DE3247479A1 - Optische nachrichtenuebertragungsanlage - Google Patents

Description

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Optische Nachrichtenübertragungsaniage

Die Erfindung, betrifft optische Nachrichtenübertragungsanlagen .

Lichtwellen-Nachrichtenübertragungsanlagen unter Verwendung von Glasfaserleitern werden jetzt schon kommerziell IQ hergestellt und installiert. Dazu war die Entwicklung und harmonische Kombination von Lichtquellen, Lichtleitern und Lichtdetektoren erforderlich. Ein überblick über diese Entwicklung findet sich beispielsweise in einem Aufsatz von S. E. Miller "Overview of Telecommunications Via Optical Fibers", Proceedings of the IEEE, Band 68, Nr. 10, Oktober 1980, S. 1173/1174.

Nach Ablauf dieses anfänglichen Experimental- und Versuchszeitraums richtet sich das Interesse darauf, mehr Informationen über jede optische Faser zu übertragen. Dazu gehört die weitere Entwicklung neuer Bauteile und entsprechend der vorliegenden Erfindung eine wirksamere Ausnutzung der schon verfügbaren Bauteile.

Eine optische Nachrichtenübertragungsanlage nach der vorliegenden Erfindung benutzt sendeseitig eine Kombination einer Zeit- und Wellenlängen-Multiplexierung sowie eine WeI-lenlängen-Demultiplexierung beim Empfänger. Der Sender umfaßt eine Vielzahl von Lasern oder Leuchtdioden (LED), die je eine Folge von kurzen Lichtimpulsen bei unterschiedlichen Betriebswellenlängen erzeugen. Das verwendete Modulationsverfahren kann eine Pulsamplituden-, Pulsbreiten-, Pulslageoder irgendeine andere Impulsmodulation sein. Die Impulse werden zur Übertragung über einen gemeinsamen Faserwellenweg im Zeitmultiplexverfahren kombiniert. Beim Empfänger gewinnt ein Wellenlängen-Demultiplexer die ursprünglichen Signale zurück.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine Impulsverbreiterung aufgrund beispielsweise einer Modemdispersion keine Einschränkung in einem solchen System

mit sich bringt, da benachbarte, sich überlappende Impulse unterschiedliche Wellenlängen besitzen und beim Empfänger leicht aufgelöst werden können. Diese und weitere Vorteile des Systems ergeben sich anhand der nachfolgenden Be-Schreibung. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer optischen Nachrichtenübertragungsanlage nach der Erfindung, Fig. 2 ein Beispiel für eine Sendeanordnung zur

Durchführung der Erfindung,

IQ Fig. 3 einen Wellenlängen-Demultiplexer mit einer

Reihenschaltung von Wellenlängen-selektiven Filtern,
Fig. 4, 5, 6 und 7 zur Erläuterung die Signale an

verschiedenen Stellen in der Anlage.

Fig. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbildes eine optische Nachrichtenübertragungsanlage nach der Erfindung, die einen Sender 10 mit einer Vielzahl von im Zeitmultiplexverfahren kombinierten optischen Signalquellen 13 und einen Empfänger mit einem Wellenlängen-Demultiplexer 14 aufweist. Der Sender und der Empfänger sind über einen optischen Wellenleiter 15 verbunden..

Im Betrieb wird jede der optischen Signalguellen beim Sender durch ein getrenntes Modulationssignal m.. , itu , ... m moduliert, wodurch eine Folge von optischen Impulsen mit je einer von einer Vielzahl von unterschiedlichen Wellenlängen λ,, Xy, ... λ .erzeugt wird.

Die verschiedenen Signale werden im Zeitmultiplexverfahren mit Hilfe einer Einrichtung kombiniert, die durch ein aus einer Taktquelle 12 abgeleitetes Zeitsignal gesteuert wird, um über einen gemeinsamen Wellenleiter 15 übertragen zu werden. Beim Empfänger werden die verschiedenen Signale durch den Wellenlängen-Demultiplexer 14 wiedergewonnen und erscheinen an dessen Ausgängen 1, 2, ... n.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Sendean-Ordnung zur Verwirklichung der Erfindung. In typischer Weise enthält der Sender eine Taktquelle 12, deren Ausgangssignal eine Impulsfolge mit einer Impulswiederholungsrate ist, die gleich l/n der Bitrate des über den opti-

sehen Wellenweg 15 zu übertragenden Signals ist, wobei η gleich der Anzahl der zu multiplexierenden Kanäle ist. Die Impulse werden an eine Vielzahl von Grundband-Signalmodulatoren 20-1, 20-2, .... 20-n zusammen mit Modulations-Signalen m,, m„, ... m angekoppelt. Im einzelnen wird die Taktimpulsfolge dem ersten Modulator 20-1 direkt zugeführt und nachfolgenden Modulatoren über Verzögerungsleitungen 21-1, 21-2, ... 21-(n-l), die jeweils eine Verzögerung τ für die Taktimpulse ergeben, wobei _{τ =} T

und T die Taktimpulsperiode sind. Demgemäß werden die an jeden Modulator 2 0-i angelegten Taktimpulse um einen Zeitabschnitt -r(i-l) mit Bezug auf die dem ersten Modulator

20-1 zugeführten Taktimpulse verzögert, wobei i eine gan-15

ze Zahl entsprechend 1 < i < η ist.

Die Ausgangssignale der verschiedenen Modulatoren werden jeweils optischen Signalquellen 22-1, 22-2, ... 22-n zugeführt, die je auf einer unterschiedlichen Wellenlange λ,, X₉, ... λ abgestimmt sind. Die optischen Quellen können triggerbare Halbleiterlaser eines Typs sein, der beispielsweise in einem Aufsatz "Triggerable Semiconductor Lasers" von J. A. Copeland et al., veröffentlicht in IEEE Journal of Quantum Electronics, April 1980,

Band QE-16, Nr. 4, S. 388-390, beschrieben ist. Alterna-25

tiv können Leuchtdioden mit zwei Wellenlängen benutzt werden, wobei die beiden Leuchtdioden sequentiell erregt werden ( vgl. "Dual Wavelength Surface Emitting In GaAsP L.E.D.S." von T. P. Lee et al., Electronics Letters, _g0 25. Oktober 1980, Band 16, Nr. 22, Seiten 845/846).

Unabhängig davon, welcher Art die Quelle ist, erzeugt jede Quelle eine optische Impulsfolge mit einer optischen Wellenlänge, die verschieden von der Wellenlänge aller anderen optischen Signale ist, und die zeitlich mit Bezug auf alle anderen optischen Impulsfolgen verschoben ist.

Die Impulsfolgen werden dann mit Hilfe eines Schalters 23 auf dem gemeinsamen optischen Wellenweg 15 kombiniert. Das sich ergebende Signal ist ein Zeitmultiplexsignal,

Ι bei dem benachbarte Impulse unterschiedliche Wellenlängen besitzen.

Im Empfänger ist ein Wellenlängen-Demultiplexer vorgesehen, der entsprechend der Darstellung in Fig. 3 eine Vielzahl n-1 von in Reihe geschalteten, Wellenlängen-selektiven Filtern 30-1,"30-2, ... 30-(n-1) aufweist. Diese trennen die optischen Signale unterschiedlicher Wellenlänge zur Übertragung über getrennte Signalwege 1, 2...η auf.

^Bei einer alternativen Empfangsanordnung kann die Anzahl der Wellenlängenfilter durch Verwendung von Dual-Wellenlängendetektoren eines Typs halbiert werden, der von J. C. Campbell et al. in einem Aufsatz "Improved Two-Wavelength Demultiplexing InGaAsP Electronics", IEEE Journal of Quantum Electronics, Band QE-16, Nr. 6, Juni 1980, S. 601-603, beschrieben ist.

Fig. 4,5,6 und 7 , die zur Erläuterung aufgenommen wurden, zeigen die an die verschiedenen Modulatoren angelegten Taktimpulsfolgen, die ausgesendeten und empfangenen optischen Zeitmultiplex-Impulsfolgen sowie die demultiplexierten Empfangssignale. Insbesondere in Fig. 6 und 7 ist einer der Hauptvorteile der Erfindung klar zu erkennen. In bekannter Weise sorgt eine Dispersion unterschiedlicher Art für eine Verbreiterung der Signalimpulse. Je länger die Übertragungsleitung ist, umso größer ist die Impulsverbreiterung, und diese begrenzt die Impulsbitrate und/oder den Abstand zwischen den Regeneratoren in einer optischen Nachrichtenübertragungsanlage. Durch Anwenden eines Wellenlängen-Multiplexierens sowie eines Zeitmultiplex begrenzt eine Überlappung zwischen benachbarten Impulsen die Fähigkeit des Empfängers nicht, die sich ergebende Doppeldeutigkeit aufzulösen, die in einer einfachen Zextmultiplexanlage auftreten kann. Vielmehr werden die Impulse empfangsseitig leicht durch die Wellenlängen-selektiven Filter unterschieden und die ursprünglichen Signale bequem wiedergewonnen. Im Ergebnis kann die Bitrate und der Abstand zwischen den Regeneratoren wesentlich erhöht werden.

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Die gleichen Ergebnisse lassen sich zwar allein durch ein Wellenlängen-Multiplexieren erreichen, dies würde aber die Verwendung von Wellenlängen-selektiven Filtern beim Sender zur Kombination der Ausgangssignale der getrennten Modulationsguellen sowie von Wellenlängen-selektiven Filtern im Empfänger zur Auftrennung der verschiedenen Signale erforderlich machen. Im optischen Bereich ist es wesentlich einfacher und praktischer, beim Sender ein Zeitmultiplexverfahren ohne Wellenlängen-Selektivität vorzusehen. Dies IQ ist insbesondere von Vorteil im Hinblick auf die Verfügbarkeit der oben beschriebenen Quellen mit zwei Wellenlängen, die zwei Emissionswellenlängen und einen einzigen Ausgang besitzen, wodurch die Kosten des Senders verringert werden.

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Claims (4)

1. BLUMBACH · WESER"= BERQE^:N · KRAMER ZWIRNER - HOFFMANN

   PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

   Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsull Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186 237 Telegramme Patentconsull

   Western Electric Company Incorporated MILLER, S.E. 78 New York N.Y. 10038, USA

   Patentansprüche

   lJ Optischer Sender,

   gekennzeichnet durch eine Vielzahl η von Signalquellen, die bei unterschiedlichen Wellenlängen λ,, λ₉ , ... λ arbeiten, und eine Einrichtung zur Zeitmultiplex-Kombination der Signale aus den Quellen für eine Übertragung über ein gemeinsames Übertragungsmedium.
2. 2. Optischer Sender nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Signalquellen optische Sinaiquellen sind und daß das Übertragungsmedium eine optische Faser ist.
3. 3. Optischer Sender nach Anspruch 2,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Einrichtung zur Zeitmultiplex-Kombination eine Folge von optischen Impulsen ist, die je eine Wellenlänge besitzen, die verschieden von der Wellenlänge der nächst benachbarten Impulse ist.
4. 4. Optischer Sender nach Anspruch 1,

   gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Modulation der Signalquellen.

   München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · E. Hoffmann Dfpl.-Ing. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. ■ P. Bergen Prof. Dr. Jur. Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-Anw. bis 1979 · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.