DE2506019C3 - Verfahren und Anlage zur Übertragung zweidimensionaler Information - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Optoelektronik und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Übertragung zweidimensionaler Information sowie eine Anlage zur Übertragung zweidimensionaler Information auf optischen Frequenzen, die zur Durchführung dieses Verfahrens dient, und in der Fernsehtechnik, für Bildfernsprecher-Nachrichtenverbindungen sowie in Nachrichtensystemen zur Übertragung einer beliebigen zweidimensionalen Information benutzt wird.

Weitgehend ist ein Verfahren /ur Übertragung zweidimensionaler Information bekannt, bei dem ein Bild in Elemente zerlegt wird, danach ein kohärenter Lichtstrom entsprechend den zerlegten und bei der Bildabtastung nacheinander folgenden Bildementen über der Zeit in der Amplitude oder in der Phase moduliert wird, dieser in der Zeit modulierte Lichtstrom über eine optische Übertragungssirecke übertragen, beim Empfang demoduliert und in ein sichtbares Bild umgewandelt wird.

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

Dieses Verfahren wird durch eine bekannte Anlage zur Übertragung der zweidimensional Information durchgeführt, die sich aus folgenden, im Strahlengang des kohärenten l.ichtstromes hintereinander angeord neten Baugruppen zusammensetzt: einer koharenien Lichtquelle einem Amplituden oder Phasenmodulator, der den l.ichtstrom nach einem in einer Finnchtune /ur

Zerlegung des zweidimensionalen Bildes in Elemente erzeugten Nutzsignal in der Zeit moduliert, einer Nachrichtenübertragungsstrecke, die einen freien Raum darstellt, und einer Empfangseinrichtung, in der die empfangenen Signale demoduliert und mittels einer Ablenkeinrichtung in ein sichtbares Bild umgewandelt werden.

Nachteilig bei dieser Anlage ist die lange Zeit, die für die Übertragung eines zweidimensionalen Bildes erforderlich ist, wegen der Unmenge von Zerlegungselementen, deren Übertragung mehr Zeit erfordert als die Übertragung größerer Bildabschnitte. Außerdem werden in der Empfangs-Anlage die Verzerrungen nicht kompensiert, die durch nichtstationäre Inhomogenität des Mediums hervorgerufen werden, in dem sich der Lichtstrom mit der aufgeprägten Information fortpflanzt.

Es ist auch eine zur Durchführung des erwähnten Verfahrens dienende Anlage bekannt, in der als Fortpflanzungsmedium für die in der Zeit modulierten Lichtsignale ein Faserlichtleiler 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. Außerdem haben die in dieser Anlage angewandten Lichtleiter eine große Signaldämpfung.

Das heißt, auch bei Glasfaserleitungen können nichtstationäre Inhomogenitäten auftreten, und zwar aufgrund von Temperaturschwankungen, insbesondere in Strängen aus derartigen Glasfaserleitungen, wobei sich die Amplituden- und Phasen-Koeffizienten der Übertragung durch die Faser ändern, was zu instationären Verzerrungen der über diese Giasfaserleitungen zu übertra senden Information führt.

Für die Übertragung der zweidimensionalen Information nach dem erwähnten Verfahren wurde auch eine Anlage entwickelt, 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).

Die 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 amplitudenrr.oduüerier Lichtstrorn mit Hilfe esnes Lichtlsiterbün dels 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 zweidimensionalen Bildern enthält im Lichtstromweg hintereinander eine Lichtquelle, ein Objekt, das das Lichtsignal moduliert, ein Lichtleiterbündel, bei dem die Anzahl der einzelnen Lichtleiter der Anzahl von Bildzerlegungselementen entsprechen soll, und einen Empfänger, der die visuelle Beobachtung oder eine Registrierung des übertragenen Bildes ermöglicht (vgl. z. B. »Die Technik«. 1973. VII. Nr. 7.S. 423-425: Nr.8. S. 490-493).

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 Nachrichtenübertragungsstrecke;

— keine Möglichkeit räumlicher Phasenmodulation des Lichtstromes;

— Schwierigkeiten bei der Herstellung von Nachrichtenverbindungen zwischen vielen Teilnehmern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der erwähnten Mangel ein Verfahren zur Übertragung zweidimensionaler Information (z. B. Bild oder Hologramm) 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

eine Anlage zur Übertragung der zweidimensionalen Information auf optischen Frequenzen zu schaffen, dessen Aufbau ermöglicht, die zweidimensionale Information zwischen vielen Teilnehmern simultan im Multiplexbetrieb zu übertragen, geringe Verluste bei der Fortplanzung von optischen Signalen durch die Nachrichtenübertragungsstrecke zu gewährleisten, im Übertragungskanal entstehende Verzerrungen zu kompensieren und eine große Übertragungskapazität zu erreichen.

jo Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Lehre nach dem kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 bzw. 7.

Bei Nachrichtenübertragungsstrecken, welche Verzerrungen ähnlich denen von »Milch- oder Trübglas« verursachen, ist die Lehre des Patentanspruchs 2 zweckmäßig.

Zur Übertragung der zweidimensionalen Information über große Entfernungen und, falls eine Approximation der Nachrichtenübertragungsstrecke durch die Übertra^ivingsfunktion von »Milch- bzw.Trübglas« unberechtigt ist, empfiehlt sich die Lehre des Patentanspruchs 3.

Um eine Beeinflussung der Wiedergabequalität der übertragenen Information durch regelmäßige Inhomogenitäten der Nachrichtenübertragungsstrecke zu eliminieren, den erforderlichen Dynamikbereich der holografischen Aufzeichnungsmittel zu pressen und die Bildauskopplung von jedem beliebigen Aperturteil der Nachrichtenübertragungsstrecke zu ermöglichen, eignet sich besonders die Lehre nach dem Patentanspruch

Für die Übertragung eines zweidimensionalen Farbbildes wird zweckmaßigerweise die Lehre nach dem Patentanspruch 5 verwendet.

Für die Übertragung einer räumlichen Objektabbildung empfiehlt sich die Lehre nach dem Patentanspruch 6.

Zur Kompensation von Verzerrungen, die durch die

Nachrichtenübertragungsstrecke bedingt sind, und zur Rekonstruktion der übertragenen zweidimensionalen Information ist zweckmäßig die Lehre nach dem Patentanspruch 8.

Für eine Verstärkung des empfangenen zweidimensionalen Nutz- und des zweidimensionalen Referenzsignals empfiehlt sich die Lehre nach dem Patentanspruch

In der zur Übertragung zweidimensionaler Information über große Entfernungen bestimmten Anlage, wenn die Approximation der Nachrichtenübertragungs-

strecke durch die »Milch- oder Trübglas«-Übertragungsfunktion unberechtigt ist, ist zweckmäßig die Lehre nach dem Patentanspruch 10.

Um die Übertragung zweidimensional Information zwischen zwei (oder vielen) Teilnehmerstellen zu ermöglichen, dient die Lehre nach dem Patentanspruch 11.

Wenn Geheimhaltung der zu übertragenden Information erwünscht ist oder in manchen Fällen eine zusätzliche Ausfilterung der erforderlichen Information aus der ganzen dem betreffenden Empfänger zugeführten Informationsmenge gefordert wird, ist zweckmäßig die Lehre nach dem Patentanspruch 12.

Um Verluste des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals bei deren Fortpflanzung durch die Nachrichtenübertragungsstrecke zu verringern, eignet sich die Lehre nach dein Patentanspruch 13.

Zur Verminderung des Einflusses verschiedener zu Stabilitätsstörungen führender Faktoren (Parameter des Fortpflanzungsmediums.Vibrationen) ist zweckmäßig die Lehre nach dem Patentanspruch 14.

Um eine gleichmäßigere Verteilung der Lichtenergie und der Information im Querschnitt der Lichtleitung zu erzielen und somit weniger strenge Forderungen an den Dynamikbereich der Mittel zur Aufzeichnung der Hologramme stellen zu können, empfiehlt sich die Lehre nach dem Patentanspruch 15.

Den Einfluß des unerwünschten Lichtuntergrundes, der beim Signalempfang durch Lichtströme erzeugt wird, welche an den Wänden der Lichtleitung unter größeren Winkeln als die berechneten Divergenzwinkel des mit der Nutzinformation des gewählten kleinsten Bildzerlegungselements räumlich modulierten kohärenten Lichts reflektiert werden, kann man zweckmäßigerweise abschwächen, durch die Lehre nach dem Patentanspruch 16.

Um Signalverluste in der Lichtleitung besonders beim Multiplexbetrieb zwischen mehreren Teilnehmern herabzusetzen, ist zweckmäßig die Lehre nach dem Patentanspruch 17.

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 der Ruhepausen im Zeitkanal eines Teilnehmers entstehen, ist zweckmäßig die Lehre nach dem Patentanspruch 18.

Die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgebaute Anlage zur Übertragung zweidimensionaler Information ermöglicht es, verschiedenartige Information über große Entfernungen (mehrere zehn und hundert Kilometer weit) wirtschaftlich und mit technisch vertretbai en Mitteln sowie mit einer überaus hohen Übertragungskapazität zu übertragen, die 10⁴ bis 10¹²mal höher als die Übertragungskapazität der bekannten und geplanten Nachrichtenübertragungssysteme liegt

Demgegenüber ist es bisher lediglich noch bekanntgeworden (vgl.

H. Kiemle und D. Ross, Einführung in die Technik der Holographie, Akad. Verlagsgesellschaft, Frankfurt am Main, 1969, S. 18—23,276-278.
The Bell System Technical Journal, Febr. 1966 (Briefs). S. 335-339,

Journal of the SMPTE VoL 74. October 1965 (Nummer 10), S. 893-896,

Proceedings of the IEEE, 54,1966, S. 1966,
Kino-Technik 1967, Nr. 7, S. 155-158),

— zur Aufnahme von Hologrammen eines Objekts eine von letzterem ausgehende Objektwelle mit einer

Referenzwelle zu überlagern und später zur Rekonstruktion aus dem fertigen Hologramm dieses nur mit einer Referenzwelle zu bestrahlen;

— in diesem Zusammenhang auch die zeitsequentielle Übertragung der Elemente eines Hologramms

vorzusehen, und

— als Übertragungsstrecke Glasfaserleitungen zu nehmen.

Von diesem bekannten Stand der Technik unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand grundsätzlich bereits dadurch,

daß bei ihm die Übertragung der zweidimensionalen Information von einem Objekt (Bild oder Hologramm) im ganzen, d. h. ohne Aufteilung in Elemente vorgesehen ist, also eine zeitsequentielle Übertragung gerade vermieden wird;
ferner von diesem zweidimensionalen Nutzsignal gesondert, nämlich in zeitlichem Abstand, ein eigenes zweidimensionales Referenzsignal über die gleiche Nachrichtenübertragungsstrecke übertragen wird, wobei dieses zweidimensionale Referenzsignal nur dem Zweck dient, Instabilitäten der Nachrichtenübertragungsstrecke zu erfassen, da Abweichungen von seiner vorgegebenen Struktur ohne weiteres empfangsseitig erkennbar sind, so daß durch gemeinsame Verarbeitung des empfangenen zweidimensionalen Nutzsignals und des etwas später empfangenen zweidimensionalen Referenzsignals die durch die Nachrichtenübertragungsstrecke bedingten Verzerrungen des zweidimensionalen Nutzsignals kompensiert werden können.

Dieses Problem der Entzerrung eines über eine Nachrichtenübertragungsstrecke gelaufenen zweidimensionalen Nutzsignals mittels etwas zeitlich versetzter Übertragung eines ebenfalls zweidimensionalen Referenzsignals über die gleiche Überlragungsstrecke und anschließender gemeinsamer Verarbeitung ist im vorbekannten Stand der Technik nicht im geringsten angesprochen; insbesondere dient bei der Rekonstruktion aus einem fertigen Hologramm die Referenzwelle dazu, überhaupt ein Objekt-Bild zu erzeugen, während beim Erfindungsgegenstand das Referenzsignal dann wegfallen könnte, wenn auf der Übertragungsstrecke keine Verzerrungen des zweidimensionalen Nutzsignals (das insbesondere ein Hologramm darstellt) auftreten würden.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert Hierbei zeigen

F i g. 1 das Blockschaltbild einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfindungsgemäß aufgebauten Anlage zur Übertragung zweidimensionaler Information;

F i g. 2 das Blockschaltbild eines in der erfindungsgemäßen Anlage eingebauten Mittels zur Verarbeitung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals,

Fig.3 das Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels des Mittels zur Verarbeitung des

zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals,

F i g. 4 das Blockschaltbild der Anlage nach F i g. 1 mit einem Codierer und einem Decodierer,

Fig. 5 das Blockschaltbild einer ebenfalls für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfindungsgemäß aufgebauten Anlage mit zwei Teilnehmerstellen zur Übertragung zweidimensionaler Information,

Fig.6 eine Multimode-Lichtleitung der Anlage gemäß der Erfindung (teilweise im Schnitt),

F i g. 7 einen Querschnitt VII-VIl der Lichtleitung von Fig. 6,

F i g. 8 ein anderes Ausführungsbeispiel der Lichtleitung (im Querschnitt),

F i g. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Lichtleitung (im Querschnitt),

Fig. 10 eine in der Lichtleitung eingebaute Einrichtung zur Ein- und Auskopplung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals in die bzw. aus der Lichtleitung (teilweise aufgeschnitten);

F i g. 11 ein Ausführungsbeispiel der Multimode-Lichtleitung mit hermetisch abgeschlossenen gleichachsigen Rohr-Abschnitten (Außenansicht);

F i g. 12 das Blockschaltbild des Mittels zur Signalverarbeitung nach F i g. 2, das aber zur Rekonstruktion eines Bilds eines dreidimensionalen Objekts von einem übertragenen zweidimensionalen Hologramm bestimmt ist,

F i g. 13 das Blockschaltbild des Mittels zur Signalverarbeitung nach Fig.3, das aber zur Rekonstruktion eines Bilds eines dreidimensionalen Objekts von einem übertragenen zweidimensionalen Hologramm bestimmt ist,

Fig. 14 das Blockschaltbild der Anlage nach Fig. 1, die aber für die Übertragung zweidimensionaler Farbinformation bestimmt ist,

Fig. 15 die Optik der Anlage nach Fig. 1 mit Anwendung des Mittels zur Verarbeitung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals nach F i g. 2, des Codierers und des Decodierers mit vorgegebener Phasenverteilung des Transmissionsgrades und der Lichtleitung nach F i g. 6,

Fig. 16 die Optik des Codierers und des Decodierers, die in der Anlage nach F i g. 15 eingebaut sind und eine vorgegebene Phasenverteilung des Reflexionsgrades haben,

Fig. 17 die Optik des Mittels zur Verarbeitung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals nach F i g. 3.

Am Ausgang der Nachrichtenübertragungsstrecke wird die erwähnte gemeinsame Verarbeitung der Signale nach dem ersten Ausführungsbeispiel (vgl. das zweite einige Absätze weiter unten) des erfindungsgemäßen Verfahrens im folgenden durch Aufzeichnung eines Hologramms des zweidimensionalen Nutzsignals bezüglich des zweidimensionalen Referenzsignals bei zeitlicher und räumlicher Vereinigung dieser Signale durchgeführt. Von diesem Hologramm erhält man durch übliche Rekonstruktion (mittels Bestrahlung durch eine Referenzwelle) die übertragene zweidimensionale Information ohne Verzerrungen. Das zweidimensionale Nutz- und das zweidimensionale Referenzsignal seien dementsprechend nach Durchlaufen der Nachrichtenübertragungsstrecke durch folgende Gleichungen beschrieben:

fl(xj') = a{x,y)e~'"^ix-^y> e'"^ix-^y) A(x,y) = A(x,y)c

mit · ö(x,y), A(x,y) = Amplituden des zweidimensionalen Nutz- bzw. des zweidimensionalen Referenzsignals,

• <i (x,y), ψ(χ,}') = Phasenverteilung des zweidimensionalen Nutz- bzw. des zweidirnensionalen Referenzsignals,

• e '"'^{x-^y) = Übertragungsfaktor der als verzerrendes Medium auftretenden Nachrichtenübertragungsstrecke.

Dann läßt sich die Intensitätsverteilung auf dem Hologramm wie folgt ausdrücken:

a(x,y)e "^(χ·>·> e'"^(x->" + A{x,y)e~^lrix-^yl e"*··>■' \a(x,y)\² + \Ä[x,y)\² + ä(x,y)A*(x,y) + a*(x,y)A(x,y),

Somit wird die Wirkung des Verzerrungsmediums bei der Hologrammaufzeichnung eliminiert

Von dem aufgezeichneten Hologramm erhält man bei der Rekonstruktion die unverzerrte zweidimensionale Information.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die erwähnte gemeinsame Verarbeitung der Signale durch Aufzeichnung des Fourier-Hologramms vom zweidimensionalen Nutzsignal und des inversen Fourier-Hologramms vom zweidimensionalen Referenzsignal, bezogen auf ein zusätzliches zweidimensionales Referenzsignal, durch nachfolgende Modulation des zusätzlichen kohärenten Lichtstromes mit den erwähnten Fourier-Hologrammen sowie durch nachfolgende Fourier-Rücktransformation des genannten modulierten Lichtstromes durchgeführt der die Rekonstruktion der übertragenen zweidimensionalen Information ohne Verzerrungen ermöglicht.

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

U {£,,,) =[{u{x,y)Hx,y,S,_ri)dxdy. (4)

Darin bedeuten

(ξ,η) = Antwort der Nachrichtenübertragungsstrecke auf das Eingangssignal

_b0 (£.>/) und (x,j') = Koordinaten in der Ausgangs- bzw.

Eingangsebene,

L(x,v.i.>;) = Funktion, die die Eigenschaften einer konkreten Nachrichtenübertragungsstrecke angibt (»Operator der Nachrichtenübertragungsstrecke«) vgl. dazu weiter unten die Einrichtung 10

Die Integration wird ubw die Eingangsapertur Ω vorgenommen.

Ohne Verlust an allgemeiner Aussage kann man die Maßstäbe der Achsen x, y, f, η gleichsetzen sowie 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 Fortpflanzung durch die Nachrichtenübertragungsstrecke wird in entscheidendem Maße durch die Art der Funktion L(x, y, g, η) beeinflußt.

Am Beispiel einer Nachrichtenübertragungsstrecke, die als Lichtleitung mit quadratischem Querschnitt ausgeführt ist, kann leicht gezeigt werden, daß der »Operator der Lichtleitung« L als Funktion von linearen Variablenkombinationen von der Art (ξ + χ), (η+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 Fhasenlage dieser Lichtquellen durch die Anzahl und Art der Lichtwellenreflexion an den Wänden der Lichtleitung (ähnlich der mehrfachen Lichtreflexion im Kaleidoskop) bestimmt werden. Dieses Verständnis von Lichtleitungen ist in der Theorie der Höchstfrequenz-Wellenleiter gut bekannt, in der die sich im Wellenleiter fortpflanzende Welle als Summe von Wellen einer Reihe diskreter Quellen dargestellt wird (vgl. z. B. Feimann, »Feimannsche Vorlesungen über Physik«, Band 6, Verlag »Mir«, Moskau, 1966).

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

. U(S,,,) =Jfu(x,y)A(S - χ, ι, - y)dxdy +JJu{x,y)B(S-X,,, + y)dxdy + ffu(x,y)C(~ +x,,, + y)dxdy

+ ff

u(x,y)D(S + x, 11 - y)dxdy.

Hierbei sind A, B, C. D, die Komponenten des Lichtleitungsoperators, die einer Querschnittsform der Lichtleitung entsprechen (4 Komponenten für eine Lichtleitung mit quadratischem Querschnitt).

3(1 Bei der Fourier-Transformation der ausgangsseitigen Beleuchtungsfunktion (V(f, η) erhält man. wenn man berücksichtigt, daß die Summanden in der Gleichung (5) gefaltete Funktionen darstellen:

F\U(i,,,)\=F\ii(x,y)\-F\A\

-y)\F\ B] + F\u{-x, - y)}F\C] + F\u(-_Xly)\F\ D\.

Wenn als Referenzsignal I/o, das durch die Lichtleitung übertragen wird, ein Punktlichtquellensignal

U₀ = ö(x,y)=ö(x=0,y=0),

d.h. F (Uj)=I, angenommen wird, so ergibt das entsprechende Ausgangssignal (d. h. seine Fourier-Transformation) die gewünschte Information über Parameter der Lichtleitung zwischen den betreffenden Teilnehmerstellen:

F\U₀\ = F\A\ + F\B} + F\C} + F\D\. (7)

Für die Vereinfachung der Rekonstruktion des Nutzsignals kann es zweckmäßig sein, dieses Signal in einer gegenüber der Reflexionstransformation (den Wechsel der Achsenrichtungen x, y) invarianten Form zu übertragen. Für eine rechteckige Licht'eitung 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 Ua bilden. Dabei ist

x, ±y)} = F\u\. (8)

Wie aus den Gleichungen (4) bis (8) folgt, ist es für die Rekonstruktion des empfangenen Bildes erforderlich, nach der Fourier-Transformation des empfangenen zweidimensionalen Nutz- und des empfangenen zweidimensionalen Referenzsignals die Fourier-Antwort auf das Nutzsignal durch die Fourier-Antwort auf das Referenzsignal zu dividieren und dann für den Quotient dieser Division die Fourier-Rücktransformation vorzunehmen.

Zur Übertragung einer Farbinformation wird das zweidimensionale Referenz- und das zweidimensionale Nutzsignal zusätzlich auf zwei weiteren Hilfsträgerfrequenzen erzeugt. Die Anzahl der Hilfsträgerfrequenzen kann vergrößert werden, je nachdem, welche Farbenskala man zu erhalten wünscht.

Bei den beschriebenen Beispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Übertragung zweidimensionaler Information können als Objekte zweidimensionale Transparentbilder, Photographien 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 erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, bei dem als Objekt ein zweidimensionales Hologramm eines dreidimensionalen Objekts benutzt wird, wobei nach der Rekonstruktion ein dreidimensionales Bild erhalten werden kann. Zu diesem Zweck erfolgt vor der Erzeugung des zweidimensionalen Nutzsignals die vorläufige Aufzeichnung eines zweidimensionalen Hologramms vom dreidimensionalen Objekt, und das erhaltene zweidimensionale Hologramm wird für die zweidimensionale räumliche Modulation des kohärenten Lichtstromes benutzt, wobei man bei der gemeinsamen Verarbeitung des empfangenen zweidimensionalen Referenz- und des empfangenen zweidimensionalen Nutzsignals vom erhaltenen Hologramm eine zusätzliche Rekonstruktion des räumlichen

bo Objektbildes durchführt.

Um den Einfluß von regelmäßigen Inhomogenitäten der Nachrichtenübertragungsstrecke zu verringern und die Bildauskopplung von jedem beliebigen Aperturteil der Nachrichtenübertragungsstrecke zu ermöglichen,

b5 werden das zweidimensionale Referenz- und das zweidimensionale Nutzsignal in der Nachrichtenübertragungsstrecke periodisch räumlich ungeordnet verteilt.

Zu bemerken ist, daß beim Verfahren gemäß der Erfindung die Reihenfolge der Übertragung des Referenz- und des Nulzsignals unwesentlich ist

Ein Ausführungsbeispiel der für die Durchführung des beschriebenen Verfahren.« dienenden Anlage zur Übertragung zweidimensionaler Information auf optischen Frequenzen ist in F i g. 1 gezeigt.

Die erfindungsgemäß ausgeführte Anlage enthält eine Teilnehmerstelle 1, in welcher ein in der kohärenten Lichtquelle 2 erzeugter kohärenter Lichtstrom nacheinander einem Sender 3, einer Nachrichtenübertragungsstrecke 4 und einem Empfänger 5 zugeführt wird.

Der Sender 3 enthält im Strahlengang des kohärenten Lichtstromes einen Umschalter 6, der aus dem kohärenten Lichtstrom zeitlich nacheinanderfolgende kohärente zweidimensionale Impulssignale entsprechend dem (vgl. weiter unten) zweidimensionalen Referenzsignal und dem zweidimensionalen, die ausgesandte Information tragenden Nutzsignal erzeugt, wobei die Summendauer dieser Impulssignale kleiner als das Intervall der zeitlichen Instabilität der Nachrichtenübertragungsstrecke 4 ist (weiter unten folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit der Angabe aller erforderlichen Parameter). Weiterhin gehört zum Sender 3 eine Einrichtung 7 zur räumlichen Signalaufteilung, die diese Impulssignale auf (in) zwei verschiedene Wege(kanäle) leitet. In dem einen Kanal (bezeichnet als Kanal des zweidimensionalen Referenzsignals) befindet sich eine Einrichtung 8 zur Erzeugung eines zweidimensionalen Referenzsignals. In dem anderen Kanal (Kanal des zweidimensionalen Nutzsignals) liegt ein Modulator 9 sowie eine mit dem Signal vom Modulator 9 angesteuerte Einrichtung 10 zur optima en Anpassung des räumlichen Spektrums (d. h. der Fourier-Transformierten (erhältlich an der Austrittsfläche einer sphärischen Linse, wenn an deren Eintrittsfläche ein Transparent mit aufgezeichnetem zweidimensionalen Nutzsignal angeordnet wird)), des zweidimensionalen Nutzsignals an den zweidimensionalen Operator L(x,y, ξ, η)άζτ Übertragungsfunktion der Nachrichtenübertragungsstrecke 4.

Das heißt, der Kommutator 6 nimmt eine zeitliche Modulation der Strahlung von der Lichtquelle 2 entsprechend den Synchronisationsimpulsen \on der Baueinheit 38 vor (vgl. Fig. 1).

Die Aufteilung des Lichtstroms im Umschalter 6 kann mit für sich bekannten Mitteln erfolgen (z. B. mittels Spiegeln und elektronisch gesteuerter Lu-htmodul.uoren). Dagegen ist es nicht Aufgabe des I mschalters 6, das zweidimensionale Nutzsignal und das zweidimensionale Referenzsignal zu erzeugen, sondern nur zwei Lichtimpuls-Folgen, die im weiteren von der Einrichtung 10 als Nutzsign-1 und von der Einrichtung 8 als Referenzsignal moduliert werden.

Der Sender 3 enthält äußere)· n noch folgende im Strahlengang des kohärenten Lu htstromes hintereinander liegende Einrichtungen eine Einrichtung 11 zur räumlichen Vereinigung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals, der das zweidimensionale Referenz- und das zweidimensionale Nutzsignal von dem Referenzsignal- bzw. Nutzsignalkanal zugeführt werden, und eine gesteuerte Einrichtung 12 zur Einkopplung des von der Einrichtung 11 zur räumlichen Signalvereinigung zugeführten zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals in die Nachrichtenübertragungsstrecke 4.

Der Empfänger 5 enthält im Strahlengang des kohärenten Lichtstromes hintereinander eine gesteuerte Einrichtung 13 zur Auskopplung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals aus der Nachrichtenübertragungsstrecke 4, einen Umschalter 14, der das zweidimensionale Referenz- und das zweidimensionale Nutzsignal zeitlich herauslöst, und ein Mittel 15 zur Verarbeitung dieser Signale, welches die in der übertragenen Information durch die Nachrichtenübertragungsstrecke 4 hervorgerufenen

ίο Verzerrungen kompensiert, diese Information aufzeichnet und wiedergibt.

Bei einer Nachrichtenübertragungsstrecke, eieren Übertragungsfunktion in Bezug auf die durch diese Strecke hervorgerufenen unregelmäßigen Verzerrungen als Übertragungsfunktion eines »Milch- oder Trübglases« dargestellt werden kann, enthält das Mittel 15 zur Verarbeitung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals (Fig.2) im Strahlengang des kohärenten Lichtstromes 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 zweidimensionalen Referenzsignals ist eine als Verzögerungsleitung ausgeführte Verzögerungseinrichtung 17 vorgesehen, die zur zeitlichen Zusammenführung des zweidimensionalen Nutz- und des zweidimensionalen Referenzsignals bestimmt ist.

Eine Verzögerungseinrichtung kann auch mit Erfolg im Kanal des zweidimensionalen Nutzsignals angewandt werden, wenn das Nutzsignal über die Nachrichtenübertragungsstrecke vor dem Referenzsignal übertragen wird.

Zum Signalverarbeitungsmittel 15 gehören auch folgende im Strahlengang des kohärenten Lichtstromes nach den Kanälen des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals hintereinander angeordnete Einrichtungen: eine Einrichtung 18, welche das von diesen Kanälen gelieferte zweidimensionale

•4« Re'renz und das zweidimensionale Nutzsignal unter einem vorgegebenen Winkel räumlich vereinigt, ein Lichtstromverstärker 19. der in dieser Anlage nichtkohärent ist, da er für die Verstärkung eines Interferenzbildes (Amplitudenbildes) der Lichtverteilung bestimmt ist, j eine Einrichtung 20 zur Aufzeichnung des sich bei der Interferenz des zweidimensionalen Nutz- und des zweidimensionalen Referenzsignals ergebenden Hologramms und eine Einrichtung 21 zur Wiedergabe der übertragenen zweidimensionalen Information vom

5(> Hologramm unter Benutzung einer zusätzlichen, kohärentes Licht erzeugenden Lichtquelle 22, deren kohärenter Lichtstrom zur Aufzeichnungseinrichtung 20 gelangt.

Bei Nachrichtenverbindungen über große Entfernun-

gen, wenn die Übertragungsfunktion der Nachrichtenverbindungsstrecke in Bezug auf die durch diese Strecke bedingten Verzerrungen der Übertragungsfunktion eines »Milch- oder Trübglases« nicht gleichwertig ist. kann das Mittel 15 (Fig. 3) zur Verarbeitung des

bO zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals folgende im Strahlengang des kohärenten Lichtstromes hintereinander angeordnete Einrichtungen enthalten: eine Einrichtung 23 zur räumlichen Fourier-Transformation dieser Signale, eine Einrichtung

b5 24 zur räumlichen Aufteilung dieser Signale auf die Kanäle des zweidimensionalen Referenz- bzw. des zweidimensionalen Nutzsignals, eine Einrichtung 25 zur Aufzeichnung des inversen Fourier-Hologramms des

zweidimensionalen Referenzsignals, zu der das zweidimensional Referenzsignal von der Einrichtung 24 zur räumlichen Signalaufteiiung 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 Fourier-Hologramms des zweidimensionalen Referenzsignals in der Einrichtung 25 erfolgt in Bezug auf ein zusätzliches Referenzsignal, das von einer zusätzlichen, kohärentes Licht erzeugenden Lichtquelle 27 geliefert wird, deren kohärenter Lichtstrom die beiden Aufzeichnungseinrichtungen 26 und 25 nacheinander durchläuft, in denen er mit dem direkten und dem inversen Fourier-Hologramm des zweidimensionalen Nutz- bzw. des zweidimensionalen Referenzsignals nacheinander moduliert wird, und weiterhin zur Einrichtung 28 zur Fourier-Rücktransformation des durch die Einrichtungen 26 und 25 modulierten Lichtstromes und zur Einrichtung 29 zur Wiedergabe der übertragenen zweidimensionalen Information vom Fourier-Hologramm geleitet wird.

Wenn Geheimhaltung der zu übertragenden Information gewährleistet werden muß, enthält der Sender 3 (Fig.4) im Kanal des zweidimensionalen Nutzsignals zusätzlich einen Codierer 30, der eine Platte mit vorgegebener Phasenverteilung des Transmissionsoder des Reflexionsgrades darstellt und im Strahlengang des kohärenten Lichtstromes hinter der Einrichtung 10 zur optimalen Anpassung des räumlichen Spektrums des zweidimensionalen Nutzsignals an den zweidimensionalen Operator der Übertragungsfunktion der Nachrichtenübertragungsstrecke 4 und vor der Einrichtung 11 zur räumlichen Vereinigung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals eingeführt ist, und der Empfänger 5 enthält im Kanal des zweidimensionalen Nutzsignals zusätzlich einen Decodierer 31, de^r eine Platte mit einer 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 F i g. 4 durch eine andere Teilnehmerstelle 32 (F i g. 5) zu einer Anlage erweitert, die eine für die Teilnehmerstellen 1 und 32 gemeinsame Baueinheit 33 zur zeitlichen Synchronisation enthalten muß, welche Synchronisationssignale für die Teilnehmerstellen 1 und 32 erzeugt. Diese Synchronisationssignale werden über die Nachrichtenübertragungsstrecke 34 auf einer besonderen Lichtträgerfrequenz und mit Hilfe einer Einrichtung 35 zur Synchronisationssignal-Einkopplung in die Nachrichtenübertragungsstrecke 34 übertragen.

Der Unterschied der Lichtträgerfrequenz, auf der die Synchronisationssignale übertragen werden, von der Lichtträgerfrequenz des Nutz- und Referenzsignals ermöglicht die Ausfilterung der Synchronisationssignale beim Empfang. Die Synchronisationssignale stellen eine periodische Folge von Lichtimpulsen dar, welche Codekombinationen von Kanalnummern bilden und die sich periodisch wiederholenden Taktimpulse einschließen.

Wenn die Dauer der Übertragung des zweidimensionalen Nutz- und des zweidimensionalen Referenzsignals 2 r beträgt, kann das Zeitintervall zwischen den benachbarten Synchronisationssignalen (30
100) χ 2 τ dauern. In den Grenzen dieses Zeitintervalls erfoigt im Empfänger 5 die Einstellung der erforderlichen Dauer der Informationsauftastung, nachdem in Übereinstimmung mit der festgelegten Nummer des codierten Synchronisationssignals die Bindung an den

ίο Taktimpuls erreicht wird.

Die Einrichtung zum Abtrennen des Synchronisationssignals enthalten in jedem Empfänger 5 der Teilnehmerstellen 1 und 32 einen Selektor 36, zu dem die Synchronisationssignale aus der Nachrichtenübertragungsstrecke 34 mit Hilfe einer Einrichtung 37 zur Auskopplung von Synchronisationssignalen gelangen. Der Selektor 36 decodiert die codierten Synchronisationssignalfolgen und erzeugt Steuersignale für die Einrichtung 7 zur räumlichen Aufteilung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals, für die Einrichtung 8 zur Referenzsignalerzeugung, für die Einschaltung der Einrichtungen 12 und 13 zur Ein- bzw. Auskopplung des Nutz- und des Referenzsignals, sowie für die Umschalter 14 und 6 des Empfängers 5 bzw. des Senders 3 und gewährleistet somit den Zeitmultiplexbetrieb der entsprechenden Teilnehmerstellen 1 uns 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 Teilnehmerstellen erzeugen.

In der Anlage nach Fig. 1 werden die Synchronisationssignale für den Sender 3 in der Baueinheit 38 erzeugt und gelangen zum Umschalter 6 zur Erzeugung des impulsförmigen Nutz- und des impulsförmigen

M) Referenzsignals, zur Einrichtung 7 für die Signalaufteilung auf die Kanäle des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals 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 Nachrichtenübertragungsstrecke 4 zugeführt.

In dem nach Fig. 2 ausgeführten Signalverarbeitungsmittel 15 gelangen die Synchronisationssignale vom Generator 39 (und dem Selektor 36) zur zusätzlichen kohärenten Lichtquelle 22, zur Einrichtung 20 für die Hologrammaufzeichnung sowie zur Einrichtung 16 für die räumliche Signalaufteilung auf die Kanäle des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals.

Als Nachrichtenübertragungsstrecke 4 und 34 für die Anlagen nach Fig. 1, 4, 5 kann entweder freier Raum einschließlich der turbulenten Atmosphäre oder eine Lichtleitung mit einer Reihe von Korrekturlinsen benutzt werden.

In dem nach F i g. 3 ausgeführten Signalverarbeitungsmittel 15 gelangen die Synchronisationssignale vom Generator 39 (und vom Selektor 36) zur zusätzlichen Lichtquelle 27, zu den Einrichtungen 25, 26 für die Aufzeichnung der Fourierhologrammen und zur Einrichtung 24 für die räumliche Signalaufteilung auf die

Kanäle des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals.

Wenn aber die Übertragung der zweidimensionalen Information über große Entfernungen erforderlich wird, wobei größere Energieverluste unzulässig sind, ist für die erfindungsgemäße Anlage eine Nachrichtenübertragungsstrecke 40 (Fig.6) am besten geeignet, die als Multimode-Lichtleitung mit spiegelnden Innenwänden ausgeführt wird und die Fortpflanzung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nuusignals durch mehrfache Reflexionen an den Wänden der Lichtleitung 40 gewährleistet.

Der Querschnitt der Lichtleitung 40 ist wesentlich größer als die Apertur des in diese Lichtleitung 40 eingeführten zweidimensionalen Nutzsignals. Die Lichtleitung 40 (F i g. 7) hat einen quadratischen Querschnitt. Die Lichtleitungen 41 (F i g. 8) und 42 (F i g. 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 Nutzsignals an den zweidimensionalen Operator der Übertragungsfunktion der Lichtleitung 40 dient.

Die Lichtleitung 40 (Fig.6) hat eine komplizierte äußere Form mit Krümmungen unter verschiedenen Winkeln. In den Krümmungen der Lichtleitung 40 sind Spiegel 43, 44 eingebaut, um geringe Winkel der Reflexionen des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals an den Wänden der Lichtleitung 40 beizubehalten.

Den Einfluß von störenden Lichtstrahlen, die an den Innenwänden der Lichtleitung 40 unter größeren Winkeln als der vorgegebene Divergenzwinkel reflektiert werden, beseitigt man, indem man auf der Innenfläche der Lichtleitung 40 periodisch angeordnete optisch schwarze Bereiche 45 vorsieht, deren Querschnitt nicht kleiner als der der Lichtleitung 40 ist und deren Länge dem Durchmesser der Lichtleitung 40, dividiert durch den Sinus des Strahlendivergenzwinkels, entspricht.

Jede der in der Anlage nach Fig. 5 eingebauten Einrichtungen zur Ein- und Auskopplung des zweidimensionalen Nutz- und des zweidimensionalen Referenzsignals in die bzw. aus der Lichtleitung 40 ist als teildurchlässiger Spiegel ausgeführt, der das Nutz- und das Referenzsignal in eine oder in beide Richtungen der Lichtleitung 40 leitet. Um die gegenseitige Beeinflussung der Teilnehmerstellen möglichst klein zu halten, wählt man den Querschnitt des Spiegels viel kleiner als der Lichtleitungsquerschnitt. Auf die vom Selektor 36 gelieferten Signale, der mit einer für sich gut bekannten 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 (F i g. 5) oder 32 keine Verluste der sich in der Lichtleitung 40 fortpflanzenden Signale hervorgerufen werden, oder in seine Betriebsstellung während des Betriebs der entsprechenden Teilnehmerstelle 1 oder 32.

Bei dem anderen Ausführungsbeispiel ist jede der gesteuerten Einrichtungen 12 (Fig. 10) und 13 zur Einbzw. Auskopplung der Signale als Lichtablenker ausgeführt, der mit den Signalen des mit diesem Lichtablenker 47 elektrisch verbundenen Selektors 36 so gesteuert wird, daß während des Betriebs der entsprechenden Teilnehmerstelle 1 (F i g. 5) oder 32 der Lichtablenker 47 das zweidimensional Referenz- und das zweidimensional Nutzsignal zum Eingang des Umschalters 14 im Empfänger 5 derselben Teilnehmersteile reflektiert (in Fig. 10 ist diese Lichtabienkerstellung mit gestrichelten Pfeilen markiert).
Zwischen den Einrichtungen 1? and 13 sind in der Lichtleitung 40 (F i g. 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 Einfluß 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 Ausführung einer konkreten

is Lichtleitung gewählt.

Die Platten 48 und 49 können den Lichtstrom entweder durchlassen, — in diesem Falle werden sie wie die Platte 48 in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel optisch durchlässig hergestellt, — oder reflektieren, wobei sie wie die Platte 49 als Spiegel ausgeführt werden.

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 40 wird der Lichistrom in das Kniestück 50 mit Hilfe eines Spiegelsystems 51 gerichtet

Um die Beeinflussung der Übertragungsqualität durch Einwirkung ces umgebenden Mediums zu vermindern, die auch zu wärmebedingten und mechanischen Verformungen führen kann, wird die Lichtleitung 52 (Fig. 11) aus hermetisch abgeschlossenen und aneinander ohne mechanischen Kontakt stoßenden, gleichachsigen Rohrabschnitten mit optisch durchlässigen Flanschen 54 aufgebaut, die mit einem Edelgas (z. B.

Argon) gefüllt sind. Alle beschriebenen konstruktiven Merkmale der Lichtleitung 40 können mit Erfolg auch für die Lichtleitung 52 benutzt werden.

Zur Übertragung von Bildern eines dreidimensionalen Objekts mit Hilfe eines zweidimensionalen Hologramms über die Nachrichtenübertragungsstrecke 4 (F i g. 1), 34 (F i g. 5), 40 (F i g. 6) enthält das Signalverarbeitungsmittel 15 nach F i g. 2 zusätzlich eine Einrichtung 55 (Fig. 12) zur Aufzeichnung von zweidimensio-

Ί5 nalen Hologrammen des dreidimensionalen Objekts, bezogen auf ein zusätzliches Referenzsignal, das von der Lichtquelle 22 erzeugt wird. Außerdem werden der Einrichtung 55 Synchronisationssignale vom Generator 39 und der modulierte kohärente Lichtstrom von der Aufzeichnungseinrichtung 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 Fig.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 27 geliefert wird. Der Einrichtung 56 werden auch Synchronisationssignale 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 Licht-

ströme den Umschaltern 59 bzw. 60 zugeführt werden. Das auf drei Hilfsträgerfrequenzen erzeugte zweidimensional Nutz- und das zweidimensionale Referenzsignal gelangen zur Einrichtung 61 für ihre Vereinigung in einem optischen Kanal und weiter, dem Strahlengang des Lichtslromes folgend, zur Einrichtung 7 für die räumliche Aufteilung des Referenz- und des Nutzsignals auf die Kanäle des zweidimensionalen Referenz- bzw. des zweidimensionalen Nutzsignals.

Das Mittel 15 zur Signalverarbeitung enthält in diesem Falle zusätzlich Einrichtungen 62, 63 zur Aufteilung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals auf drei Kanäle (jeder Kanal für einen Farbhilfslräger). Im Zusammenhang damit enthält das Mittel 15 zusätzlich Einrichtungen 64, 65 zur räumlichen Vereinigung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals, nicht kohärente 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 Lichts mit anderen Farbhilfsträgern, die den Hilfsträgern der kohärenten Lichtquellen 57 bzw. 58 entsprechen, und eine Einrichtung 72 zur Vereinigung der auf drei Farbhilfs-Irägern übertragenen und rekonstruierten Bilder.

Nachstehend wird noch ein Ausführungsbeispiel der zur Durchführung des vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmten Anlage nach F ι g 4 beschrieben, für die eine als Lichtleitung 40 nach F i g b ausgeführte Nachrichtenübertragungsstrecke benutzt wird. Die Optik dieser Anlage ist in F ι g. 15 dargestellt.

In diesem Schaltbild stellt die kohärente Lichtquelle 2 einen durch Synchromsationssiguale gesteuerten Im pulslaser mit einer teleskopischen Vorrichtung dar. die ein Lichtbündel mit erforderlichem Quersv hniu erzeugt. Diese Quelle kann auch als Laser mit Dauerstrichbe trieb./ B.als Helium-Neon Laser.ausgeführt werden

Der Umschalter 6. der die zeitliche Modulation der Laserstrahlung für die Erzeugung von Impulssendungen des Referenz und des Nutzsignals in Übereinstimmung mit den Synchmnimpulsen bewirkt, stellt eine Kerrzelle dar. kann aber auch als elektro optischer Modulator ausgeführt werden, der auf dem PockelsTffekt beruht und auf der Basis von KDP. ADP Kristallen oder anderen elektrooptischen Stoffen aufgebaut wird, die ausreichend schnell anspricht

Die Hinrichtung 7. die die Referenzsignal und Nutzsignal Impulssendungen m ph\s kaiisch unter schiedliche Kanäle aufteilt ist als elektro optischer 1 iihiahlenker mit einem I ingang und zwei Ausgangen - . ~~C..U~· U«. 4_nm f..- -4.„ UL_nL...~ -Ι-, t ...^,k.._nH(.l·

CIlIf^lUIIl I. "^l VlV III ,Ul VJIV Λι,τιν I l*\ VI · I^ VIV 1 !.■«...tL.u.iVJVi,

bekannte elektro optische kristalle benutzt werden Der I u'htablenker kann aui h auf der Basis einer I !Itraschall Zelle aufgebaut sein, dabei vermindert sich aber die Ansprechgesi hw mdigkeit der Einrichtung

Der Modulator 9. der aus dem Impulssignal das Nutzsignal erzeugt, ist als eine Einrichtung zur Durchleuchtung von Kinofilmen oder Dias ausgeführt kann aber auch eine Md'nx aus elektrooptischen Modulatoren, cm elektrisch gesieuenes Transparent bild einen Ultraschall Lichtmodulator mit mehreren Kanälen oder einer· Modulator au* der Basis der bekannten »Fidnphor·· i ^richtungen mit einem Ölfilm !»der einem metallise 'er· Kunvuioffilrr darMeüen diirih dessen Verforr-;Hj> der I ι, Tstnitn modulier! w ird

Du r inrtihtune IO » ■ '. ais spiegel -nie' P^smensv stem ausgeführt, wenn die Nachrichtenübertragungsstrecke beispielsweise ein rechteckiges Rohr darstellt, welches das zu übertragende Bild vervierfacht, um es in einer Art mit symmetrischem (geradzahligem) Spektrum umzuwandeln. Bei einer runden Lichtrohrleitung 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 größer als dieses Element ist.

Im Kanal des zweidimensionalen Referenzsignals ist die Einrichtung 8 ähnlich der im Kanal des zweidimensionalen Nutzsignals liegenden Einrichtung 10 ausgeführt, kann aber auch als Transparentbild mit vorgegebener Verteilung des Amplituden- und Phasen-Durchlässigkeilsgrades, z. B. als sphärische Linse mit einer in ihrem Brennpunkt im Strahlengang des kohärenten Lichtstromes eingebauten Blende zur Erzeugung des zweidimensionalen Referenzsignals mit sphärischer Phasenfront hergestellt sein.

Die Einrichtung 11 zur Signalvereinigung stellt ein Spiegelsystem dar, das das zweidimensionale Nutz- und das zweidimensionale Referenzsignal in einen optischen

ίο Kanal zusammenführt. Anstelle von Spiegeln können Prismen benutzt werden

Als gesteuerte Einrichtung 12 zur Einkopplung der Signale in die Nachnchtenübertragungsstrecke 40 (in diesem Beispiel in die Lichtleitung) wird, wie oben beschrieben, ein mechanisch gesteuerter (schwenkbarer) teildurchlässiger Spiegel benutzt, in dessen Arbeitsstellung, die mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Verschiebungsvorrichtung eingestellt wird, die Lichtimpulse zur Einrichtung 13 des Empfängers längs der Achse der Lichtleitung 40 gerichtet werden Im Betriebsruhezustand wird die Fläche des Spiegels parallel zur Achse der Lichtleitung 40 orientiert Die gesteuerte Einkopplungseinrichtung kann auch als optischer Ablenker ausgeführt werden.

Die Nachrichtenübertragungsstrecke 40 stellt eine Multimode Lichtleitung (ein Rohr mit geschliffenen Innenwanden) dar Als Nachnchtenubertragungsstrekke kann auch ein freier Raum oder eine Lichtleitung mit Korrekturhnsen sowie eine Lichtleitung mit Korrektur spiegeln benutzt werden.

Fur die ungeordnete Verteilung der Signale weist die Lichtleiter!" 40 C!™c PlHtte AS bus transparentem Stoff mit einer Dicke auf. die sich im Plattenquerschnitt nach einem pseudozufalhgen Cjesetz ähnlich wie beim

"·■> beschriebenen Codierer 30 ändert

Die Auskopplungseinrichtung 13 weist im Prinzip gegenüber der beschriebenen Emkopplungseinnchtung 12 keine Unterschiede auf und kann aus den erwähnten Elementen (elektromechanisch gesteuerten teildurch

^M> lässigen Spiegeln oder optischen Lichtablenkern) aufgebaut werden

Der Umschalter 14. der die Auftastung des für den jeweiligen Teilnehmer bestimmten Nutz und Referenz Signalpaares bewirkt, ist identisch mit dem Umschaiter6

^ftS des Senders ausgeführt, kann aber mit Berücksichtigung der Tatsache etwas abgeändert werden, daß das empfangene Signal emc wesentlich geringere Leistung aufweist und infolgedessen die i<%-hnischen Forderun

gen an die Bauelemente (elektro-optische Kristalle) herabgesetzt werden können.

In der betreffenden Optik ist das Mittel 15 zur Signalverarbeitung nach F i g. 2 ausgeführt.

Die Einrichtung 16 zur räumlichen Aufteilung der Signale stellt einen gesteuerten Lichtablenker dar und kann identisch der beschriebenen Einrichtung 7 ausgeführt werden.

Der Decodierer 31 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 Lichtbündel 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 Übereinstimmung gebracht ist, damit die Lichtverteilung im Eingangs- und Ausgangsquerschnitt der Verzögerungsleitung identisch ist. Anstelle der Spiegel können für die Verzögerungsleitung Prismen mit innerer Totalreflexion benutzt werden.

Die Einrichtung 18 zur räumlichen Signalvereinigung ist ähnlich der Einrichtung 11 als Spiegel- oder Prismensystem ausgeführt. Zum Unterschied von der Einrichtung 11 erfolgt die Einstellung der optischen Elemente in der Einrichtung 18 so. daß die Referenz- und Nutzsignale 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 Fotokathode in der Ausgangsebene der Einrichtung 18 zur räumlichen Signalvereinigung liegt.

Die Aufzeichnungseinrichtung 20 stellt eine an sich bekannte Einrichtung mit einer durch Lichtstrahlung beeinflußten Fotowiderstandsschicht und einem daran anliegenden Seignettedielektrikum dar, bei dem sich der Streufaktor des auf seine Oberfläche einfallenden Lichts je nach der Verteilung der elektrischen Spannung ändert. Die Aufzeichnungseinrichtung kann auch auf der Basis der bekannten fotochromatischen Stoffe aufgebaut werden, bei denen das Absorbtionsspektrum durch Bestrahlung geändert wird, oder auf der Basis von Elastomer-Stollen, bei denen Deformationen infolge der Einwirkung eines elektrischen Feldes entstehen, oder auf der Grundlage von Flüssigkristallen. =>·>

Die zusätzliche kohärente Lichtquelle 22 stellt einen Impulslaser mit einer teleskopischen Vorrichtung zur Erzeugung des erforderlichen Lichtbündelquerschnitts dar und kann auch wie die Lichtquelle 2 als Laser mit Dauerstrichbetrieb ausgeführt werden. «>

Die Wiedergabeeinrichtung 21 ist für die fotografische Registrierung bestimmt und als Fotoapparat oder Filmkamera aufgebaut, kann aber auch einen Schirm mit einer Optik zur visuellen Betrachtung darstellen.

In dem in Fi g. 16 gezeigten Ausführungsbeispiel sind ^6ί der Codierer 30 und der Decodierer 31 als metallische oder metallisierte Spiegelplatten ausgeführt, auf die der Lichtstrom mit Hilfsspiegel 75 bzw. 76 gerichtet wird

30

35

■to Das Relief der das Licht reflektierenden Plattenoberfläche ist gemäß einem Pseudozufallsgesetz und den Forderungen an die resultierende Breite des räumlichen Signalspektrums nach dem Durchgang durch den Codierer 30 geformt.

In dem anderen Ausführungsbeispiel (Fig. 17) enthält das Mittel 15 zur Signalverarbeitung eine als Objektiv ausgeführte Einrichtung 23 zur zweidimensionalen Fourier-Transformation der durchlaufenden Signale, eine Einrichtung zur räumlichen Aufteilung der Signale, die den bereits beschriebenen gesteuerten Lichtablenker darstellt, Einrichtungen 25 und 26 zur Aufzeichnung von Fourier-Hologrammen, die ähnlich der beschriebenen Einrichtung zur Hologrammaufzeichnung mit nur einem Unterschied aufgebaut sind, daß in einer dieser Einrichtungen ein Aufzeichnungsbetrieb eingestellt wird, bei dem die inverse Aufzeichnung des Signalspektrums erfolgt, eine zusätzliche, kohärentes Licht erzeugende Lichtquelle 27, die ähnlich der beschriebenen Lichtquelle ausgeführt ist, eine der Einrichtung 23 ähnliche Einrichtung zur Rückinformation, sowie mehrere Spiegel 77 (oder Prismen), die für die erforderliche Fortpflanzung der Lichtbündel zwischen den Einrichtungen sorgen. Die in Fig. 17 gezeigte Einrichtung 29 ist ähnlich der beschriebenen Einrichtung 21 aufgebaut.

Die für die Übertragung von räumlichen und farbigen Bildern zusammengestellte Optik ist eine Wiederholung der beschriebenen Optik mit der Ausnahme von selbstverständlichen Ergänzungen in Übereinstimmung mit F ig. 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 Übertragung zweidimensionaler Information auf optischen Frequenzen besteht in folgendem.

Ein von der Lichtquelle 2 (Fig. 1) erzeugter kohärenter Lichtstrom gelangt zum Umschalter 6 des Senders, in dem mit einer vorgegebenen Taktfrequenz zwei zweidimensionale Impulssignale (in jedem Arbeitstakt) erzeugt werden, die dem zweidimensionalen Referenz- und dem zweidimensionalen Nutzsignal entsprechen. Die Erzeugung dieser Impulssignale 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 größer als dieses Intervall ist und der zeitliche Abstand der Impulssignale voneinander nicht größer 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. Lichtimpulse mit vorgegebener Amplituden- und Phasenverteilung im Querschnitt des Lichtstromes), 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 (Synchronisationssignalen) in zwei im Raum physikalisch unterschiedliche Kanäle des zweidimensionalen Referenz- bzw. des zveidimensionalen Nutzsignals aufgeteilt werden In der Einrichtung 7 ist auch eine gleichzeitige

Erzeugung der vorgegebenen Querschnitte der Lichtsignale möglich.

Der sich im Kanal des zweidimensionalen Referenzsignals fortpflanzende zweidimensionale Lichtimpuls (Impulssignal) wird in der Amplitude und der Phase in der Einrichtung 8 räumlich moduliert, damit im Querschnitt des Lichtstromes die erforderliche zweidimensionale (z. B. sphärische) Phasenverteilung entsteht. Falls 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 Amplitude und die Phase im Lichtstromquerschnitt mit dem laufenden Nutzsignal moduliert werden, und dann die Einrichtung 10 zur optimalen Anpassung des Nutzsignals an den Operator der Nachrichtenübertragungsstrecke 4, in der. die zusätzliche räumliche Amplituden- und Phasen-Einstellmodulation des zweidimensionalen Impulssignals (z. B. die Umwandlung des Nutzsignals in eine Signalart mit symmetrischen räumlichem Spektrum) erfolgt.

Nach Durchlaufen der Kanäle des zweidimensionalen Referenz- bzw. des zweidimensionalen Nutzsignals gelangen die zweidimensionalen Lichtimpulse zu den einzelnen Eingängen der Einrichtung 11 zur räumlichen Signalvereinigung, in welcher sie in einen einheitlichen optischen Kanal zusammengeführt werden, in dem sich diese Impulse nacheinander hintereinander fortpflanzen.

Vom Ausgang der Einrichtung 11 werden das zweidimensionale Nutz- und das zweidimensionale Referenzsignal der gesteuerten Einrichtung 12 zur Einkopplung der Signale in die Nachrichtenübertragungsstrecke 4 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 Nutz- und das zweidimensionale Referenzsignal längs der Achse der Nachrichtenübertragungsstrecke 4 zum Empfänger 5 des Teilnehmers gerichtet werden. Nach erfolgter Übertragung (d. h. nach dem Durchgang dieser Signale durch die Einkopplungseinrichtung 12) werden die Elemente dieser Einrichtung in den Betriebsruhezustand umgestellt, bei dem minimale Störungen der Signalfortleitung in der Nachrichtenübertragungsstrecke 4 entstehen.

Somit umfaßt der Einheitszyklus der Informationsübertragung die Dauer der Lichtfortpflanzung in den Einrichtungen des Senders und gewöhnlich eine wesentlich größere Zeit für die Einstellung der gesteuerten Elemente der Einkopplungseinrichtung 12 in die Arbeitslage sowie für 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 Übertragungsstrecke und ihre Ausführungsqualität charakteristische Transformation (Dämpfung, Verzerrung der räumlichen Modulation, Verzerrungen 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 Lichtimpulse des Referenz- und des Nutzsignals 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 (Auftastung) des für

ίο den Empfänger 5 des betreffenden Teilnehmers bestimmten Referenz- und des Nutzsignals eines Teilnehmersenders 3 vornimmt. Die herausgelösten zweidimensionalen Lichtsignale werden zum Mittel 15 zur Verarbeitung dieser Signale geleitet, in dem durch gemeinsame Verarbeitung des zweidimensionalen Referenzund des zweidimensionalen Nutzsignals die durch die Nachrichtenübertragungsstrecke 4 hervorgerufenen Verzerrungen kompensiert werden.

In der zum Signalverarbeitungsmittel 15 nach F i g. 2

(15) gehörenden Einrichtung 16 zur räumlichen Aufteilung der Signale wird das empfangene zweidimensionale Referenz- und das empfangene zweidimensionale Nutzsignal auf räumlich getrennte Kanäle aufgeteilt, worauf eines dieser Signale (je nach ihrer Reihenfolge) dem Eingang der Verzögerungseinrichtung 17 zugeführt wird, bei deren Durchgang die für die Berücksichtigung des zusätzlichen Lichtsignalweges in der Einrichtung 17 erforderliche Phasenkorrektur der Wellenfront erfolgt.

Die zeitlich zusammengeführten zweidimensionalen Referenz- und Nutzsignale gelangen zu den Eingängen der Einrichtung 18 zur Signalvereinigung, in der die beiden Lichtbündel, 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 zweidimensionalen Nutzsignals, bezogen auf das empfangene zweidimensionale Referenzsignal, bildet. Dieses Interferenzbild (Amplitudenverteilung), das man an dem mit dem Ausgang der Einrichtung 18 zusammengeführten Eingang des nichtkohärenten Lichtverstärkers 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 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 (17) dargestellten Mittel 15 zur Signalverarbeitung gelangen die empfangenen und von anderen Impulssignalen getrennten zweidimensionalen Nutz- und Referenzsignale zur Einrichtung 23, in der die räumliche Fourier-Transformation der diese Einrichtung passierenden Lichtsignale erfolgt Die Fouriertransformierten Nutz- 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

⁶^ räumliche Kanäle aufteilt

Die Spektren der getrennten rweidimensionalen Referenz und Nutzsignale 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 Nutzsignalspektrums durch das Spektrum des zweidimensionalen 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 27 erzeugten kohärenten Lichtstromes benutzt wird.

Die aufgezeichneten Fourier-Hologramme des im jeweiligen Arbeitszyklus (Zeitintervall) empfangenen Referenz- und Nutzsignals werden mit dem von der zusätzlichen Lichtquelle 27 gelieferten kohärenten Lichtstrom durchstrahlt und der sich dabei ergebende Lichtstrom wird der Einrichtung 28 zur Fourier-Rücktransformation zugeführt, worauf er in die Einrichtung 29 zur Wiedergabe des empfangenen Signals gelangt. Das Auslesen der Information von den aufgezeichneten Fourier-Hologrammen 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 folgenden Nutzsignale 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 Lichtstrom, 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. Beim Empfang, nachdem das Referenzsignal und das Nutzsignal in physikalisch unterschiedliche räumliche Kanäle getrennt werden, wird das herausgelöste Nutzsignal 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 F i g. 5 unterscheidet sich der Betrieb der eigentlichen Einrichtungen 3 und 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 Taktimpuissendungen von der Baueinheit 33 zur zeitlichen Synchronisation gesteuert Dabei erfolgt der Betrieb in der nachstehenden Reihenfolge. 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 Nachrichtenübertragungsstrecke 34 eingespeist Die zur Auskopplung der Synchronisationssignale aus der Nachrichtenübertragungsstrecke 34 vorgesehene Einrichtung 37 entnimmt der Übertragungsstrecke 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 zeitrichtige Ein- und Ausschaltung) aEer elektrisch gesteuerten Einrichtungen des Senders 3 und des Empfängers 5 der Teflnehmerstelle 32 erforderlich sind. Die Auswahl des erforderlichen Zeitkanals für den Nachrichtenverkehr und die Bestimmung der Empfangs- sowie Übertragungsrichtung erfolgen durch Einstellung entsprechender Codekombination in der Decodiererschaltung des Selek;o"-s 36.

Wenn die Multimode-Lichtleitung 40 (Fig. 6) als Nachrichtenübertragungsstrecke benutzt wird, wird das zweidimensionale Nutz- und das zweidimensionale Referenzsignal in die Lichtleitung parallel zu ihrer

5 optischen Achse eingeführt. Die Einkopplungseinrichtung 12 und ihr als Arbeitselement dienender teildurchlässiger Spiegel werden rechtzeitig, vor der Zuführung der Referenz- und der Nutzsignale, mit Hilfe der Verschiebungsvorrichtung 46 in die Arbeitsstellung gebracht (in F i g. 6 ist in Strichlinie die Arbeitsstellung des Spiegels beim Wechsel der Übertragungs- oder Empfangsrichtung angegeben). Ähnlich wird der Spiegel der Auskopplungseinrichtung 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 40 werden diese Signale an den spiegelnden Innenwänden dieser Lichtleitung mehrfach reflektiert. Wenn die Bedingung erfüllt wird, daß das minimale Auflösungselement in den übertragenen Signalen in seinem Querschnitt 30 bis 100 Lichtwellenlängen entspricht, fallen die Wellen auf die Wände der Lichtleitung 40 streifend unter Winkeln von einigen Grad. Dabei ergeben sich bekanntlich sehr geringe Reflexionsverluste an Lichtstrahlen, wenn auch die Innenwände der Lichtleitung keine speziellen Überzüge aufweisen.

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 Strekkenstelle führen. Unter Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeit dieser Erscheinung sind in der Lichtleitung 40 Platten 48 mit pseudozufälliger Phasenverteilung des Durchlässigkeitsgrades und Platten 49 mit ähnlichem Reflexionsgrad eingebaut. Beim Durchgang dieser Platten erweitert sich der Lichtstrom wieder auf den ganzen Querschnitt der Lichtleitung 40. Signale, die aus irgendwelchen Gründen ihre Fortpflanzung unter größeren Winkeln (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, wo die Lichtleitung 40 ihre Richtung plötzlich ändert, wird das Licht von den Spiegeln 43, 44 und 51 reflektiert, die somit die Einhaltung der Bedingung gewähi leisten, daß

so der Lichtstrom sich längs der Achse der Lichtleitung 40 bewegt

Bei dem Ausführungsbeispiel der Lichtleitung 52 (Fig. 11),die aus einzelnen hermetisch abgeschlossenen Rohrabschnitten 53 mit Flanschen 54 besteht, weist die

« Lichtfortpflanzung durch die Lichtleitung keine Unterschiede von dem beschriebenen Vorgang auf. Das Vorhandensein von Spielräumen an den Stoßstellen einzelner Rohrabschnme 53 vergrößert etwas die Energiedämpfung.

w Die Benutzung der Lichtleitungen 40 (F ι g. 7), 41 (F i g. 8), 42 (F i g. 9) mit verschiedenen Querschnittsformen bringt keine Änderungen des Vorganges der Lichtimpulsfortpflanzung in der Lichtleitung und der Wirkung der einzelnen oben beschriebenen Uchtlei-

t>5 tungselemente mn sich.

Wenn als Ein- und Auskopplungseinrichtungen 12 bzw·. 13 optische Lichtablenker nach Fig. 10 benutzt werden, überführen 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 Eingangsapertur dieser L.ichtablenker einfallenden LJchtstromes unter einem Winkel erfolgt, der für die Ein- oder Auskopplung der Signale in die bzw. aus der Lichtleitung 40 ausreicht Bei Bstriebspause läßt ein im Inneren der Lichtleitung 40 liegender Lichtablenkerteil den sich in der Lichtleitung 40 fortpflanzenden Lichtstrom mit geringen Verlusten und Verzerrungen der Phasenfront an der jeweiligen Teilnehmerstelle vorbei.

Bei der Übertragung von räumlichen Bildern dient als Obertragungsobjekt ein zweidimensionales Hologramm eines zu übertragenden dreidimensionalen Objekts. Bei der Rekonstruktion der Abbildung dieses Objekts beim Empfang wird dabei das erhaltene (rekonstruierte) Hologramm in einer Aufzeichnungseinrichtung 55 bzw. 56 (F i g. 12,13) aufgezeichnet und nach der Fixierung mit dem kohärenten Lichtstrom der zusätzlichen Lichtquelle 22 bzw. 27 für die Betrachtung des räumlichen Bildes beleuchtet.

Die Wiedergabe des Raumbildes kann während des Zeitintervalls vom Zeitpunkt der Hologrammfixierung 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 Impulssendungen der Nutz- und Referenzsignale erzeugt, wobei die Paare von Impulssignalen jeder Farbe an einem Impulspaar 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 Nutzsignale und der drei Referenzsignale auf physikalisch unterschiedliche Kanäle. Im Kanal des zweidimensionalen Nutzsignals werden die Farbimpulssignale im Modulator 9 mit Nutzsignalen 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 durchlaufenden Referenzsignale.

In der Einrichtung 11 erfolgt die Vereinigung der fertigen Nutz- und Referenzsignale zu einem optischen Kanal. Die weitere Fortpflanzung der Signale durch die Nachrichtenübertragungsstrecke 4 weist 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 Nutzsignalen getrennt. Nachdem eine der Signalgruppen die Verzögerungseinrichtung 17 durchlaufen hat, erfolgt in den Einrichtungen 62 und 63 die Aufteilung der Farbträger in drei physikalisch unterschiedliche Kanäle (getrennt für die Nutz- und die Referenzsignale). Das Referenzsignal und das Nutzsignal gleicher Farbe werden 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 unverzerrt wiedergegebenen Nutzsignale werden durch die Einrichtung 72 räumlich vereinigt. Das erzeugte Farbbild wird von der Einrichtung 21 registriert

Ein Ausführungsbeispiel der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmten Anlage mit Benutzung einer als Multimode-Lichtleitung ausgeführten Nachrichtenübertragungsstrecke wird nachstehend

ίο beschrieben.

Wenn die Abmessungen des zu übertragenden Bildes z. B. 24 χ 36 mm² betragen, kann die als Rohr mit gut reflektierenden Innenwänden ausgeführte Lichtleitung 40 (F i g. 15) beispielsweise mit einem Durchmesser von 300 mm gewählt werden.

Die Abmessung eines Auflösungselements des zu übertragenden Bildes möge 2,4 χ 10-³ cm betragen. Die Divergenz des ebenso wie das Auflösungselement breiten Lichtbündels führt dazu, daß ein Teil von Strahlen sich in der Lichtleitung 40 geradlinig bewegt und ein anderer Teii sich durch Reflexionen an den Wänden der Lichtleitung 40 fortpflanzt, auch wenn diese keine Krümmungen aufweist.

Wird der Grad der Wandreflexion gleich 0,999 angenommen (was für den Fall des geneigten Lichteinfalls 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

jo Reflexion kann man aus der Formel bestimmen

/ = ²ⁱ'.^D (9)

d = Abmessung des Auflösungselements,
D = Durchmesser der Lichtleitung 40 und
λ = Wellenlänge des Trägerlichts.

Für ei= 2,4 · 10-^Jcm, D= 30 cm und y = 0,6 · 10-⁴cm erhält man /=24 m. Somit erfolgt die e-fache Signaldämpfung in der Entfernung von etwa 24 km = 10³/.

Die minimale Dauer der zu übertragenden Signale hängt von der Überlragungsentfernung, dem Durchmesser der Lichtleitung 40 und von der Zahl der Signalreflexionen in der Lichtleitung 40 ab (einschließlich der Reflexionen, die infolge der Lichtleitungskrümmungen und nichtidealer Ausführung der Lichtleitungsinnenfläche auftreten). Der ausgesandte Lichtimpuls erhält mit der Übertragungszeil verschwommene Formen, da die Strahlen, die verschiedene Zahlen von Reflexionen an den Wänden aufweisen, verschieden lange Wege durchlaufen. Die maximale Vergrößerung des Fortpflanzungsweges (AL) eines von den Wänden reflektierten Strahles gegenüber einem geradlinig verlaufenden Strahl kann aus der Formel

U²

(10)

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

Für L=24 km, λ = 0,6 · 10 ⁴ cm und c/= 2,4 · 10 > cm beträgt die maximale Verlängerung des Fortpflanzungsweges ungefähr 2 m. Diese Wegeverlängerung bestimmt die minimale Dauer der betreffenden Signale, die gegebenenfalls etwa 0,66 · 10~⁸s beträgt (wenn man von der Zeit 0,33 · 10-^B s' für den Lichtdurchgang der Entfernung von 1 m ausgeht). Wenn man das Zeilintervall zwischen den zweidimensionalen Referenz- und

Nutzsignalen gleich 10-« s nimmt, erhält man für die Summendauer der Informationsübertragung (einschließlich des Referenz- und des Nutzsignals) etwa r = 2,3 · 10-⁸s.

Falls das Intervall zwischen dem Referenz- und dem Nutzsignal gleich 10-⁸s angenommen wird, läßt die Nachrichtenübertragungsstrecke mit einer Länge von 24 km und aus einem Werkstoff, dessen Temperaturkoeffizient 5 · 10"⁴ beträgt, eine Temperaturänderungsgeschwindigkeit von über 1 Grad/s zu, wobei das zulässige Phasenauflaufen 36° beträgt. Dieser Wert liegt viel höher als die realen Änderungen der Umgebungstemperatur.

Beim vorausgesetzten Durchmesser eines Auflösungselements von 2,4 · 10"³Cm₁ der beim Bildformat von 24 χ 36 mm² einer Bildschärfe von 1000 Zeilen entspricht, beträgt die Übertragungskapazität der Nachrichtenübertragungsstrecke ungefähr 4 · 10⁷ Bilder pro Sekunde. Dies gibt die Möglichkeit, bei einer Bildfrequenz von 25 Hz durch eine Lichtleitung etwa 16 · 10⁵ Schwarz-Weiß-Fernsehprogramme und ungefähr 5 · 10⁵ Farbfernsehprogramme mit einer Bildschärfe für jede Farbe von 1000 Zeilen zu übertragen.

Wenn man das zu übertragende Frequenzspektrum von

/l/~ —= 10⁸Hz
in Betracht zieht, ergibt sich die Möglichkeit, außer dem

Zeitmultiplex- auch das Frequenzmultiplexverfahren für die Trennung der Übertrr.gungskanäle zu benutzen. Dabei erreicht die Übertragungskapazität der Nachrichtenübertragungsstrecke für den sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung einen Wert von lO^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 Verfahrens und der für die Durchführung dieses Verfahrens bestimmten Anlage kann ein System zur Nachrichtenübertragung auf optischen Frequenzen geschaffen werden, das neue, bisher unbekannte Möglichkeiten erschließt, zweidimensionale Information über große Entfernungen mit einer überaus hohen Übertragungskapazität zu übertragen, die bei den bekannten und in der Entwicklung befindlichen Systemen nicht erreicht wird.

Die Schaffung solcher Nachrichtenübertragungssysteme gibt zum erstenmal die reale Möglichkeit, bereits beim gegenwärtigen Stand der Technik z. B. Bildtelefonverbindungen für große Teilnehmerzahlen zu realisieren, räumliche (holographische) Bilder im Fernsehrundfunk zu übertragen und vollständige Geheimhaltung der Informationsübertragung zu gewährleisten.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

130 231/154

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren,

   bei dem zweidimensionale Information von einem Objekt — ein zweidimensionales Nutzsignal — im ganzen, ohne Zerlegung in Elemente,
   mit Hilfe eines kohärenten Lichtstromes von einem Sender über eine Nachrichtenübertragungsstrecke zu einem Empfänger übertragen wird,

   dadurch gekennzeichnet,

   — daß das zweidimensionale Nutzsignal durch zweidimensionale räumliche Modulation des kohärenten Lichtstromes erzeugt wird,

   — daß durch die Nachrichtenübertragungsstrecke zeitlich nachfolgend 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 am Ausgang der Nachrichtenübertragungsstrecke das empfangene Referenz- und das empfangene Nutzsignal so gemeinsam verarbeitet werden, daß

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

   2. Verfahren nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   — daß die gemeinsame Verarbeitung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals

   durch zeitliche und räumliche Vereinigung des empfangenen zweidimensionalen Nutz- und des empfangenen zweidimensionalen Referenzsignals und durch Aufzeichnung eines Hologramms des zweidimensionalen Nutzsignals, bezogen auf das empfangene zweidimensionale Referenzsignal, durchgeführt wird,
   worauf von diesem Hologramm durch Rekonstruktion die übertragene zweidimensionale Information ohne Verzerrungen erhalten wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   — daß die gemeinsame Verarbeitung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals

   durch Aufzeichnung eines Fourier-Hologramms des zweidimensionalen Nutzsignals und eines inversen Fourier-Hologramms des zweidimensionalen Referenzsignals, bezogen auf ein zusätzliches zweidimensionales 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 einem der Ansprüche 1 bis 3,
   dadurch gekennzeichnet,

   — daß das zweidimensionale Referenz- und das zweidimensionale Nutzsignal in der Nachrichtenübertragungsstrecke periodisch räumlich ungeordnet verteilt werden.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
   dadurch gekennzeichnet,

   — daß das zweidimensionale Referenz- und das zweidimensionale Nutzsignal zusätzlich wenigstens auf zwei Hilfsträgerfrequenzen erzeugt werden, um dadurch zweidimensionale Farbinformation zu übertragen.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
   j. dadurch gekennzeichnet,

   — daß vor der Erzeugung des zweidimensionalen Nutzsignals ein zweidimensionales Hologramm eines dreidimensionalen Objekts aufgezeichnet wird, um das erhaltene zweidimensionale Hologramm zur zweidimensionalen räumlichen Modulation des kohärenten Lichtstromes zu benutzen, und

   — daß bei gemeinsamer Verarbeitung des empfangenen zweidimensionalen Referenz- und des empfangenen zweidimensionalen Nutzsignals eine zusätzliche Rekonstruktion des räumlichen Objektbildes aus dem erhaltenen Hologramm vorgenommen wird.

   7. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,

   zur Übertragung zweidimensionaler Information im ganzen, ohne Zerlegung in Elemente,
   auf optischen Frequenzen, bei dem in einer Teilnehmerstelle ein von einer kohärenten Lichtquelle erzeugter kohärenter Lichtstrom nacheinander in einen Sender, in eine Nachrichtenübertragungsstrecke und weiter in einen Empfänger geleitet wird,
   _A0 dadurch gekennzeichnet,

   — — daß der Sender (3) (vgl. Anspruch 12) im

   Strahlengang des kohärenten Lichtstromes hintereinander angeordnet enthält:

   — einen Umschalter (6), der aus dem kohärenten Lichtstrom zeitlich aufeinanderfolgende, kohärente zweidimensionale Impulssignale entsprechend (vgl. später) dem zwsidimensionalen Referenzsignal und dem die ausgesandte Information tragenden zweidimensionalen Nutzsignal erzeugt, wobei die Summendauer

   dieser Impulssignale kleiner als das Intervall der zeitlichen Instabilität der Nachrichtenübertragungsstrecke (4)ist;

   — eine Einrichtung (7) zur räumlichen Signalaufteilung, die diese Impulssignale in den Kanal

   des zweidimensionalen Referenzsignals bzw. in den Kanal des zweidimensionalen Nutzsignals richtet;

   — eine im Kanal des zweidimensionalen Referenzsignals liegende Einrichtung (8) zur Referenzsignalerzeugung, zu der von der Einrichtung (7) zur räumlichen Signalaufteilung ein Impulssignal geleitet wird, das dem zweidimensionalen Referenzsignal entspricht;

   — einen 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 Impulssignal mit dem zweidimensionalen Nutzsignal moduliert; und

   — eine mit dem Signal vom Modulator (9) angesteuerte Einrichtung (lOj zur optimalen Anpassung des räumlichen Spektrums der Fourier-Transformierten des zweidimensionalen Nutzsignals an den zweidimensionalen Operator der Nachrichtenübertragungsstrekke(4),

   — eine Einrichtung (11) zur räumlichen Vereinigung des zwaidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals, der das zweidimensionale Referenz- und das zweidimensionale Nutzsignal aus dem Referenzsignal- bzw. Nutzsignalkanal zugeführt werden, und

   — eine gesteuerte Einrichtung (12) zur Einkoppfung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals (vgl. Ansprüche 17, 18) von der Einrichtung (11) zur räumlichen Signalvereinigung in die Nachrichtenübertragungsstrecke (4); und

   — — daß der Empfänger (5) (vgl. Anspruch 12)

   im Strahlengang des kohärenten Lichtstromes hintereinander angeordnet enthält:

   — eine gesteuerte Einrichtung (13) zur Auskopplung des zweidimensionalen Referenz- jo und des zweidimensionalen Nutzsignals (vfl. Ansprüche 17, 18) aus der Nachrichtenübertragungsstrecke (4),

   — einen Umschalter (14), der das zweidimensionale Referenz- und das zweidimensionale Nutzsignal zeitlich abtrennt, und

   — ein Mittel (15) zur Verarbeitung dieser Signale (vgl. Ansprüche 8,9,10), das die in der übertragenen Information durch die Nachrichtenübertragungsstrecke (4) hervorgerufenen Verzerrungen kompensiert, diese Information aufzeichnet und wiedergibt (F i g. 1).

   8. Anlage nach Anspruch 7,
   dadurch gekennzeichnet,

   — — daß das Mittel (15) zur Verarbeitung des

   zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals im Strahlengang des kohärenten Lichtstromes hintereinander angeordnet enthält:

   — eine Einrichtung (16) zur räumlichen Aufteilung dieser Signale auf die Kanäle des zweidimensionalen Referenz- bzw. des zweidimensionalen Nutzsignals,

   — eine Einrichtung (18) zur räumlichen V ereinigung der zweidimensionalen Referenz- und der zweidimensionalen Nutzsignale, der die zweidimensionalen Referenz- und die zweidimensionalen Nutzsignale aus diesen Kanälen zugeführt werden,

   — in einem der Kanäle eine zur zeitlichen Vereinigung der zweidimensionalen Referenz- und der zweidimensionalen Nutzsignale bestimmte Verzögerungseinrichtung (17),

   — eine Einrichtung (20) zur Aufzeichnung des sich bei der Interferenz des zweidimensionalen Nutz- und des zweidimensionalen Referenzsignals ergebenden Hologramms und

   — eine Einrichtung (21) zur Rekonstruktion der übertragenen zweidimensionalen Information aus dem Hologramm mit einer zusätzlichen, kohärentes Licht erzeugenden Lichtquelle (22), deren kohäreater Lichtstrom der Aufzeichnungseinrichtung (20) zugeführt wird (F ig. 2).

   9. Anlage nach Anspruch 8,
   dadurch gekennzeichnet,

   — daß das Mittel (15) zur Signalverarbeitung zusätzlich einen nichtkohärenten Lichtstromverstärker (19) enthält, der im Strahlengang des kohärenten Lichtstromes unmittelbar nach der Einrichtung (18) zur räumlichen Vereinigung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals liegt (F i g. 2).

   10. Anlage nach Anspruch 7,
   dadurch gekennzeichnet,

   — — daß das Mittel (15) zur Verarbeitung des

   zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals im Strahlengang des kohärenten Lichtstromes hintereinander angeordnet enthält:

   — eine Einrichtung (23) zur räumlichen Fourier-Transformation dieser Signale,

   — eine Einrichtung (24) zur räumlichen Aufteilung dieser Signale auf die Kanäle des zweidimensionalen Referenz- bzw. des zweidimensionalen Nutzsignals,

   — eine Einrichtung (25) zur Aufzeichnung eines inversen Fourier-Hologramms des zweidimensionalen Referenzsignals, zu der das zweidimensionale Referenzsignal von der Einrichtung (24) zur räumlichen Signalaufteilung gelangt,

   — eine Einrichtung (26) zur Aufzeichnung eines Fourier-Hologramms des zweidimensionalen Nutzsignals, auf die das Nutzsignal von der Einrichtung (24) zur räumlichen Signalaufteilung gegeben wird, sowie

   — eine zusätzliche, kohärentes Licht erzeugende Lichtquelle (27), deren kohärenter Lichtstrom die beiden Aufzeichnungseinrichtungen (26,25) nacheinander durchläuft, in denen er aufeinanderfolgend mit den Fourier-Hologrammen des zweidimensionalen Nutz- und des zweidimensionalen Referenzsignals moduliert wird, und weiter

   — zu einer Einrichtung (28) zur Fourier-Rücktransformation des modulierten Lichtstromes und zu einer Wiedergabeeinrichtung (29) gelangt, welche die übertragene zweidimensionale Information von den Fourier-Hologrammen wiedergibt (F i g. 3).

   11. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
   gekennzeichnet

   — durch wenigstens noch eine Teilnehmerstelle (32) sowie eine für alle Teilnehmerstellen gemeinsame Einheit (33) zur zeitlichen Synchronisation, deren Synchronisationssignale über die Nachrichtenübertragungsstrecke (34) an die Teilnehmerstellen (1, 32) auf einer besonderen Lichtträgerfrequenz übertragen werden, und

   — durch einen in jedem Empfänger (5) vorgesehenen Selektor (36), der aus der Nachrichtenüber-

   20

   25

   JO

   tragungsstrecke (34) die Synchronisationssignale empfängt und einen Umschalter (14) so ansteuert, daß ein Zeitmultiplexbetrieb der entsprechenden Teilnehmerstellen gewährleistet wird (Fig. 5).

   12. Anlagenach einem der Ansprüche? bis 11,
   dadurch gekennzeichnet,

   — daß der Sender (3) im Senderkanal für das zweidimensional Nutzsignal einen Codierer (30) enthält, den eine Platte mit vorgegebener Phasenverteilung des Transmissions- oder Reflexionsgrades darstellt, die im Strahlengang des kohärenten Lichlslromes hinter der Einrichtung (10) zur optimalen Anpassung des räumlichen Spektrums des zweidimensionalen Nutzsignais

   an den zweidimensionalen Operator der Übertragungsfunktion der Nachrichtenübertragungsstrecke (4) und vor der Einrichtung (11) zur räumlichen Vereinigung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals angeordnet ist, und

   — daß der Empfänger (5) im Kanal des zweidimensionalen Nutzsignals zusätzlich einen Decodierer (31) enthält, den eine Platte mit einer zur Übertragungsfunktion des Codierers (30) komplex konjugierten Phasenverleilung des Transmissions- oder Reflexionsgrades darstellt (F ig. 4).

   13. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
   dadurch gekennzeichnet.

   — daß die Nachrichtenübertragungsstrecke eine Lichtleitung (40, 41, 42) mit spiegelnden Innenwänden ist, die die Fortpflanzung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals durch deren mehrfache Reflexion an den "Wänden der Lichtleitung (40) bewirkt und einen Querschnitt aufweist, der wesentlich größer als die Apertur des in die Lichtleitung (40, 41, 42) eingeführten zweidimensionalen Nutzsignals ist (Hg 7-9).

   14 Anlage nach Anspruch 13.
   dadurch gekennzeichnet.

   — daß die Lichtleitung (52) aus einzelnen hermetisch abgeschlossenen, aneinander stoßenden, gleichachsigen und mit einem Edelgas gefüllten Rohrabschnitten (53) mit optisch transparenten Flanschen (54) aufgebaut ist (F i g. 11).

   iä Anlage nach Anspruch iioder i4.
   dadurch gekennzeichnet.

   — daß in der Lichtleitung (40) im Fortpflanzungsweg des 7weidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals wenigstens eine Platte (48, 49) eingesetzt ist. bei der sich das Phasenmaß der Durchlässigkeit oder Reflexion pseudoiüfälhg in der Plattenapertur ändert und bo die dazu bestimmt ist. den F-influß von regelmäßigen Inhomogenitäten der Lichtleitung (40) zu verringern und die Auskopplung der übertrage ncn information aus jedem beliebigen Teil der I ichtlenungsapfrtur/ugewährleisten(F ig b).

   lh \nlaee nach i-mt-m der >\nsprui hc 13 bis 15.
   dadurch jjekenn/ekhne!

   45

   — daß auf der Innenfläche der Lichtleitung (40) periodisch liegende optische schwarze Bereiche (45) vorgesehen sind (F i g. 6).

   17. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet,

   — daß jede gesteuerte Einrichtung (12, 13) zur Einbzw. Auskopplung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals in die bzw. aus der Nachrichtenübertragungsstrekke (40) als teildurchlässiger Spiegel ausgeführt ist,

   der mit einer Vorrichtung (46) zu seiner Verschiebung ausgestattet ist, die mit dem Selektor (36) so elektrisch verbunden ist, daß während der Betriebszeit der betreffenden Teilnehmerstelle (1, 32) der Spiegel sich in Betriebsstellung befindet (F i g. 6).

   18. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet,

   — daß jede gesteuerte Einrichtung (12, 13) zur Einbzw. Auskopplung des zweidimensionalen Referenz- und des zweidimensionalen Nutzsignals in die bzw. aus der Nachrichtenübertragungsstrekke(40) ein Lichtablenker(47) ist, der mit dem Selektor (36) so elektrisch verbunden ist, daß er während der Betriebsperi ode der entsprechenden Teilnehmerslelle (1, 32) das zweidimensionale Referenz- und das zweidimensionale Nutzsignal zum Eingang des Empfänger-Umschalters (14) derselben Teilnehmerstelle richtet (Fig. 10).