine Einrichtung 24 zur räumlichen Aufteilung dieser Signale auf die Kanäle des zweidimensionalen Re-

des zweidimensionalen

ferenz- bzw./Nutζsignals, eine Einrichtung 25 zur Aufzeichnung des inversen Pourier-Hologramms des zweidimensionalen Referenzsignals, zu der das zweidimensionale Referenzsignal von der Einrichtung 24 zur räumlichen Signalaufteilung gelangt,und eine Einrichtung 26 zur Aufzeichnung des Fourier-Hologramms des zweidimensionalen Nutzsignals, auf die das zweidimensionale Nutzsignal von derselben Einrichtung 24 gegeben wird. Die Aufzeichnung des Fourier-Hologramms des zweidimensionalen Nutzsignals in * der Einrichtung 26 und des inversen Pourier-Holbgramms des zweidimensionalen Referenzsignals in der Einrichtung 25 erfolgt in Bezug auf ein zusätzliches Referenzsignal, das von einer zusätzlichen, kohärentes Licht erzeugenden

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Lichtquelle 27 geliefert wird, deren kohärenter Lichtstrom die beiden Auf Zeichnungseinrichtungen 2β und 25 nacheinander durchlauf14.n denen er mit .dem direkten und dem indes zweidimehsionaler versen· Pourier-Hologramm des zweidimensionalen ^utz- bzw./ ; Referenzsignals nacheinander moduliert wird und.weiterhin zur Einrichtung 28 zur Fourier-Riicktransf ormation des durch die Einrichtungen 26 und 25 modulierten Lichtstromes und zur Einrichtung 29 zur Wiedergabe der übertragenen zwei dimensional en Information vom Pourier-Hologramm geleitet wird·

STenn Geheimhaltung der zu übertragenden Information gewährleistet werden muss, enthält der Sender 5 (Pig· 4) im Kanal des zweidimensionalen Hutzsignäls zusätzlich einen Codierer 35Q_t der eine Platte mit vorgegebener Phasenverteilung des Transmissions- oder des Reflexionsgrades darstellt und im Strahlengang des kohärenten Licht-.stromes hinter der Einrichtung 10 zur optimalen Anpassung des räumlichen Spektrums des zweidimensionalen Nutζsignals an den zweidimensionalen Operator der Übertragungsfunktion der Nachricht enübertragungsst recke 4 und vor der Einrich-, tung 11 zur räumlichen Vereinigung des zweidimensionalen

des zweidimensionalen

Referenz- und/Hutζsignals eingeführt ist, und der Empfänger 5 enthält im Kanal des zweidimensionalefiHutzsignals . zusätzlich einen Decodierer 31» der eine Platte mit einer

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zur Übertragungsfunktion des Codierers . 30 konjugiert komplexen Phasenverteilung des Transmissions— oder Reflexionsgrades darstellt.

• Um die übertragung zweidimensionaler Information zwischen vielen Teilnehmern zu gewährleisten, wird zeitliche Kanaltrennung benutzt, bei der jedem Teilnehmer ein bestimmtes Zeitintervall für die übertragung zugewiesen wird· Wenn die zweidimensionale Information im Einzelfall zwischen zwei Teilnehmeranlagen ausgetauscht werden soll, wird die Anlage nach Pig· 4· durch eine andere Teilnehmersteile 32 (Pig· 5) zu. einer' Anlage erweitert, die eine für· die Teilnehmerstellen 1 und 32 gemeinsame Baueinheit 33 zur zeitlichen Synchronisation enthalten muß,,, welche Synchronisations signale für die Teilnehmer stellen 1 'und 32 erzeugt· Diese Synchronisationssignale werden über die Nachrichtenübertragungsstrecke 34 auf einer besonderen Licht— trägerfrequenz und mit Hilfe einer Einrichtung 35 zur Synchronisationssignal-Einkopplung in die Nachrichtenüber- ' tragungsstrecke 34 übertragene

Der Unterschied der I»ichtträgerfrequenz, auf der die Synchronisationssignale übertragen werden, von der Lichtträgerfrequenz deß Nutz- und Referenzsignals ermöglicht die Ausfilterung der Synchronisationssignale beim Empfang· Die Synchronieationssignale stellen eine periodische Polge

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von Lichtimpulsen dar, welche .Codekombinationen von Kanalnummern bilden und die sich periodisch wiederholenden Taktimpulse einschliessen.

Wenn die Dauer der Übertragung des zweidimensionalen des zweidimensiönalen —

Nutz- und/Referenz signal s 2 <- beträgt, kann das Zeitintervall zwischen den benachbarten Synchronisationssignalen (350...100) χ 2*7" dauern. In den Grenzen dieses Zeit intervalls erfolgt im. Empfänger 3 die Einstellung der erforderlichen Dauer der Inf ormat ionsauf tastung, nachdem in Übereinstimmung mit der festgelegten Hummer des codierten Synchronisationssignals die Bindung an den Taktimpuls erreicht wird.

Die Einrichtungen zum Abtrennen ■ des Synchronisa— tionssignals enthalten in jedem Empfänger 5 der Teilnehmersteilen 1 und 32 einen Selektor 36» zu dem die Synchronisationssignale aus der Nachrichtenübertragungsstrecke 3^ Bait Hilfe einer Einrichtung 37 zur Auskopplung von Synchronisationssignalen gelangen. Oer Selektor 36 de codiert die codierten Synchronisationssignalfolgen und erzeugt Steuersigna-.Ie für die Einrichtung 7 zur räumlichen Aufteilung des

des zweidimensionalen zweidimensionalen Referenz- und/Nutζsignals, für die Ein-

richtung 8 zur Referenzsignalerzeugung , für die Einschal-

tung der Einrichtungen 12 und 13 zur Ein- bzw. Auskopplung

des ' —

de.ε Nutz- und/Referenzsignals, sowie für· die .Umschalter und 6 des Empfängers 5 bzw· des Senders 3 und gewährlei-

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stet somit den Zeitmultiplexbetrieb - der entsprechenden Teilnehmer stellen 1 und 32 für die Arbeit des Mittels 15 zur Signalverarbeitung.

Um den Austausch der zweidimensionalen Information, zwischen vielen Teilnehmern zu ermöglichen, wird die Anlage aus einer erforderlichen Anzahl von Teilnehmerstellen (entsprechend der Teilnehmerzahl) aufgebaut. Dabei muss die Baueinheit zur zeitlichen Synchronisation Synchronisationssignale für alle Teilnehmerstel-len erzeugen·

In der Anlage nach I¹Ig. 1 werden die Synehronisationssignale für den Sender 3 in der Baueinheit 38 erzeugt und gelangen zum. Umschalter 6 zur Erzeugung., des

des impulsförmigen . impulsförmigen Nutz- und/Referenzsignals, zur Einrichtung

7 für die Signalaufteilung auf die Kanäle des zweidimen-

(2. des zweidimensionalen sionalen RefejÄz- und /Nut ζ signals und zur Einrichtung 12 für die Einkopplung der Signale in die Nachrichtenübertragungsstrecke 4. Die Synchronisationssignale für den Empfänger 5 werden vom Synchronisationssignalgenerator 39 erzeugt und dem Mittel 15 zur Signalverarbeitung sowie der Einrichtung 13 zur Signalauskopplung aus der Nach-* riehtenübertragungsstrecke 4- zugeführt· In dem nach Fig. 2 ausgeführten Signalverarbeitungs-

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mittel I5 gelangen die Synchronisationssignale vom Generator 39 (und dem Selektor 36) zur zusätzlichen kohärenten Lichtquelle 22, zur Einrichtung 20 für die Hologramm auf zeichnung sowie zur Einrichtung 16 für die räumliche Signalaufteilung auf die Kanäle des zweidimensionalen Refedes zweidimensionalen

renz- und/Nuteignals.

Als Nachrichtenübertragungsstrecke 4 und 34 für die Anlagen nach Pig. 1, 4, 5 kann entweder freier Raum einscjtliesslich der turbulenten Atmosphäre oder eine Lichtleitung mit einer Reihe von Korrektur ^,linsen benutzt v/erden.

In dem nach Pig.. 3 ausgeführten Signalverarbeitungsmittel 15 gelangen die Synchronisationssignale vom Generator 39 (und vom Selektor 36) zur zusätzlichen ^ichtquelle 27, zu den Einrichtungen 25» 26 für die Aufzeichnung der lOurierhologrammen und zur Einrichtung 24 für die räumliche Signalaufteilung auf die Kanäle des zweidlmen-

•des zweidimensionalen
sionalen Referenz- und/^utzsignals.

Wenn aber die Übertragung der zweidimensionalen Information über grosse Entfernungen erforderlich wird, wobei grössere Energieverluste unzulässig sind, ist für die erfindunsgemässe Anlage -eine Nachrichtenübertragungsstrecke 40 (Pig. 6) am besten geeignet, die alff Multimode-Lichtleitung mit spiegelnden Innenwänden ausgeführt wird und die Portpflanzung de.s zweidimensionalen

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des zweidiraensionalen · .

Referenz- und/lJutzsignals durch mehrfache Reflexionen an den Wänden der Lichtleitung 40 gewährleistet.

Der Querschnitt der Lichtleitung 40 ist wesentlich grosser als die Apertur des in diese Lichtleitung 40 eingeführten zweidimensionalen Nutzsignals· Die Lichtleitung 40 (Pig. 7) hat einen quadratischen Querschnitt. Die Lichtleitungen 41 (Pig. 8) und 42 (Pig. 9) können aber runden bzw. dreieckigen Querschnitt haben. Die Benutzung des einen oder des anderen Lichtleitungsquerschnitts bedingt eine Änderung von Parametern der Einrichtung 10 (Fig. 1, 4, 5), die zur optimalen Anpassung •des räumlichen Spektrums des zweidimensionalen Hutzsignals an den zweidimensionalen Operator der Übertragungsfunktion der Lichtleitung 40 dient.

Die Lichtleitung 40 (Pig. 6) hat eine komplizierte aussere Form mit Krümmungen unter verschiedenen Winkeln. In den Krümmungen der Lichtleitung 40 sind Spiegel 4J, 44 eingebaut, um geringe Winkel der Reflexionen des zwei—

des zweidimensionalen dimensionalen Referenz- und/Hutzsignals an den Wänden

der Lichtleitung 40 beizubehalten.

Den Einfluß von störenden Lichtstrahlen, die an * den Innenwänden der Lichtleitung 40 unter grosseren Winkeln als der vorgegebene Divergenzwinkel reflektiert werden, beseitigt man, indem man auf der. Innenfläche der Lichtleitung 40 periodisch angeordnete optisch

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schwarze Bereiche vorsieht, deren Querschnitt nicht kleiner als der der Lichtleitung 40 ist und deren Länge dem Durchmesser der Lichtleitung 4-0 dividiert durch den Sinus des Strahlendivergenzwinkels entspricht·

Jede der in der Anlage nach Pig· 5 eingebauten Einrichtungen zur Ein- und Auskopplung de.s zweidimensionalen

des zweidimensionalen

Nutz- und/Referenzsignals in die bzw· aus der Lichtleitung 40 ist als teildurchlässiger Spiegel ausgeführt, der das Hutz- und das Referenzsignal in eine oder in beide Richtungen der Lichtleitung 40 leitet. Um die gegenseitige Beeinflussung der Teilnehmersteilen möglichst klein zu halten, wählt man den Querschnitt des Spiegels viel kleiner als der Lichtleitungsquerschnitt. Auf die

einer für vom Selektor 36 gelieferten Signale, der mit - L sich

gut bekannte η Vorrichtung 46 zur Verschiebung dieses Spiegels elektrisch verbunden ist, verschiebt diese Vorrichtung 46 den Spiegel aus seiner Betriebsstellung so, dass während der Betriebspausen der Teilnehmerstellen

1 (Fig. 5) oder 32 keine Verluste der sich in der Lichtleitung 40. fortpflanzenden Signale hervorgerufen werden, oder in seine Betriebsstellung während des Betriebe der entsprechenden Teilnehmer-Stelle 1 oder 32.

Bei dem anderen Ausführurfgsbeispiel.ist jede der gesteuerten Einrichtungen 12 (Fig. 10) und 13 zur Ein-

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bzw. Auskopplung der Signale als Lichtablenker 4? ausgeführt, der mit den Signalen des mit diesem "juicht ab lenker

47 elektrisch verbundenen Selektors J>6 so gesteuert wird, dass während des Betriebs der entsprechenden Teilnehmer-. stelle 1 (Fig. 5) oder 3>2 der.Lichtablenker^⁷ das zwei-

das zweidimensionale dimensionale Referenz- und/Hutζsignal zum Eingang des

Umschalters 14 im Empfänger 5 derselben Teilnehmerstelle

reflektiert (in Fig. lO ist diese Lichtablenkerstellung mit gestrichelten Pfeilen markiert)·

Zwischen den Einrichtungen 12 und 1J5 sind in der Lichtleitung 40 (Fig. 6) Platten 48 und 49 eingebaut, bei denen sich das Phasenmaß der Durchlässigkeit oder Reflexion pseudozufällig in der Plattenapertur ändert und die dazu bestimmt sind, den Einflu'ß von regelmässigen Inhomogenitäten der Lichtleitung 40 zu mindern und · die Auskopplung der übertragenen zweidimensionalen Information aus jedem Aperturteil der Lichtleitung" 40 zu ermöglichen· Die Anzahl von Platten wird je nach der Aus- · ■ führung einer konkreten Lichtleitung gewählt.

48 und 49 - ■ ·

Die . . Platten/können den ^Lichtstrom entweder ' ,

durchlassen, - in diesem Falle werden sie wie die Platte

48 in deiabeschriebenen Ausführungspeispiel optisch durchlässig hergestellt, - oder reflektieren, wobei sie , wie die Platte 49 als Spiegel ausgeführt werden.

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Wenn die reflektierende Platte 49 in einen geradlinigen Abschnitt der Lichtleitung 40 eingebaut werden soll» wird in der letzteren ein Kniestück 50 für den Einbau der Platte 49 vorgesehen. Aus der Lichtleitung wird der Idchtstr'om in das Kniestück 50 mit Hilfe eines Spiegelsystems, 51 gerichtet·

Um die Beeinflussung der Übertragungsqualitat durch Einwirkung des umgebenden Mediums zu vermindern, die auch zu wärme bedingt en und mechanischen Verformungen führen kann, wird die Lichtleitung 52 (Pig· 11) aus hermetisch abgeschlossenen und aneinander ohne mechanischen Kontakt stossenden,gleichachsigen Rohrabschnitten mit optisch durclässigen Flanschen 54 aufgebaut, die mit einem Edelgas (z. B· Argon) gefüllt sind. Alle beschriebenen konstruktiven Merkmale der I/ichtleitung 40 können mit Erfolg auch für die Lichtleitung 52 benutzt v/erden.

Zur Übertragung von Bildern eines dreidimensionalen Objekts mit Hilfe eines zweidimensionalen Hologramms über die Nachrichtenübertragungsstrecke 4 (Pig. I), 34 (Pig. 5), 40 (Pig. 6) enthält das Signalverarbeitungsmittel 15 nach Fig. 2 zusätzlich eine Einrichtung ^3 (Pig. 12) zur Aufzeichnung von zwei dimensional en HoIo-. grammen des dreidimensionalen Objekts, bezogen auf ein zusätzliches Referenzsignal, das von der Lichtquelle 22 erzeugt vdrd. Ausserdeia werden der Einrichtung 55 Synchro—

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nisationssignale vom Generator 39 und der modulierte kohärente lichtstrom von der Aufseiclxnungseinrichtung 20 zugeführt. Die Rekonstruktion des übertragenen Bildes erfolgt in der _;Einrichtung 21, auf die das Signal von.der Einrichtung 55 gegeben wird·

Zu demselben Zweck enthält das Signalverarbeitungsmittel 15 nach Pig.· 3 zusätzlich eine Einrichtung 56 (Fig. 13) zur Aufzeichnung von zweidimensionalen Hologrammen von einem dreidimensionalen 'Objekt. bezogen auf ein zusätzliches Referenzsignal, das von der Lichtquelle geliefert wird· .Der Einrichtung 56 werden auch S^nchronisationssignale ■ vom' Generator 39 und der modulierte kohärente lichtstrom von der Einrichtung 28 zugeführt. Die Rekonstruktion des übertragenen Bildes erfolgt in der Einrichtung 29, auf die das Signal von der Einrichtung 56 gegeben wird.

Für die Übertragung von.zweidimensionalen Farbbildern wird die Anlage nach Fig· 4 zusätzlich mit zwei kohärenten Lichtquellen 57, 58 (Fig. 14) ausgestattet, deren auf anderen Farbhilfsträgern übertragene Lichtströme den Umschaltern 59 bzw· 60 zugeführt v/erden. Das auf drei Hilfsträgerfrequenzen .^: erzeugte zwei dimension ale ^%

das zweidimensionale
Nutz- und/Referenzsignal gelangen zur Einrichtung 6l für ihre Vereinigung in einem optischen Kanal und weiter,

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dem Strahlengang des Licht stromes folgend, zur Einrichtung

des

7 für die räumliche Aufteilung des Referenz- und/Nutzsignals auf die Kanäle des zwei dimensional en Referziz— des zweidimensionalen
bzw·/Nut ζ signals·

Das Mittel 15 zur Signalverarbeitung enthält in diesem Falle zusätzlich Einrichtungen 62, 63 zur Aufteilung¹

des zweidimensionalen des zweidimensionalen Referenz- und/Nutζsignals auf drei

Kanäle (j«der Kanal für einen Farbhilfsträger). Im Zusammenhang damit enthält das Mittel 15 zusätzlich Einrichtungen 64, 63 zur räumlichen Vereinigung des zweidimensiodes zweidimensionalen

nalen Referenz- und / Nutz signals, nichtjkohärente Verstärker 66, -67 (Fig· 14·) zur Verstärkung des erhaltenen Interferenzbildes, Einrichtungen 68, 69 zur Aufzeichnung von Hologrammen der Nutzsignale in Bezug auf die Referenzsignale, zusätzliche Lichtquellen 70» 71 zur Erzeugung des kohärenten Nichts mit anderen Farbhilfsträgern, die den Hilfsträgern der kohärenten Lichtquellen 37 bzw. 58 entsprechen, und eine Einrichtung 72 zur Vereinigung der auf drei Farbhilfsträgern übertragenen und rekonstruierten. Bilder.

Nachstehend wird noch ein Ausführungsbeispiel der

erfindungsgemäßen

zur Durchführung des vorgeschlagenen/Verfahrens bestimmten Anlage nach Fig« 4 beschrieben, für die eine als Lichtleitung 40 nach Fig. 6 ausgeführte Nachrichtenübertragungsstrecke benutzt vdrd. Die Optik . dieser

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Anlage ist in Fig. 15 dargestellt..

Schaltbild .

In diesem / stellt die kohärente Lichtquelle

2 einen durch Synchronisationssignale gesteuerten Impulslaser mit einer teleskopischen Vorrichtung dar, die ein. Lichtbündel mit erforderlichem Querschnitt erzeugt · Diese Quelle kann auch als Laser mit Dauerstrichbetrieb, z.B. als Heliun-Neon-Laser.ausgeführt werden..

Der umschalter 6, der die zeitliche Modulation der

Laserstrahlung für die Erzeugung von Impulssendüngen

des _n '

des Referenz- und /¹¹Ut ζ sign als in Übereinstimmung mit den Synchronimpulsen bewirkt, stellt eine Kerrzelle dar, kann aber auch als elektro—optischer Modulator ausgeführt werden, der auf dem -Pockels-Effekt beruht und auf der Basis von KDP-, ADP-Krisiallen oder anderen elektrooptischen Stoffen aufgebaut wird, die ausreichend schnell· anspricnti. .

Die Einrichtung 7$ die die Referenzsignal- und Nutz-

signal-Impulssendungen in physikalisch unterschiedliche

ablenker Kanäle aufteilt, ist als elektro-optischer Licht/ mit

einem Eingang und zwei Ausgängen ausgeführt, bei den für die Ablenkung des Lichtbündels bekannte elektro-optische

ablenker Kristalle benutzt werden. Der Licht/ kann .auch auf

der Basis einer Ultraschall-Zelle aufgebaut sein, dabei

schwindigkeit ·

vermindert sich aber die Ansprechge/ der Einrichtung.

Der Modulator 9» der aus dem Impulssignal das .^^Tutz-509882/06 51

signal erzeugt., ist als eine Einrichtung zur Durchleuchtung von Kinofilmen oder Dias ausgeführt, kann aber auch eine Matrix aus elelctro-optisehen Modulatoren, ein elektrisch gesteuertes Transparentbild, einen Ultraschall-Lichtmodulator mit mehreren Kanälen oder einen Modulator auf der Basis der bekannten "Eidophor"-Einrichtungen mit einem · Ölfilm oder einem metallisierten Kunststoffilm darstellen, durch dessen Verformung der ^ichtstrom moduliert wird.

Die Einrichtung 10 wird als Spiegel- oder Prismensystem ausgeführt . wenn die Uachrichtenübertragungsstrecke beispielsweise ein rechteckiges Rohr darstellt, welches das zu übertragende Bild vervierfacht, um es in eine Art mit symmetrischem (geradzahligem) Spektrum umzuwandeln. Bei einer runden lich"j;rohrleitung kann die Einrichtung 10 aus konischen Spiegelflächen oder aus Linsen mit kegelförmigem Profil bestehen·

Wie "oben erwähnt wurde, stellt der Codierer ■ 30 eine Platte aus transparentem Stoff mit einer im Querschnitt veränderlichen optischen (und physikalischen) Dicke dar, die sich in beiden Koordinatenrichtungen nach einem pseudozufälligen Gesetz ändert, wobei der kleinste Schritt . der Dickenänderung gleich der Abmessung eines Auflösungselements des übertragenen Bildes (in dem den Codierer 30 passierenden Lichtbündelquerschnitt) oder grosser als

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dieses Element ist.

Im Kanal des zwei dimensional en Referenzsignals ist

die Einrichtung 8 ähnlich der im Kanal des zweidimensionalen

aber Nutzsignals liegenden Einrichtung 10 ausgeführt, kann/auch als Transparentbild mit vorgegebener Verteilung des Amplituden- und Phasen-Durchlässigkeitsgrades, z.B. als sphärische Linse mit einer in ihrem Brennpunkt im Strahlengang des kohärenten Lichtstromes eingebauten Blende zur Erzeugung

des zweidimensionalen Referenzsignals mit sphärischer ^hasenfront hergestellt sein.

Die Einrichtung 11 zur Signalvereinigung stellt ein

das zweidimensionale

Spiegelsystem dar, das das zweidimensionale Nutz- und/Referenzsignal in einen optischen Kanal zusammenfährt· Anstelle von Spiegeln können Prismen benutzt werden.

Als gesteuerte Einrichtung 12 zur Einkopplung der Signale in die Nachrichtenübertragungsstrecke 4-0 (in diesem Beispiel in die Lichtleitung) v/ird, wie oben beschrieben, ein mechanisch gesteuerter (schwenkbarer) teildurch- ' ■ lässiger Spiegel benutzt, in dessen Arbeitsstellung, die mit Hilfe einer (nicht gezeigten ) Verschie-

bungsvorrichtung eingestellt wird, die Lichtimpulse zur Einrichtung \J> des¹ Empfängers längs der Achse der Lichtleitung 40 gerichtet werden, im Betriebsruhezustand wird die Fläche des Spiegels parallel zur. Achse der Licht-

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~4β- .

leitung 40 orientiert. Die gesteuerte- Einkopplungseinrichtung kann auch als optischer ^T Ab lenker ausgeführt werden.

Die Nachrichtenübertragungsstrecke 40 stellt eine Multimode-Licht leitung (ein Rohr mit geschliffenen Innenwänden) dar. Als Nachrichtenübertragungsstrecke kann auch ein freier Raum oder eine licht leitung mit Korrekturlinsen sowie eine Lichtleitung mit Korrekt ur_wspiegeln benutzt werden.

Pur die ungeordneteVerteilung der Signale weist die

Lichtleitung. 40 eine Platte 48 aus transparentem Stoff· mit

P
einer Dicke auf, die sich im lattenquer schnitt nach einem pseudozufälligen Gesetz ähnlich wie beim beschriebenen Codierer JO ändert.

Die Auskopplungseinrichtung 13 weist im Prinzip gegenüber der beschriebenen Einkopplungseinrichtung 12 keine .Unterschiede auf und kann aus den erwähnten Elementen (elektromechanisch gesteuerten teildurchlässigen Spiegeln

_ablenkern
oder optischen Licht/ ) aufgebaut werden.

Der Umschalter 14, der die Auftastung des für den jeweiligen Teilnehmer bestimmten Nutz- und Referenzsignal-\ paares bewirkt, ist identisch mit dem Umschalter 6 des Senders ausgeführt, kann aber mit Berücksichtigung der Tatsache etwas abgeändert v/erden, dass das empfangene Signal· eine wesentlich ' geringere Leistung aufweist und infol-

die

gedessen die technischen Forderungen-an/Bauelemente (elektro-optische Kristalle) herabgesetzt werden können.

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In der. betreffenden ' optik ist das üLLttel. 15 zur Signalverarbeitung nach Pig« 2 ausgeführt· Die Einrichtung 16 zur räumlichen Aufteilung ä.er Sig-

ablenker .

nale stellt einen gesteuerten "Licht/ dar und kann identisch der beschriebenen Einrichtung 7 ausgeführt v/erden·

Der Decodierer 3-1 unterscheidet sich von dem Codierer . 30 nur dadurch, dass seine optische Querschnittsdicke sich nach einem zur änderung der optischen Dicke des Codierers

30 konjugiert komplexen Gesetz ändert, d*h. einer Vergrösserung der Dicke im Codierer 30 eine Verkleinerung der optischen Dicke im Decodierer 31 entspricht.

Die Verzögerungseinrichtung (Verzögerungsleitung) 17 stellt eine Gruppe von Spiegeln 73 dar, die das ^ichtbündel vom Eingang bis zum Ausgang in einer der erforderlichen Signalverzögerung entsprechenden Entfernung (optischen Weglänge) mehrfach reflektieren· Zur Verzögerungsleitung gehören auch zur Korrektur der Phasenfront dienende sphärische Linsen 74·» deren Brennweite mit der optischen Weglänge des Signals in der Verzögerungsleitung in "berein-. Stimmung gebracht ist, damit die Lichtverteilung im Eingangsund Ausgangsquerschnitt der Verzögerungsleitung identisch* ist· Anstelle der Spiegel können für die Verzögerungsleitung Prismen mit innerer Totalreflexion benutzt werden·

räumlichen

Die Einrichtung 18 zur/Signalvereinigung

ist ähnlich der Einrichtung 11 als. Spiegel- oder Prismen-

509882/065 1·

system ausgeführt. Zum Unterschied von der Einrichtung 11 erfolgt die Einstellung der optischen Elemente in der Einrichtung 18 so, dass die Referenz- und Hutzsignale zum Ausgangsquerschnitt dieser Einrichtung aus verschiedenen Richtungen gelangen, wie dies bei der Aufzeichnung von Hologrammen mit einer Referenzwelle erforderlich ist.

Der nichtkohärente Lichtverstärker 19 ist als elektronenoptischer Wandler aufgebaut, dessen Fotokatode in der Ausgangsebene der Einrichtung 18 zur räumlichen Signalvereinigung liegt.

Die Aufzeichnungseinrichtung 20 stellt eine an sich bekannte Einrichtung mit einer durch lachtstrahlung beeinflussten Fotowiderstandsschicht und einem daran anliegenden Seignettedielektrikum dar, bei dem sich der Streufaktor des auf seine Oberfläche einfallenden ^ichts je nach der Verteilung der elektrischen Spannung ändert. Die Aufzeichnungseinrichtung kann auch auf der Basis der bekannten fotochromatischen Stoffe aufgebaut werden, bei denen das Absor tionsspektrum durch Bestrahlung geändert wird, oder . auf der Basis von Elastomnr-Stoffen, bei.denen Deformationen infolge der Einwirkung eines elektrischen Feldes ent- stehen,, oder auf der Grundlage von Flüssigkristallen.

Die zusätzliche kohärente lichtquelle 22 stellt einen

Impulslaser mit einer teleskopischen Vorrichtung zur Erzeugung

• ■ und

des erforderlichen lichtbündelquerschnitts dar /kann

509882/0 65

-49- .' ■

auch wie die Lichtquelle 2 als Laser mit Dauerstrichbetrieb ausgeführt werden. .

Die Wiedergabeeinrichtung 21 ist für die fotografische

Registrierung bestimmt und als Fotoapparat oder Filmkame-

aber
ra aufgebaut, kann/auch einen Schirm mit einer Optik

zur visuellen Betrachtung darstellen· In dem in 2?ig. 16 gezeigten Ausführungsoeispiel sind der Codierer 30 und der .Decodierer 31 als metallische oder metallisierte Spiegelplatten ausgeführt, auf die der Lichtstrom mit Hilfsspiegel 75 bzw· 76 gerichtet wird· Das Relief der das lacht reflektierenden Plattenoberfläche ist gemäss einem Pseudozufallsgesetz und den Forderungen an die resultierende Breite des räumlichen Signalspektrums nach dem Durchgang durch den Codierer 3ο geformt.

In dem anderen Ausführungsbeispiel (Fig. 17) enthält das Mittel 15 zur Signalverarbeitung eine als Objektiv, ausgeführt e Einrichtung 23 zur zweidimensionalen Fouriertransformation deV durchlaufenden Signale, eine Einrichtung zur

räumlichen Aufteilung der Signale, die den bereits beschrie-

ablenker
benen gesteuerten Licht/' darstellt, Einrichtungen 25 und 26 zur Aufzeichnung von F ourier-Hologr aminen, die ähnlichder beschriebenen Einrichtung zur Hologrammaufzeichnung mit nur einem Unterschied aufgebaut sind, dass in eine.r dieser Einrichtungen ein Aufzeichnungsbetrieb eingestellt wird, bei dem die inverse Aufzeichnung des .Signalspektrums er-

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2508019

folgt, eine zusätzliche, kohärentes Licht erzeugende Lichtquelle 27* die ähnlich der beschriebenen Lichtquelle aus-

eine,
geführt istj^cEer Einrichtung 2J> ähnliche Einrichtung zur Rückinformatiön, sowie mehrere Spiegel 77 (oder Prismen),

zung

die für die erforderliche Fortpflan/ der Licht bündel zwischen den Einrichtungen sorgen. Die in Pig. 17 gezeigte Einrichtung 29 ist ähnlich der beschriebenen Einrichtung 21 aufgebaut· . ,

Die für die üb er tragung; von räumlichen und farbigen Bildern zusammengestellte Optik ist eine Wiederholung der beschriebenen Optik mit der Ausnahme von selbstverständlichen Ergänzungen in Übereinstimmung mit Fig. 12, 13 und 14.

Alle oben erläuterten optischen Elemente sind weitgehend bekannt und wurden in der Fachliteratur beschrieben _

Die Wirkungsweise des zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens bestimmte Anlage. zur übertragiing zweidimensionaler Information auf optischen Frequenzen besteht in folgendem.

Ein von der Lichtquelle 2 (Fig· l) erzeugter kohärenter. I&chtstrom gelangt zum Umschalter 6 des Senders, in dem

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mit einer vorgegebenen Taktfrequenz zwei zweidimensionale Impulssignale (in jedem Arbeitetakt) erzeugt' werden, die

dem zweidimensionalen

dem zweidimensionalen Referenz- und/Nutζsignal .entsprechen· Die /Urzeugung dieser Impuls signale erfolgt durch Amplitudenmodulation des von der Quelle 2 erzeugten Lichts, wobei die Dauer jedes Impulssignals üblicherweise dem Intervall der zeitlichen Signaldispersion bei Signaldurchgang durch die. jeweilige Nachrichtenübertragungsstrecke 4-gleich oder grosser als dieses Intervall ist und der zeitliche Abstand der Impulssignale voneinander nicht grosser · als die charakteristische Instabilitätszeit von Parametern der Nachrichtenübertragungsstrecke sein soll (vgl. das nachstehende Rechenbeispiel)· Die Lichtsendung .des Referenzsignals kann mehrere zeitlich nacheinander folgende Impulse enthalten. Die erzeugten Lichtsignale, die in der Amplitude modulierte zweidimensionale Lichtimpulse darstellen (d.h. -^ichtimpulse mit vorgegebener Amplitudenund.Phasenvertei.lung im Querschnitt des Licht stromes), gelangen bei der Lichtfortpflanzung an die Einrichtung 7 zur räumlichen Signalaufteilung, in der diese Impulssignale in Übereinstimmung mit den für den jeweiligen Sender 3 gemeinsamen Steuersignalen (Synchronisationssipinalen) in zwei im Raum physikalisch unterschiedliche Kanäle .des- zwei-

des zweidimensionalen dimensionalen Referenz- bzw·/Nutzsignals aufgeteilt werden.

eine
In der Einrichtung 7 ist auch/gleichzeitige Erzeugung'' der

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vorgegebenen Querschnitte der Lichtsignale möglich.

Der sich im Kanal des zweidimensionalen Referenzsignals

fortpflanzende zweidimensionale Lichtimpuls (Impulssignal)

der ■ - -

wird in der .Amplitude und/Phase in der Einrichtung 8 räumlich moduliert, damit im Querschnitt des Licht stromes die erforderliche zweidlmensionale (z.B. sphärische) Phasenverteilung entsteht. Palis das Referenzsignal aus einer Reihe von Impulsen besteht, kann in jedem Impuls unterschiedliche Amplituden- und Phasenverteilung eingestellt werden.

Der sich im Kanal des zweidimensionalen Nutzsignals fortpflanzende zweidimensionale Lichtimpuls (Impulssignal) durchläuft nacheinander .den Modulator 9» in dem die Ampli-

die
-tude und/Phase im Lichtstromquerschnitt mit dem laufenden Nutzsignal moduliert werden, und dann die Einrichtung 10 zur optimalen Anpassung des Nutzsignals an den Operator der ITachrichtenübertragungsstrecke 4-, in der die zusätzliche räumliche Amplituden- und Phasen-Einstellmodulation des zweidimensionalen Impülssignals (z.B· die Umwandlung des Nutzsignals in eine .Signalart mit symmetrischem räumlichem Spektrum) erfolgt·

laufen

Uach Durch/ der Kanäle des zweidimensionalen Refe— des zweidimensionalen
' renz- bzw./Hut ζ signals gelangen die zweidimensionalen Licht-

jae zu den einzelnen Eingängen der Einrichtung 11 zur räumlichen Signal ve reinigung, in welcher sie in einen ein-

509882/0 651

heitlichen optischen Kanal zusammengeführt werden, in dem sich diese Impulse nacheinander hintereinander fortpflanzen·

Vom Ausgang der Einrichtung 11 werden das zweidimen-

das zweidimensionale

sionale . Nutz- und/Referenzsignal- der gesteuerten Einrichtung 12 zur Einkopplung der Signale in die Ifachrichtenübertragungsstrecke M- geführt· Die Einkopplungseinrichtung 12 wird durch Synchronisationssignale gesteuert, welche die vorzeitige Überführung der gesteuerten Elemente dieser Einrichtung in die Arbeitslage und die Einstellung eines Betriebszustands gewährleisten, bei dem das am Eingang

der Einrichtung 12 eintreffende' zweidimensionale Nutzdas zweidimensionale

und /Referenz signal längs der Achse der Nachrichtenübertragungsstrecke 4 zum Empfänger 5 äes Teilnehmers gerichtet werden· Nach - erfolgter Übertragung (d.h.· nach dem Durchgang dieser Signale durch die Einkopplungseinrichtung 12) werden die Elemente dieser Etnriphtung in den Betriebsruhezustand umgestellt, bei dem minimale- Störungen der

Signalfortleitung in der Nachrichtenübertragungsstrecke 4- entstehen, ·

Somit umfasst der Einheitszyklus der Informationsübertragung die Dauer der ^ichtfortpflanzung in den Einrichtungen des Senders und gewöhnlich eine .v/esent lieh grössere Zeit für die Einstellung der gesteuerten Elemente der ' Einkopplungseinrichtung 12 in die Arbeitslage sowie für

009882/0651 ,

ihre Umstellung in den Betriebsruhezustand.

Die in die Nachrichtenübertragungsstrecke eingeführten Referenz- und Nutzsignale pflanzen sich darin in Richtung der Teilnehmeranlage fort und erfahren dabei verschiedene, für die jeweilige Art der übertragungsstreclce und ihre • Ausführungsqualität ,charakteristische Transformationen (Dämpfung, Verzerrung der räumlichen Modulation, Terzerrungen des räumlichen Spektrums, zeitliche Dispersion)·

Für den Empfang der Signale erfolgt im Empfänger 5 des Teilnehmers mit Hilfe der Synchronisationssignale die vorhergehende Einstellung der gesteuerten Elemente der Auskopplungseinrichtung 13 in die Betriebslage, um bei der Ankunft der ^ichtimpulse "des Referenz— und des Nut ζ signals die Abzweigung eines Teils des Lichtstromes aus der Nachrichtenübertragungsstrecke 4- in den Empfänger 5 zu ermöglichen.

Die aus. der Nachrichtenübertragungsstrecke 4- durch die Auskopplungseinrichtung 13 abgeführten Impulse der Referenz- und Nutzsignale gelangen zum Umschalter 14, der die zeitliche Selektion (Aufta8tung) des für den Empfänger 5 des be-

cles treffenden Teilnehmers bestimmten Referenz- und/Nut ζ signals eines Teilnehmersenders 3 vornimmt. Die herausgelösten zweidimensional en Lichtsignale werden zum Mittel-15 zur Verarbeitung dieser Signale geleitet, in dem durch gemein-

·. - ' des zweidimensionalen

same Verarbeitung des zweidimensionalen Referenz- und/Nutzsigaal"s die durch die Nachrichtenübertragungsstrecke 4· her-

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25Ö6019

vorgerufenen Verzerrungen kompensiert werden·

I ^!

In der zum Signalverarbeitungsmittel 15 nach Pig. 2 (15) gehörenden Einrichtung 16 zur räumlichen Aufteilung _ der Signale wird^ 'das empfangene zweidimensional Refe-

das empfangene zweidimensionale

renz- und/Hut ζ signal auf" räumlich getrennte Kanäle aufgeteilt, worauf eines dieser Signale (^e nach" ihrer Reihenfolge) dem Eingang der Verzögerungseinrichtung 17 zugeführt" wird, bei dereü Durchgang die für die Berücksichtigung des zusätzlichen Lichtsignalweges in der Einrichtung 17 " erforderliche Phasenkorrektur der Wellenfront erfolgt· Die zeitlich zusammengeführten zweidimensiönalen Re-

rerenz- und Hutzsignale gelangen zu den Eingängen der Ein-

richtung 18 zur. Signalvereinigung, in der die beiden Idchtbündel, die dem Nutz- und dem Referenzsignal entsprechen, . in einem Raumgebiet, zusammengeführt werden, damit sich in einer bestimmten Ebene - am Ausgang der Einrichtung 18 - ein Interferenzbild, d.h. ein Hologramm des empfangenen zweidimensiönalen Hutzsignals,bezogen auf das empfangene zweidimensionale Referenzsignal,bildet· Dieses Interferenzbild (Amplitudenverteilung), das man an dem mit dem Ausgang cter Einrichtung 18 zusammengeführten Eingang des V nichtkohärenten Licht verstärker s 19 erhält, wird nach einer Verstärkung in der Einrichtung 20 zur Hologrammaufzeichnung aufgezeichnet. Das in der Einrichtung 20 aufgezeichnete Hologramm wird in den für die Wiedergabe=der

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ORIGINAL INSPECTED

empfangenen Information erforderlichen Zeitpunkten von der zusätzlichen kohärenten Lichtquelle 22 beleuchtet, und das vom Hologramm rekonstruierte Bild wird in der Wiedergabeeinrichtung 21 registriert. Die Einrichtungen 22, 20, 19, 16 werden entsprechend den ihnen zugeführten Synchronisationssignalen gesteuert·

In dem in Fig. 3 (1?) dargestellten Mittel 15 zur Signalverarbeitung gelangen die empfangenen und von anderen ImpulsSignalen getrennten zweidimensionalen Hutz- und Referenzsignale zur Einrichtung 23, in der die räumliche Fouriertransformation der diese Einrichtung passierenden Lichtsignale erfolgte Die Fourier-transformierten Uutz- und Referenzsignale werden vom Ausgang der Einrichtung 23 der Einrichtung 24 zugeführt, die in Übereinstimmung mit den eintreffenden Steuersignalen (Synchronisationssignalen) die impulsförmigen'- . -Fourier—transformierten Referenz- und Nutzsignale in zwei physikalisch unterschiedliche räumliche Kanäle aufteilt·

Die .Spektren der getrennten zweidimensionalen Referenz- und Nutz signale werden in den Einrichtungen 25 und 26 auf gesonderten Arbeits Informationsträgern aufgezeichnet, ,wobei die Aufzeichnung des zweidimensionalen Referenzsignals mit Inversion erfolgt, um die Division des

1 *

Hut ζ Signaspekt rums durch das Spektrum des ζ v/ei dimensional en

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Referenzsignals zu ermöglichen. Die Aufzeichnung erfolgt zu den Zeitpunkten, in denen das Referenz- und das Nutzsignal ankommen, wobei für die Aufzeichnung ein Teil des von der zusätzlichen Lichtquelle 2? erzeugten kohärenten Lichtströmes benutzt wird· _;

Die aufgezeichneten Fourier-Hologramme des im jeweiligen Arbeitszyklus (Zeitintervall) empfangenen. Referenz- und Hut ζ signals werden mit dem, von der zusätzlichen Lichtquelle 27 gelieferten kohärenten Lichtstrom durchstrahlt und der sich dabei ergebende Lichtstrom wird der Einrichtung 28 zur iOurier-Rücktransformätion zugeführt, worauf er in die Einrichtung 29 zur-Wiedergabe des empfangenen Signals gelangt. Das Auslesen der Information von den aufgezeichneten Pourier-Hologramroen kann im Zeitintervall vom Schluß der Hologrammfixierung an'bis zum Beginn der Vorbereitung der Einrichtungen 25 und 26 zum Empfang der in den nächsten Arbeitszyklen folgendenHutζsignale durchgeführt werden.

Die in Fig. 4- (15» 16) dargestellte erfindungsgemäss ausgeführte Anlage^ die zur Geheimhaltung der Übertragung den Codierer 30 und den Decodierer 31 enthält, weist in ihrer Arbeitsweise folgende Unterschiede auf. Bei der Übertragung wird der Liehtstrom, der sich nach der. Modulation des Impulssignals mit dem Nutzsignal ergibt, durch den Codierer 30 und weiter durch die vorher erwähnten Einrichtungen gemäss ihrer Arbeitsfolge durchgelassen. Be_im Empfang, ^d_{6n d&s} H«««,^^ . _daa .

■ !

509882/0651 ' .

Hutzsignal in physikalisch unterschiedliche räumliche Kanäle getrennt werden, wird das herausgelöste Butzsignal zusätzlich durch den Decodierer 31 durchgelassen, worauf dieses Signal die oben aufgezählten Einrichtungen gemäss ihrer oben beschriebenen Arbeitsfolge passiert·

Beim Multiplex—Nachrichtenverkehr zwischen zwei oder mehreren Teilnehmern nach Fig· 5 unterscheidet sich der Betrieb der eigentlichen Einrichtungen 3 uncl 5 nicht von der beschriebenen Arbeitsweise· Die Teilnehmerstellen, die in diesem Falle die Auskopplungseinrichtung 37 und den Selektor 36 enthalten, werden in Übereinstimmung mit den codierten TaktimpulSendungen von der Baueinheit 33 zur zeitlichen Synchronisation gesteurt· Dabei erfolgt der Betrieb in der nachstehenden Reihen folge. Die in der Baueinheit 33 erzeugten Synchronisationssignale modulieren in dieser Baueinheit die Lichtträgerfrequenz und werden über die Einrichtung 35 zur Synchronisationssignal-Einkopplung kontinuierlich in die Hfachrichtenübertragungsstrecke 34 eingespeist. Die zur Auskopplung der Synchronisationssignale aus der Nachrichtenübertragungsstrecke 34 vorgesehene Einrichtung 37 entnimmt der Übertragungstrecke 34 einen Teil der Energie der durch die Übertragungsstrecke auf einer bestimmten Frequenz übermittelten Synchronisationssignale· Der Selektor 36 decodiert die von. der Einrichtung 35 gelieferten Signale und erzeugt· die Steuersignale, die für den Betrieb (für zeiisrichtige Ein- undAusschaltung) aller elek

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trisch gesteuerten Einrichtungen des Senders 3 und des Empfängers 5 der Teilnehmer stelle 32 erforderlich sind. Die Auswahl des erforderlichen Zeitkanals für den Nachrichtenverkehr und die Bestimmung der Empfangs- sowie Übertragungsrichtung erfolgen durch Einstellung ent-"

Decodierer sprechender Codekombinationen in der /schaltung des

Selektors 36. ■

Wenn die Multimode-Licht leitung 40 (Pig· 6) als Hach-

richtenübertragungsstrecke benutzt wird, wird dasi zwei-

das zweidimensionale
dimensionale ETutz-und/Referenz signal in die Lichtleitung.

parallel zu ihrer optischen Achse eingeführt· Die Einkopplungseinrichtung 12 und ihr als Arbeitselement .dienender teildurehlässiger Spiegel werden rechtzeitig, vor der Zuführung der Referenz- und der Nutzsignale^mit Hilfe der Verschiebungsvorrichtung.46 in die Arbeitsstellung gebracht (in Fig· 6 ist in Strichlinie die Arbeitsstellung des Spiegels beim Wechsel der "bertragungs- oder Empfangsrichtung angegeben). Ähnlich . wird der Spiegel der

Ausköpplungseinrichtung 13 frühzeitig, vor der Signalankunft beim Teilnehmer.in die Arbeitsstellung-eingestellt· Bei der Fortpflanzung der ^Nutz- und der Referenzsignale in Richtung der Achse der Lichtleitung 4-0 werden diese Signale an den spiegelnden Innenwänden dieser Lichtleitung mehrfach reflektiert· Wenn die Bedingung erfüllt wird,

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dass das minimale Auflösungselement in den übertragenen Signalen in seinem Querschnitt 3.0 bis 100 ^ichtwellenlängen entspricht, fallen die Wellen auf die Wände der

streifend
Id ent leitung 40. / unter Winkeln von einigen Grad. ; Dabei ergeben sich bekanntlich sehr geringe Reflexionsverluste an Lichtstrahlen, wenn auch die Innenwände der Lichtleitung keine speziellen Überzüge auf v/ei sen.

Bei der Lichtfortpflanzung in einer langen Lichtleitung können die mehrfachen Reflexionen, wenn man nicht eine ideale Ausführung der Lichtleitung in Betracht zieht, zur unerwünschten Konzentration des Lichtstromes an einer Lichtleitungswand einer Streckenstelle führen. Unter Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeit dieser Erscheinung sind in der Lichtleitung 40 Platten 48 mit pseudozufälliger ?hasenverteilung des Durchlässigkeitsgrades und Platten 49 mit ähnlichem Reflexionsgrad eingebaut. Beim Durchgang dieser blatten erweitert sich der Lichtstrom wieder auf den ganzen Querschnitt der Lichtleitung 40. Signale, die aus irgendwelchen Gründen ihre 1?ortpflanzung unter grösse-

*
ren VßLnkeln (als mehrere Grad) begonnen haben, erleiden in der Zeit eine starke Dispersion und können beim Empfang von Signalen einen unerwünschten Hintergrund bilden. Diese Strahlen werden beim Lichtdurchgang durch optisch schwarze Bereiche 45 der Lichtleitung 40 beseitigt» In Bereichen,

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plötzlich wo die Licht leitung 40 ihre Richtung ". . / ändert, wird das Licht von den Spiegeln 43, 44 und 51 reflektiert, die somit die Einhaltung der Bedingung gewährleisten, dass der Lichtstroin sich längs der.Achse der Lichtleitung 40 '. bewegt.

Bei demAusführungsoeispiel der Lichtleitung 52 (Pig- 11), die aus einzelnen hermetisch abgeschlossenen Rohr-

'abschnitten 53 mit Planschen 54 besteht, weist die Lichtpflanzung · · ' fort/ durch die Lichtleitung keine unterschiede von dem beschriebenen Vorgang auf· Das Vorhandensein von Spielräumen an den Stosstellen einzelner Rohrabschnitte 53 vergras sert etwas die Energiedämpfung.

Die Benutzung der Lichtleitungen 40 (Fig· 7)» 41 (Pig· 8), 42 (Pig. 9) mit verseMedenen Querschnittsformen bringt keine Änderungen des Vorganges der !»ichtimpulsfortpflanzung in der Lichtleitung und der Wirkung der einzelnen oben beschriebenen ^ichtleitungselemente mit sich.

Wenn als Ein- und Auskopplungseinrichtungen 12 bzw.

lenker

13 optische Licht ab/ . nach Pig·. I^ benutzt v/erden, überfähren die Selektoren 36 frühzeitig vor der Ankunft der ·__ Nutz- und Referenzsignale das optische Medium dieser Deflektoren in den Zustand, bei dem die' Ablenkung·des auf die

ker
Eingangs apertur dieser Licht ab len/ einfallenden Lichtströ-

mes unter einem Winkel erfolgt, der für die Ein- oder -

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Auskopplung der Signale in die bzvt· aus der ^Lichtleitung •40 ausreicht· Bei Betriebspause lässt ein im Inneren der

_ " " teil

Lichtleitung 40 liegender Lichtablenker/ cLen sich in der Lichtleitung 40 fortpflanzenden Lichtstrom mit geringen Verlusten und Verzerrungen der Phasenfront an der jeweiligen Teilnehmer stelle vorbei.

Bei der Übertragung von räumlichen Bildern dient als Übertragungsobj ek't ein zwei dimensional es Hologramm eines au übertragenden dreidimensionalen Objekts· Bei der Rekonstruktion der Abbildung dieses Objekts beim Empfang vdrd dabei das erhaltene (rekonstruierte) Hologramm in ei ner Aufzeichnungseinrichtung 55 bzw. 56 (Pig· 12, 13) auf gezeichnet und nach der Fixierung mit dem kohärenten -kiLcnt strom der zusätzlichen Lichtquelle 22 bzw. 27 für die Betrachtung des räumlichen Bildes beleuchtet·

Die Wiedergabe des Raumbildes kann während des Zeitintervalls vom;Zeitpunkt der Hologrammfisierung an bis zum Beginn der Vorbereitung der entsprechenden Aufzeichnungseinrichtung zum neuen Arbeitszyklus erfolgen.

Wenn die Nachrichtenübertragungsstrecke 4 (Fig· 14) für die Übertragung von Farbbildern benutzt werden soll, funktioniert die Teilnehmerstelle 1 wie folgt.

Auf jedem der drei von den Lichtquellen 2, 57, 58 erzeugten Farbträger werden in den Umschaltern 6 bzw· 59 bzw» 60 zweidimensionale Impuls Sendungen der ITutz-

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2506Ό19

und Referenzsignale erzeugt , wobei, die Paare von Iinpulssignalen jeder Farbe an einem Iiöpulspaar einer anderen Farbe liegen und dabei sich 3x2=6 nacheinander erzeugte Impulse ergeben, die in der Einrichtung 61 physikalisch in einem optischen Kanal vereinigt werden. Darauf erfolgt in der Einrichtung 7 die Aufteilung der drei Uutz- · signale und' der drei Referenzsignale auf physikalisch unterschiedliche Kanäle. Im Kanal des zweidimensionalen signals v/erden die Farbimpulssignale im Modulator 9 ^utzsignalen moduliert (jedes Farbimpulssignal mit dem Signal von derselben Farbe)· Im Kanal des zweidimensionalen Referenzsignals bewirkt die Einrichtung 8 die erforderliche räumliche Modulation der drei diese Einrichtung durchlau-, ■ fenden Referenzsignale«

In der Einrichtung 11 erfolgt die Vereinigung der fertigen Nutz- und Referenzsignale zu einem optischen

zung

Kanal. Die weitere Fort.pf lan/ der Signale durch die Nachricht enüb er tragungs strecke 4 v/eist keine Unterschiede "von dem beschriebenen Signaldurchgang auf. '

Die empfangenen Signale werden in der Einrichtung 16 in eine Gruppe von drei Referenzsignalen und- eine Gruppe von drei Mutz si gnalen getrennt. Nachdem eine der Signalgruppen die Verzögerungseinrichtung 17 durchlaufen hat, erfolgt in den Einrichtungen 62 und 63 die Aufteilung der Farbträger

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in drei physikalisch unterschiedliche Kanäle (getrennt für die Mutz- und die Referenzsignale). Das Referenzsignal und das Uutzsjpgnal gleicher Farbe v/erden mit Hilfe der Einrichtungen 18, 64, 65 räumlich vereinigt. Das erzeugte Interferenzbild (Hologramm) wird verstärkt und in den Einrichtungen 20, 68, 69 aufgezeichnet.

Die auf drei Farbträgern schwingenden zusätzlichen kohärenten lichtquellen 22, 70, 71 beleuchten die aufgezeichneten Hologramme (jede dieser lichtquellen beleuchtet das Hologramm der entsprechenden Farbe), und die unver- . zerrt wiedergegebenen Nutzsignale werden durch die Einrichtung 72 räumlich vereinigt. Das erzeugte Farbbild wird von der Einrichtung 21 registriert*

Ein Ausführungsbeispiel der zur Durchführung . des erfirissg'emis.ßen · "Verfahrens bestimmten Anlage mit Benutzung einer als iviultimode-Idchtleitung ausgeführten Machrichtenübertragungsstrecke wird nachstehend beschrieben.· Wenn die Abmessungen des zu übertragenden Bildes z.B. ·

24 χ 36 mm betragen, kann die als Rohr mit gut reflektierenden Innenwänden ausgeführte Lichtleitung· 4-0. (Fig. 15) beispielsweise mit einem Durchmesser von JOQ mm gewählt werden.

Die Abmessung eines Auflösungselements des zu übertragenden Bildes möge 2,4 χ 1(T^ cm betragen. Die Divergenz

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des ebenso wie das Auflösungseiement breiten Lichtbündels führt dazu, dass ein Teil von Strahlen sich in der Lichtleitung 40 geradlinig bewegt und ein anderer Teil sich durch. Reflexionen an den Wänden der Lichtleitung 40 fortpflanzt, auch wenn diese keine Krümmungen aufweist·

Wird der ^Grad :der 7/andreflexion gleich 0,999 angenommen (was für den Pail des geneigten !»lohteinfalle auch ohne besondere Wandüberzüge durchaus real ist), so erfolgt die e-fache Dämpfung ungefähr nach 1000 Reflexionen.

Die Länge des!Strahlungsweges 1 bis zur ersten Reflexion kann man aus der Pormel.bestimmen ·· ·

(9)

mit

ds... Abmessung des Auflösungselements, D ⁼ Durchmesser der Lichtleitung 40 und A= ■ Wellenlänge des Träger licht s.

Pur d β 2,4 . icf^cm, D = 3>0 cm und A= 0,6 . erhält man 1 = 24 m. Somit erfolgt die e-fache Signaldüinpfung in der Entfernung von etwa 24 km = ICKl.

Die minimale' Dauer der zu übertragenden Signale hängt von der Übertragungsentfernung, dem Durchmesser der Lichtr leitung 40 und von der Zahl der Signalreflexionen in der

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Lichtleitung 4-0 ab (einschliesslich der Reflexionen, die infolge der Lichtleitimgskrümmungen und nichtidealer Ausführung der Licht1eitungsinnenflache auftreten). Der ausgesandte Lichtimpuls erhält mit der Ubertragungszeit verschwommene Formen, da die Strahlen, die verschiedene Zahlen von Reflexionen an den Wänden auf v/eisen, verschieden, lange Wege durchlaufen. Die maximale Vergrösserung des Portpflansungsweges ( Δ L) eines von den Wänden reflektierten Strah les gegenüber einem geradlinig verlaufenden Strahl kann aus der Pormel

λ²

L = -¹^ (10)

ermittelt werden, in der L die Länge der Lichtleitung 40 bedeutet.

Pur L = 24 km, X = 0,6 · id" cm und d = 2,4 . beträgt die maximale Verlängerung des Portpflanzungsweges ungefähr 2 m. Diese Wegeverlängerung bestimmt die minimale Dauer der betreffenden Signale, die gegebenenfalls etwa

^mmf\ •■•ft

0,66 .10 s beträgt (wenn man von der Zeit 0,33 »10 s • für·den Lichtdurchgang der Entfernung von 1 m ausgeht). Wenn man das Zeitintervall zvri.sch.en den zwei dimensional en Refe-

•"8
renz- und Uutzsignalen gleich 10 s nimmt , erhält. man für die Summendauer der Informationsübertragung (einschliess-

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250.J5Q.1S

lieh des Referenz- und des Uutzsignals) «twä C = 2,3 ΙΟ"⁸ s.

Falls das Intervall zwischen

—8

dein Referenz- und dem Hut ζ sign al gleich 10 s angenommen wird, lässt die Nachrichtenübertragu.ngsstrecke'mit einer Länge von. 24 km und aus einem Werkstoff, dessen Hem-.

—4
peraturkoeffizient 5.10 beträgt, eine Temperaturänderrungsgeschwindigkeitvon über 1 Grad /s zu; wobei das zulässige Phasenauflauf en 36° beträgt. Dieser Wert liegt '. viel höher als die realen Änderungen der Umgebungstemperatur. ■ . ■ · -"

Beim vorausgesetzten Durchmesser eines AuflÖsungselements von 2,4 · 10 ^ cm, der beim Bildformat von 24 χ 36 einer Bildschärfe von 1000 Zeilen entspricht, beträgt

zität . " ' .

die übertragungskapa/ der ITachriehtenübertragungsstrecke ungefähr 4,10? Bilder pro Sekunde. Dies gibt die Möglichkeit, bei einer Bildfrequenz von 25 Kz durch eine Licht-' leitung etwa 16.IQr Schwarz-Weiss-Pernsehprogramme und ungefähr 5·10^ Farbfernsehprogramme mit einer Bildschärfe für jede Farbe von 1000 Zeilen zu übertragene

Wenn man das zu übertragende Frequenzspektrum von /If ^ ..-F— = ¹P⁸.^{Hz in} Betracht zieht, ergibt sich die Möglichkeit, außer dem Zeitmultiplex?- auch das Frequenzmultiplexverfahren für die Trennung der tfbertragungskanäle zu benutzen· 'Dabei erreicht die ^bert.ragüngskapakitat

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der Hachrichtenübertragungsstrecke für den sichtbaren Be- . reich der elektromagnetischen Strahlung einen Wert von 1O²² bit/s. - und mehr.

Bei der übertragung von räumlichen (holographischen) Bildern ergibt die Benutzung von drei diskreten Farbträgern im betrachteten-Ausführungsbeispiel eine Übertragungskapazität von etwa 600 Kanälen bei einer Bildschärfe von 1000 Zeilen in allen drei Koordinatenrichtungen.

Auf der Basis des erfindungsgemäßen Verfahr ens und der für dieDurchführung dieses Verfahrens bestimmten Anlage

kann ein System zur Nachrichtenübertragung auf optischen Frequenzen geschaffen werden, das neue, bisher unbekannte Möglichkeiten erschliessf, zweidimensional Information über grosse Entfernungen mit einer überaus ho-

zität
hen ubertragungskapa/ zu übertragen, die bei den bekannten und in der Entwicklung befindlichen Systemen nicht erreicht ■ wird.

Die"Schaffung solcher Nachrichtenübertragungssysteme gibt zum erstenmal c^Le reale Möglichkeit, bereits beim gegenwärtigen Stand der.Technik z.B. Bildtelefonverbindungen

len

für grosse Teilnehmerzah/ zu realisieren, räumliche (holog-

und

graphische) Bilder im Fernsehrundfunk zu übertragen /vollständige Geheimhaltung der Informationsübertragung zu ge- i währleisten· · -

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Claims (1)

1. lJ Verfahren, bei dem zweidimensional β Information

   von einem Objekt - ein zweidimensionales Nutzsignal - mit Hilfe eines kohärenten Lichtstromes über eine Nachrichtenübertragungsstrecke übertragen wird, dadurch g e k e η η- · zeichnet, daß das zweidimensional^ Nutzsignal durch zweidimensionale räumliche Modulation des kohärenten Lichtstromes erzeugt wird, daß durch die Nachrichtenübertragungs-

   • nachfolgend

   strecke zeitlich / ein zweidimensionales Referenzsignal übertragen wird, das von dem zweidimensionalen Nutzsignal in einem Zeitabstand liegt, der nicht größer als die Dauer der zeitlichen Instabilität der Nachrichtenübertragungsstrecke ist, und daß

   das . .

   am Ausgang der Nachrichtenübertragungsstrecke / empfangene. ' .

   das empfangene
   Referenz- und/Nutzsignal so gemeinsam verarbeitet werden, daß

   durch die Nachrichtenübertragungsstrecke hervorgerufene identische Verzerrungen des zweidimensional en Referenzsignals und des zweidimensionalen Nutzsignals kompensiert werden.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge ken n-

   z e ichnet, daß die gemeinsame Verarbeitung des zwei-

   des zweidimensionalen dimensionalen Referenz- und/Nutzsignals durch zeitliche und

   räumliche Vereinigung des empfangenen zweidimensionalen Nutz-

   des empfangenen zweidimensionalen '

   und/Referenzsignals und durch Aufzeichnung eines Hologramms des zweidimensional en Nutzsignals .bezogen auf das empfangene·. zweidimensionale Referenzsignal, durchgeführt wird, worauf

   von diesem Hologramm durch Rekonstruktion, die übertragene

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   zweidimensionalθ Information ohne Verzerrungen erhalten wird.

   J), Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekenn-

   ze ichnet, daß die gemeinsame Verarbeitung des zweidimen-

   des zweidimensionalen
   sionalen Referenz- und(Nutzsignals durch Aufzeichnung eines Fourier-Holograinms des zweidimensionalen Nutzsignals und eines inversen Fourier-Hologramms des zweidimensionalen Referenz- ■ signals bezogen auf ein zusätzliches zweidimensionals Referenzsignal, sowie durch nachfolgende ' Modulation eines zusätzlichen' kohärenten Lichtstromes mit den Fourier-Hologrammen

   und durch Fourier-Rücktransformation des modulierten Lichtstromes .erfolgt, so daß die übertragene zweidimensionale Information unverzerrt rekonstruiert wird.

   4. Verfahren nach/Ansprüche 1 bis 3, d a du r ο h

   gekennze ichn et, daß das zweidimensional: . Re-

   das zweidimensionäle
   ferenz- und/Nutzsignal in der Nachrichtenübertragungsstrecke

   , periodisch räumlichjungeordnet verteilt werden.

   einem der

   5. Verfahren nach/Ansprüche- 1 bis 4, dadurch

   gekennze ichnet, daß das zweidimensional Referenzdas zweidimensional^
   und/Nutζsignal zusätzlich wenigstens auf zwei Hilfsträger-

   frequenzen erzeugt wird , um dadurch zweidimenslonale Färb information zu übertragen.

   einem der *

   6. Verfahren nach/Ansprüche 1 bis .5, dadurch

   gekennze ichnet, daß vor der Erzeugung des zwei-

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   dimensionalen Nutzsignale ein zweidimensionales Hologramm . ,' eines dreidimensionalen Objekts aufgezeichnet wird, um das erhaltene zweidimensionale Hologramm zur zweidimensionalen räumlichen Modulation des kohärenten Lichtstromes zu benutzen,

   und/bei gemeinsamer Verarbeitung des empfangenen zweidimensionades empfangenen zweidimensionalen .

   len Referenz- und/Mutzsignals eine zusätzliche Rekonstruktion des räumlichen Objektbildes aus dem erhaltenen Hologramm vorgenommen wird. . ' '

   7. ^zur Durchführung des Ve rfahrens_ nach __Ans pr uch 1/

   Anlage v' "zur Übertragung zweidimensionale.r.

   Information auf optischen Frequenzen, bei dem in einer Teil-_:

   h einer . . .

   nemerstelle ein νon/kohärentea. Lichtquelle erzeugter kohärenter Lichtstrom nacheinander in einen Sender, in eine Nachrichtenübertragungsstracke und weiter in einen Empfänger geleitet wird,JT dad u r ch gekennzeic h ne t,Jdaß der Sender (59 folgende im Strahlengang des kohärenten Lichtstromes hintereinander angeordnete Einrichtungen enthält:Jeinen umschalter (6), der aus dem kohärenten Lichtstronizeitlich aufeinanderfolgende kohärente zweidimensionale Impulssignale entsprechend dem zweidimensionalen Referenzsignal und dem

   zweidimensionalen , die ausgesandte Information tragenden/Nutz-

   signal erzeugt , wobei die Summerfdauer dieser Impulssignale kleiner als das Intervall der zeitlichen Instabilität der Nachrichtenübertragungsstrecke (4) ist;Je ine Einrichtung (7) zur

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   räumlichen Signalaufteilung, die diese Impulssignale in den Kanal des zweidimensional en Referenz signals bzw. in den Kanal des zwei dimensional en Nutzsignals rieht et; Je ine im Kanal des zweidimensionalen Referenzsignals*liegende Einrichtung (8) zur Referenzsignalerzeugung , zu der von der Einrichtung (?) zur räumlichen Signalaufteilung ein Impulssignal geleitet wird, das dem zweidimensionalen Referenzsignal entspricht ;Jeinen im Kanal des zweidimensionalen Nutzsignals liegenden Modulator (9), dem von der Einrichtung (7) zur räumlichen Signalaufteilung ein dem zweidimensionalen Nutzsignal entsprechendes Impulssignal zugeführt wird und der dieses Impuls signal mit dem zweidimensionalen Nutzsignal moduliert; undjeine mit dem Signal vom Modulator (9) angesteuerte Einrichtung (10) zur optimalen Anpassung des räumlichen Spektrums des zweidimensionalen Nutzsignals an den zweidimensionalen Operator der übertragungsfunktion der Nachrichtenübertragungsstrecke

   Jeine Einrichtung (11) zur räumlichen Vereinigung des zweidimensionalen

   des zweidimensionalen
   Referenz- und/Nut ζ signals , der das zweidimensional

   das zweidimensionale

   Referenz- und/Nut signal aus. dem Referenzsignal- bzw. Nutzsignalkanal zugeführt werden, undjeine gesteuerte Einrichtung (12) zur Einkopplung der von der Einrichtung (11) zur räum-* liehen Signal vereinigung zugeführten zweidimensionalen Referenz- und Nut ζ signal β in die Nachrichtenübertragungsstrecke

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   --,daß Strahlengang

   ( 4 ); undjder Empfänger ( 5 ), im / des kohären-

   enthält:/ ten Lichtströmes hintereinander /eine gesteuerte Einrichtung ) zur Auskopplung del? zweidimensional en Referenz- und des

   zweidimensior.alen _.

   /Nut ζ signals aus der Nachrichtenübertragungsstrecke ( 4 ) , J

   einen Umschalter ( 14 ), der das zweidimensionale. Referenzdas zweidimensionale ' _r ;

   und/Nutzsignal zeitlich abtrennt , undjein Mittel ( 15 )

   zur Verarbeitung dieser Signale, das die in der übertragenen Information durch die Nachrichtenübertragungsstrecke (4) hervorgerufenen Verzerrungen kompensiert, diese information aufzeichnet und wiedergibt -(Pig· D.

   8. Anlage nach Anspruch 7 >J dadurch ge-

   •kennzeichne t,Jdaß das Mittel ( 15) zur Verarbeitung der zweidimensionalen Referenz- und Wutzsignale folgende ; -

   Strahlengang

   im / des kohärenten Lichtstromes hintereinander angeordnete Einrichtungen enthält:Jeine Einrichtung (16) zur räumlichen Aufteilung dieser Signale auf die Kanäle der zweidimensional en Referenz- bzw. Nutzsignale, [eine Einrichtung

   (18) zur räumlichen Vereinigung der zweidimensionalen Reder zweidimensionalen

   ferenz- und/Nutζsignale, der die zweidimensionalen Referenzdie zweidimensionalen "

   und/Nutzsignale aus diesen Kanälen zugeführt werden,j in

   einem der Kanäle eine zur zeitlichen Zusammenführung der zwei-

   der zweidimensionalen * '-

   dimensionalen Referenz- und/Nutzsignale bestimmte Verzögerungseinrichtung ( 17 ) , leine Einrichtung (20) zur

   Aufzeichnung des sich bei der Interferenz des.zweidimensionalen

   des zweidimensionalen _

   Nutz- und/Referenzsignals ergebenden Hologramms undjeine Ein-

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   richtung ( 21 ) zur Rekonstruktion der übertragenen zweidimensionalen Information aus dem Hologramm, bei der eine zusätzliche, kohärentes Licht erzeugende Lichtquelle (22) benutzt wird, deren kohärenter Lichtstrom der Aufzeichnungseinrichtung (20) zugeführt wird (Fig. 2).

   9. Anlage. nach Anspruch 8, dadurch g ekennze ichnet, daß das Mittel (15) zur Signalverarbeitung zusätzlich einen nichtkohärenten Licht st romverv erstärker (19) enthält, der im Strahlengang des kohärenten ■ Lichtstromes unmittelbar nach der Einrichtung (18) zur räum-

   des zweidimensionalen liehen Vereinigung de.s zweidimensional en Referenz- und/Äutz-

   signals liegt (Fig. 2).

   10. Anlage: nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichne tJdaß das Mittel (15) zur Verarbeitung

   des zweidimensionalen des zweidimensionalen Referenz- und/Nutζsignal folgende im Strahlengang des kohärenten Lichtstromes hintereinander angeordenete Einrichtungen enthält: leine Einrichtung (23) zur räumlichen Fourier-Transformation dieser Signale,leine Einrichtung (24) zur räumlichen Aufteilung dieser Signale auf

   des zweidimensionalen

   die Kanäle des zweidimensionalen Referenz- bzw./Nutzsignals,J eine Einrichtung (25) zur Aufzeichnung eines inversen Fourier-•Holograoms des zweidimensionalen Referenzsignals., zu der das zweidimensionale Referenzsignal von der Einrichtung (24) zur

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   räumlichen Signalaufteilung gelangt,J eine Einrichtung (26) zur Aufzeichnung eines Fourier-Hologramms des zweidimensionalen . Nut ζ signal s, auf die das Nutzsignal von der Einrichtung (24·) zur räumlichen Signalaufteilung gegeben wird, sowiejeine zusätzliche, kohärentes Licht erzeugende Lichtquelle (27), deren kohärenter Lichtstrom die beiden Aufzeichnungseihrich-• tungen (26, 25) nacheinander durchläuft ,in denen er aufeinanderfolgend mit den Fourier-Hologrammen des zweidimensionalen Nutzdes zweidimensionalen · ■ - · -

   und/Referenzsignals moduliert wird, und weiter/zu einer Einrichtung (28) zur J¹Ourier-Rücktransformation des modulierten. Lichtstromes .und zu einer Widergabeeinrichtung (29) gelangt, welche die übertragene zweidimensionale Information von den Pourier-Hologrammen wiedergibt-.(Fig. 3) · .

   einem der _

   11. Anlagen nach/Ansprüche . 7 bis 10, Jg e k e η η-

   ze ichnet [durch wenigstens noch eine Teilnehmers teile (32) sowie eine für alle Teilnehmer§teilen gemeinsame Baueinheit (33) zur zeitlichen Synchronisation, deren Synchronisationssignale über die Nachrichtenübertragungsstrecke (34) an die Teilnehmer stellen (1, 32) auf einer besonderen

   Lichtträgerfrequenz übertragen werden, und /durch einen in jedem Empfänger (5) vorgesehenen Selektor (36), der aus der'Nachrichtenübertragungsstrecke (34) die Synchronisationssignale empfängt und einen Umschalter (14) so ansteuert,, daß ein■

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   Zeitmultiplexbetrieb ·' der entsprechenden Teilnehmerstellen

   ;'gewährleistet wird .,(Fig. 5).

   12. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis HJd a-

   _ der Sender (3).

   durch gekennzeichne t,Jdaß/im Senderkanal

   en ■

   für das zweidimensionale Nutzsignal ein' Codierer (30) enthält, , ^{der eirLe} Platte mit vorgegebener Phasenverteilung des Transmissions- oder Reflexionsgrades darstellt und im Strahlengang des kohärenten Lichtstromes hinter der Einrichtung (10) zur optimalen Anpassung des räumlichen Spektrums des zweidimensional en Nutzsignals an den zweidimensional en Operator der Übertragungsfunktion der Nachrichtenübertragungsstrecke (4) und vor der Einrichtung (H) zur räumlichen Ver-

   des zweidimensionalen einigung des zweidimensionalen Referenz- und/Nut ζ signals an-

   _r daß

   geordnet ist, undlraer Empfänger (5) im Kanal des zweidimensionalen Nutzsignals zusätzlich einen Decodierer , (3Ι) enthält, der eine Platte mit-einer zur Übertragungsfunktion des Codierörs

   (30) komplex konjugierten Phasenverteilung des Transmissions- oder Reflexionsgrades darstellt.(Fig. 4). ■

   13. Anlage nach .einem der Ansprüche 7 bis 12.

   dadurch gekennzeichnet, daß die Nach-'-

   eine ^! 4_i^_Jl2J

   richtenübertragungsstrecke / - Lichtleitung (40^Tm'it spiegelnden

   Pflanzung Innenwänden -> ist, die die Fort.' / de;ε zwei-

   des^weidimensionalen dimensionalen Referenz- und/Nut ζ signals durch deren mehrfache

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   Eeflexion an . den Wänden der Lichtleitung (40) - bewirkt und einen Querschnitt aufweist, der wesentlich großer als die

   j i l i

   Apertur des in die Lichtleitung (40,) eingeführten zweidimensional en Nut ζ signals ist (Fig. 7-9). . ■

   14. Anlage nach Anspruch 13, dad arch" ge-" k· β η η ζ e i ch'ne t, daß die Lichtleitung (52) aus einzelnen hermetisch !abgeschlossenen, aneinander. stoßenden, gleichachsigen und mit einem Edelgas gefüllten Eohr ab schnitten (53) mit optisch transparenten Flanschen (54) aufgebaut ist (Fig. 11).

   15. Anlage. nach Anspruch 13 oder 14, d a dar c h

   gekennze i chnet, daß in der Lichtleitung (40) im

   des zweidimensionalen Fortpflanzungsweg- des zweidimensionalen Eeferenz-· und/Nutz- . * signals- wenigstens eine Platte (48, 49) eingesetzt ist, bei. der sich das Phasenmaß der Durchlässigkeit oder Heflexion pseudozufällig in der Plattenapertur ändert und die dazu bestimmt ist, den Einfluß von regelmäßigen Inhomogenitäten der Lichtleitung (40) zu verringern und die Auskopplung der übertragenen Information aus jedem beliebigen Teil der Lichtleitungsapertur zu gewährleisten,. (Fig. 6).

   16. AnI age.^v nach einem der Ansprüche 13 bis 15,-dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenfläche der Lichtleitung (40) periodisch liegende optisch, schwarze Bereiche (45) vorgesehen sind (Fig. 6).

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   17. Anlage nach, einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede gesteuerte Einrichtung (12, 13). zur Ein- und Auskopplung des

   des zitfeidimensionalen zweidimensionalen Referenz- und/Nut ζ signals in die bzw. aus der ■Nachrichtenübertragungsstrecke (40) als teildurchlässi-

   der

   ger.Spiegel ausgeführt ist, und daß / Spiegel mit einer Vorrichtung (46) zu seiner Verschiebung ausgestattet ist, die mit • dem Selektor (36) so elektrisch, verbunden ist, daß während der Betriebszeit''der betreffenden Teilnehmer stelle (1,32) der Spiegel sich in Betriebsstellung befindet (Fig. 6).

   18. Anlage. ' nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede gesteuerte Einrichtung £12, 13) zur Ein- bzw. Auskopplung des

   des zweidimensionalen

   zweidimensionalen Referenz- und/Nutzsignala in die bzw. aus der Nachrichtenübertragungsstrecke (40) ain Lichtablenker"

   (47) ist, der mit dem Selektor (36) so elektrisch

   verbunden ist, daß er während der Betriebsperiode der ent sprechenden Teilnehmerstelle (1, 32) das zweidimensionale

   das zweidimensionale ^
   Referenz- und/Nut ζ signal. zum Eingang des Empfänger.-Umschalters

   (14) derselben Teilnehmerstelle richtet (Fig. 10).

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   L e e r s e i t e