DE2844869A1 - Optisches relais - Google Patents

Optisches relais

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DE2844869A1
DE2844869A1 DE19782844869 DE2844869A DE2844869A1 DE 2844869 A1 DE2844869 A1 DE 2844869A1 DE 19782844869 DE19782844869 DE 19782844869 DE 2844869 A DE2844869 A DE 2844869A DE 2844869 A1 DE2844869 A1 DE 2844869A1
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Description

Beschreibung;
Die Erfindung betrifft ein optisches Relais zum Verbinden und Entkoppeln einer im folgenden auch als Datenstation bezeichneten Auswertevorrichtung mit bzw. von einer optischen Übertragungsleitung. Die Erfindung betrifft ferner ein optisches Übertragungssystem, welches eine Vielzahl optischer Relais verwendet, um eine entsprechende Anzahl von Auswertevorrichtungen mit einer optischen Übertragungsleitung zu verbinden bzw. von dieser abzutrennen.
In jüngster Zeit macht man von optischen ubertragungsleitungen Gebrauch, da diese die Fähigkeit besitzen, Signale mit einem minimalen Störpegel von einem Punkt zu einem anderen zu übertragen.
In elektrischen Systemen werden Störsignale durch elektromagnetische Strahlung, durch Übersprechen und/oder durch Rauschen verursacht. Diese Störeinflüsse vermindern selbstverständlich die Qualität des empfangenen Signals. Bei digitalen Systemen, beispielsweise bei Datenverarbeitungssystemen, ist es erforderlich, daß eine zentrale Verarbeitungseinheit mit einer oder mehreren peripheren Einheiten gekoppelt ist, welche in getrennten Gehäusen und in einem bestimmten Abstand von der zentralen Verarbeitungseinheit angeordnet sind. Zur Vermeidung von Verarbeitungsfehlern ist es deshalb erforderlich, Signale störungsfrei oder mit einem minimalen Störpegel zu übertragen.
In solchen Systemen ist es erforderlich, daß eine periphere Einheit mit der übertragungsleitung verbunden bzw. von dieser abgetrennt werden kann, ohne
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die Übertragungsfähigkeit der Übertragungsschleife zu unterbrechen und dadurch die einwandfreie Funktion anderer peripheren Einheiten zu beeinträchtigen.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 definierte Erfindung gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sowie ein mit den erfindungsgemäßen optischen Relais ausgestattetes übertragungssystem ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die Erfindung wird ein einfaches und zuverlässig arbeitendes Relais geschaffen, durch welches eine mit einer übertragungsleitung gekoppelte Auswertevorrichtung überbrückt werden kann, während das Übertragungsvermögen einer Leitung erhalten bleibt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden im folgenden einige Ausführungsbeispiele der selben anhand von Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt
Figur 1 ein Blockschaltbild eines optischen Übertragungssystems, in welchem einige der erfindungsgemäßen optischen Relais verwendet werden;
Figur 2 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Relais in einer ersten Betriebsstellung;
Figur 3 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Ansicht des in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiels in einer zweiten Betriebsstellung und
Figur 4 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Relais.
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In Figur 1 ist eine zentrale Verarbeitungseinheit 10 über ein Kabel 32 mit einem optischen Überbrückungsrelais 20 gekoppelt. Das Relais 20 ist in eine optische Übertragungsleitung oder -schleife 22 eingefügt, welche außerdem eine Anzahl weiterer identischer überbrückungsrelais enthält, welche jeweils mit zugeordneten Auswertevorrichtungen A-D gekoppelt sind. Die Auswertevorrichtungen können jeweils ein Datenverarbeitungs-Terminal oder eine andere Datenstation sein, welche aus irgendeinem Grund mit einer oder mehreren anderen peripheren Einheiten und/oder mit der zentralen Verarbeitungseinheit in Verbindung oder Kommunikation treten muß.
In Figur 2 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Relais 22 dargestellt, welches ein Gehäuse 50 besitzt, mit welchem ein Bündel optischer Fasern 26 verbunden ist, welches einen optischen Wellenleiter 22 A bildet. Das Bündel 26 ist von einer lichtundurchlässigen Hülle 24 umgeben, welche die Fasern schützt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der optische Wellenleiter 22 A ein Eingangswellenleiter, während der optische Wellenleiter 22 B ein Ausgangswellenleiter ist. In dem Gehäuse 50 ist ein Elektromagnet 44 angeordnet, welcher an einem Trägerglied 38 ortsfest befestigt ist. Aus dem Elektromagnet 44 heraus erstreckt sich ein bewegbares Glied 42, welches der Tauchanker des Elektromagneten 44 sein kann und an welchem ein optisches Kopplungsglied 40 befestigt ist. Dieses optische Kopplungsglied kann ein Glasstab sein, welcher einen Brechungsindex aufweist, der dem Brechungsindex der optischen Fasern 26 entspricht. Der Glasstab 40 kann mit einem lichtundurchlässigen Material beschichtet sein und kann einen sich graduell ändernden Brechungsindex aufweisen. An dem
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bewegbaren Glied 42 ist ferner ein optischer Detektor 28 in der Weise befestigt, daß in einer in Figur 2 dargestellten ersten Stellung das von dem optischen Wellenleiter 22 A emittierte Licht von dem Detektor 28 aufgenommen und in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt wird. An dem bewegbaren Glied 42 ist ferner ein Lichtsender oder -emitter 30 zur Umwandlung elektrischer Signale in optische Signale befestigt, welcher in der ersten Stellung sein Licht dem optischen Wellenleiter 22 B zuführt. Wie aus Figur 2 ersichtlich, befindet sich der Detektor 28 und der Sender 30 in seiner ersten Lage innerhalb der Bahn des optischen Leiterbündels 26 in optischer Ausrichtung mit diesem. Von dem Detektor 2 8 kommende elektrische Leiter 34 werden zusammen mit von dem Sender 30 kommenden Leitern 36 einem elektrischen Kabel zugeführt. Die die betätigung des Elektromagneten 44 bewirkenden Leiter 46 werden ebenfalls in das Kabel 32 geführt. Die in das Kabel 32 geführten Leiter sind über dieses Kabel mit der zugeordneten Auswertevorrichtung verbunden, welche beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit, ein Datenterminal oder eine beliebige andere Einheit sein kann. In der ersten Betriebsstellung kann die Auswertevorrichtung das von dem Detektor 28 kommende elektrische Signal aufnehmen und in Abhängigkeit von diesem Signal verschiedene Operationen durchführen, wonach von ihr über den Sender 30 ein Signal abgegeben wird, welches sich von dem durch den Detektor 28 empfangenen Signal unterscheidet. In diesem Falle empfängt das mit dem optischen Ausgangswellenleiter 22 B verbundene Datenterminal und/oder die mit diesem Wellenleiter verbundene zentrale Verarbeitungseinheit ein Signal, welches sich von dem am optischen Eingangswellenleiter 22 A auftretenden Signal unterscheidet. Bei einer anderen
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Betriebsweise kann das an dem Detektor 28 vorhandene Signal nicht nur mit der Auswertevorrichtung sondern auch mit dem Sender 30 gekoppelt sein. In diesem Falle wird durch den Detektor und den Sender das an dem optischen Eingangswellenleiter vorhandene Signal zu dem optischen Ausgangswellenleiter übertragen, während gleichzeitig dieses Signal durch die Auswertevorrichtung ausgewertet wird.
In Figur 2 ist das optische Relais in seiner zweiten BetriebsStellung gezeigt. In diese Stellung wird es dadurch gebracht, daß der Elektromagnet 44 über die Leiter 46 von der zugeordneten Auswertevorrichtung betätigt wird, wodurch das bewegbare Glied 42 nach innen bewegt wird, so daß das optische Kopplungsglied 40 in die optische Bahn zwischen dem Eingabe- und Ausgabewellenleiter 22 A bzw. 22 B gelangt. Dadurch werden der Detektor und der Sender und damit auch die Auswertevorrichtung aus dem Übertragungskreis entfernt. Befindet sich das optische Kopplungsglied in der in Figur 3 dargestellten Lage, dann werden Signale über das optische Kopplungsglied mit der nächsten Auswertevorrichtung gekoppelt, welche an der mit dem Ausgangswellenleiter verbundenen übertragungsleitung anliegt.
In Figur 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für das überbrückungsrelais 20 dargestellt, in welchem sich in optischer Ausrichtung mit den optischen Wellenleitern 22 A und 22 B Linsen 52 befinden. Diese Linsen 52 sind in an dem Gehäuse 50 befestigten Haltern 51 angeordnet. Die Linsen werden dazu verwendet, ein von der optischen übertragungsleitung kommendes bzw. an die optische übertragungsleitung abzugebendes optisches Signal zu bündeln.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das optische Faserbündel und die Linsen für das in Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel entsprechend den folgenden Gleichungen zu dimensionieren:
P = 2^Γ R P A (l ~ COS 0T)/ \/'M \
Glasstab . *f A Quellel K 1 " cos (TmJU
worxn:
P Glasstab = Licntleistung innerhalb des Glasstabes B = Helligkeit der Lichtquelle
Pf = Packungsdichte (eine Zahl, kleiner als 1, welche die sich durch die Zwischenräume der einzelnen optischen Fasern des Bündels ergebenden Verluste darstellt)
A = Querschnittsfläche des optischen Faserbündels
= arc tg
M I Linsendurchmesser + Faserdurchmesser \ 2 (M + 1) f
δ". = arc tg Linsendurchmesser + Faserdurchmesser
2 (M + 1) f
worin f = Brennweite der Linse
M2. = Durchmesser des Glasstabes
Durchmesser des Faserbündels M = Abstand des Glasstabes von der Linse
Abstand der Faserbündelschnittfläche von der Linse
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In beiden der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen optischen Relais beträgt der Durchmesser des Glasstabes 40 etwa das zweifache des Durchmessers des optischen Faserbündels.
Für den Detektor 28 sind die von den folgenden Firmen vertriebenen Lichtdetektoren geeignet:
Teil-Nr.
Spectronics SPX 2232
Hewlett-Packard 5082 4205
Als Sender 30 sind die von den folgenden Firmen vertriebenen Lichtemitter geeignet:
Teil-Nr.
RCA CA 30123
Spectronics SPX 3191-2
Texas Instruments XL 3 5
Als optische Wellenleiter 22 A und 22 B sind die von den folgenden Firmen vertriebenen optischen Fasern geeignet:
Teil-Nr.
ITT GG-02-8 (Gradientenfaser)
DuPont PFX-120 R (Stufenfaser)
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Claims (2)

NCR CORPORATION Dayton, Ohio (V.St.A.) P at ent anme1dung Unser Az.: Case 2583/GER OPTISCHES RELAIS Patentansprüche;
1.] Optisches Relais zur Einfügung in eine optische Übertragungsleitung, um eine Auswertevorrichtung rdLfc c.ionsr r.;-i ν ~:r"-.L·.:. \ :.r.. '-rr"„ von dieser zu tr3i'inen, gekennzeichnet durch einen optischen Detektor
(28) und einen optischen Sender (30), welche während des Betriebes in der optischen Bahn der genannten Übertragungsleitung (22) jeweils am Eingang bzw. Ausgang des Relais (20) angeordnet sind, wobei der Detektor (28) und der Sender (30) elektrisch mit der genannten Auswertevorrichtung ( z. B. A) verbunden sind, und durch eine Betätigungsvorrichtung (42, 44) zum Herausbewegen des Detektors (28) und des Senders
(30) aus der optischen Bahn und zum Hineinbewegen eines optischen Kopplungsgliedes (40) in diese optische Bahn, wodurch die Auswertevorrichtung (z. B. A) überbrückt und die optische Signalübertragung durch die genannte Übertragungsleitung (22) fortgesetzt wird.
2. Optisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (42, 44)
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BAD ORIGINAL
ein bewegbares Glied (42) enthält, an welchem der Detektor (28) , der Sender (30) und das Kopplungsglied (40) derart befestigt sind, daß in einer ersten Stellung des optischen Gliedes (42) der Detektor (28) und der Sender (30) in der optischen Bahn liegen, und daß in einer zweiten Stellung des bewegbaren Gliedes (42) sich das optische Kopplungsglied (40) innerhalb der optischen Bahn befindet.
3. Optisches Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Glied (42) der Tauchanker eines Elektromagneten (44) ist.
4. Optisches Relais nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Kopplungsglied (40) ein Glasstab ist.
5. Optisches Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasstab (40) mit einem lichtundurchlässigen Material beschichtet ist.
6. Optisches Relais nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem genannten Eingang und Ausgang Linsen (52) angeordnet sind, um von der optischen übertragungsleitung (22) kommende bzw. zu dieser zu sendende optische Signale zu bündeln.
7. Optisches Relais nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (28) und der Sender (30) elektrisch miteinander verbunden sind.
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8. Optisches übertragungssystem, gekennzeichnet durch eine optische Übertragungsleitung (22), eine Vielzahl von Auswertevorrichtungen (A, B1. C, D) und eine Vielzahl optischer Relais (20), wobei jedes dieser optischen Relais entsprechend einem der vorangehenden Ansprüche aufgebaut und so angeordnet ist, daß es eine entsprechende der Auswertevorrichtungen (A, B, C, D) mit der übertragungsleitung (22) verbindet bzw. von dieser abtrennt.
9. Optisches übertragungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleitung (22) durch einen optischen Wellenleiter (22 A, 22 B) gebildet wird.
10. Optisches übertragungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Wellenleiter (22 A, 22 B) durch ein Bündel optischer Fasern (26) gebildet wird.
11. Optisches übertragungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (28) und der Sender (30) in optischer Ausrichtung in die Bahn des genannten Bündels von optischen Fasern (26) eingefügt sind.
1 2. Optisches Übertragungssystem nach den Ansprüchen 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der optischen Relais (20) nach Anspruch 4 ausgebildet ist, wobei der Brechungsindex des Glasstabes (40) jedes Relais (20) mit demjenigen der optischen Fasern (26) übereinstimmt.
13. Optisches übertragungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine
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zentrale Verarbeitungseinheit (10) mit den genannten Auswerteeinheiten (A, B, C, D) über die genannte Übertragungsleitung (22) und die genannten optischen Relais (20) gekoppelt ist.
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DE19782844869 1977-10-17 1978-10-14 Optisches relais Withdrawn DE2844869A1 (de)

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