DE3828200A1 - Wellenlaengenselektiver optischer empfaenger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Empfänger für optische Systeme im Wellenlängenmultiplexbetrieb. Die beschriebene Anordnung soll dazu dienen, aus vielen gleichzeitig mit verschiedenen Wellenlängen übertragenen Signalen das gewünschte Signal aus­ zusondern und zu empfangen. Eine mögliche Anwendung ist die Übertragung einer großen Anzahl von Fernsehsignalen über eine Glasfaser.

Es entspricht dem derzeitigen Stand der Technik, das Wellen­ längengemisch einem oder mehreren optischen Filtern zuzufüh­ ren, wobei für jeden Kanal und damit für jede Wellenlänge ein Ausgang vorhanden ist. Jeder Ausgang benötigt einen optischen Empfänger, der die Information des optischen Kanals zurück­ gewinnt. Dabei muß jedes Filter für die zugehörige Wellen­ länge mit hoher Präzision und mit geringen Toleranzen herge­ stellt werden.

Die Wellenlänge der Sendeelemente wie auch die Durchlaßwel­ lenlänge der Filter unterliegen jedoch unvermeidbaren Ferti­ gungsstreuungen und äußeren Einflüssen wie beispielsweise Temperatur, Betriebsstrom oder Feuchtigkeit. Daher muß der Durchlaßbereich der Filter so breit gewählt werden, daß der entsprechende Kanal auch im ungünstigsten Fall empfangen wer­ den kann. Entweder müssen also die Umgebungs- und Toleranz­ einflüsse sehr sorgfältig kontrolliert werden oder es müssen so breitbandige Filter verwendet werden, daß hierdurch die Zahl der Übertragungskanäle merklich eingeschränkt wird. Ebenso sind Systeme bekanntgeworden, die durch die Mischung der Strahlung eines lokalen Lasers mit dem einfallenden Wel­ lenlängengemisch eine Selektion ermöglichen, wobei durch Ver­ ändern der Wellenlänge des Lokaloszillators auf eine Wellen­ länge innerhalb des einfallenden Signals abgestimmt werden kann (kohärentes Verfahren). Diese Lösung durch Überlagerung zweier Laserstrahlungen erfordert außer der hochpräzisen Kon­ trolle der Umgebungsbedingungen zusätzlich eine genaue Rege­ lung der Polarisation der Strahlung und extrem geringe Rück­ streueffekte im Übertragungssystem, weshalb die bislang bekannt gewordenen Systeme praktisch keine lösbaren optischen Steckverbindungen erlauben. Zudem ist der Abstimmungsbereich des lokalen Oszillators eng begrenzt, so daß nur ein kleiner Teil der zur Verfügung stehenden Wellenlängen ausgenutzt wer­ den kann.

Die hier vorgeschlagene Anordnung wählt aus der Vielzahl der mit verschiedenen Wellenlängen übertragenen Signale ein Si­ gnal dadurch aus, daß ein in der Wellenlänge kontinuierlich verstimmbares optisches Filter verwendet wird, dessen Ein­ stellung durch das Empfangssignal selbst gesteuert wird (siehe Fig. 1). Dazu wird die von der Größe des Empfangssignals abhängige Ausgangsspannung des Empfängers (2) der Steue­ rung (3) zugeführt, die damit das Filter (1) steuert. Von der Steuerung wird das gewünschte Signal z. B. dadurch ausgewählt, daß eine bekannte Anzahl von Sendern zwischen einem Referenz­ signal und dem gewünschten Signal übersprungen werden. Als Referenzsignal kann das Signal mit der größten oder der kleinsten vorkommenden Wellenlänge oder ein oder mehrere Pilotsignale mit entsprechender Modulation dienen. Ebenso kann jeder Sender seine eigene Kennung übertragen, die dann in der Steuerung ausgewertet wird.

Aufgrund des kontinuierlich durchstimmbaren optischen Filters wird der gewünschte Kanal auch dann gefunden, wenn die Sende­ wellenlängen von ihrem Sollwerten abgewichen sind. Wenn das gewünschte Signal auf dem Empfänger trifft, stellt die Rege­ lung das optische Filter in der Weise ein, daß das Empfangs­ signal seinen größtmöglichen Wert annimmt.

Das verstimmbare Filter erfordert keine hohe Fertigungstole­ ranz, da eine exakte Zuordnung der Mittenfrequenz zu einer anderen Größe bei Verwendung des Suchverfahrens nicht notwen­ dig ist. Da das Filter im Betrieb laufend auf die genaue Sendewellenlänge abgeglichen wird, kann es eine sehr kleine Bandbreite aufweisen, auch wenn die Sendewellenlänge driftet. In ein derartiges Übertragungssystem können auch nachträglich neue Kanäle eingespeist werden, ohne daß alle angeschlossenen Empfänger nachgerüstet werden müssen. Der Aufwand ist wesent­ lich geringer als beim kohärenten Verfahren, da keine beson­ deren Ansprüche an die Qualität der passiven und aktiven optischen Komponenten gerichtet werden und ein Lokaloszilla­ tor entfällt.

Als Beispiel für die Ausführung kann gemäß Fig. 2 als Filter ein Interferenzfilter verwendet werden, das als Kreisscheibe ausgelegt ist, wobei die Scheibe so bedampft wurde, daß sich die Interferenzschicht längs des Umfangs monoton ändert. Auf eine gleichmäßige Änderung muß kein besonderer Wert gelegt werden. Das aus einer Glasfaser (4) austretende Licht fällt durch die Filterscheibe (5) auf die Photodiode (6) des opti­ schen Empfängers. Die Scheibe wird durch einen Motor (7) mit Untersetzung gedreht, wodurch der zwischen Faser und Photo­ diode liegende Bereich der Interferenzschicht und damit die durchgelassene Wellenlänge bestimmt wird. Aus dem Empfänger­ ausgangssignal wird eine Spannung abgeleitet, die der Steue­ rung (8) des Motors zugeführt wird. Der Bediener kann einge­ ben, welchen Sender er empfangen möchte. Daraufhin verstellt die Steuerung die Interferenzscheibe so, daß zuerst die kleinste Wellenlänge durchgelassen wird. Dann wird die Scheibe gedreht, bis der gewünschte Sender erreicht ist. Da­ nach wird in einem Suchverfahren die Scheibe auf den Maximal­ wert dieses Senders eingestellt.

Als abstimmbare Filter können beispielsweise auch Prismen, Gitter oder akusto-optische Bauelemente verwendet werden.

Claims (1)

1. Empfänger, der ein optisches Signal aus einer Vielzahl ande­ rer optischer Signale mit anderen Wellenlängen selektiert, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Filter verwendet wird, bei dem die Wellenlänge der durchgelassenen Strahlung kontinuierlich verändert werden kann und das von einer Steue­ rung durch eine aus dem Empfangssignal selbst gewonnene Größe eingestellt wird.