DE3884256T2

DE3884256T2 - Übertragungssystem.

Info

Publication number: DE3884256T2
Application number: DE88303387T
Authority: DE
Inventors: David Bryan Mortimore; David Brian Payne
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1988-04-14
Publication date: 1994-03-10
Anticipated expiration: 2008-04-15
Also published as: EP0287379B1; DE3884256D1; AU597173B2; JPH01503107A; ATE95015T1; EP0287379A1; CA1309141C; US5010586A; GB8709072D0; ES2045111T3; WO1988008232A1; AU1578188A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf optische Übertragungssysteme. Um optische Fasersysteme maximal auszunutzen ist eine Duplexübertragung eine günstige Technik. Mit dieser Technik kann jedes Ende eine optische Quelle und einen optischen Empfänger aufweisen und über die gleiche Faserverbindung senden. Eine der teuersten Komponenten des Systems ist die optische Quelle, üblicherweise ein Laser, und es sind Systeme vorgeschlagen worden, die eine einzelne Quelle verwenden.
Die Japanische Patentveröffentlichung JP-A-55 134 551 (und Patent Abstracts von Japan, Band 5, Nr. 3 (E-40) (675), 10. Januar 1981, Seite 110E40) beschreibt ein optisches Zweiweg-Übertragungssystem, das ein erstes Ende mit einer Lichtquelle und einem Modulator zum Liefern eines Signals an eine Übertragungsleitung und einem Demodulator zum Empfangen eines Rückkehrsignals von der Übertragungsleitung aufweist; ein zweites Ende weist einen Demodulator; eine Reflexionsspiegelanordnung zum Umkehren empfangenen Lichts zu der Leitung und einen Modulator zum Modulieren des zurückgespeisten Lichts auf.
Die Erfindung macht Gebrauch von einer optischen Faserschleife zum Erzeugen eines Rückkehrsignals. Solche Schleifen sind an sich für interferometrische Sensoren bekannt, wie zum Beispiel beschrieben in der Europäischen Patentveröffentlichung 0092367A.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Zweiweg-Übertragungssystem bereitgestellt, das aufweist: ein erstes Ende, beziehungsweise einen ersten Anschluß mit einer Quelle und einer ersten Modulationseinrichtung zum Eingeben eines Signals in eine Übertragungsleitung und mit einem Demodulator zum Empfangen von Rückkehrsignalen von der Übertragungsleitung; und
ein zweites Ende bzw. einen zweiten Anschluß, der eine Demodulationseinrichtung zum Demodulieren empfangener Signale, eine Einrichtung zum Zurückführen eines Teils des empfangenen Signals in die Ubertragunsleitung und eine Modulationseinrichtung zum Modulieren des wiedergewonnenen Abschnitts aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
(a) die Umkehreinrichtung einen optischen Koppler aufweist, der einen ersten Anschluß, der mit der Übertragungsleitung verbunden ist, einen zweiten und einen dritten Anschluß, die miteinander über eine Faserschleife verbunden sind, wodurch das zurückgeführte Signal an dem ersten Anschluß durch Vereinigen sich in entgegengesetzter Richtung ausbreitender Signale von der Schleife gebildet wird, und einen vierten Anschluß, der mit der Demodulationseinrichtung verbunden ist, aufweist, wobei die Schleife und der Koppler ein Grundreflexionsvermögen von weniger als 100% haben, wodurch ein Anteil des empfangenen Signals den Demodulator erreicht;
(b) die Modulationseinrichtung angeordnet ist, um das Reflexionsvermögen der Schleife und des Kopplers zu variieren.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Anschluß, bzw. ein Anschlußende für eine optische Zweiweg-Übertragung bereitgestellt, der bzw. das eine Einrichtung zum Verbinden mit einer Übertragungsleitung, eine Demodulationseinrichtung zum Demodulieren empfangener Signale, eine Einrichtung zum Zurückführen eines Teils des empfangenen Signals zu der Übertragungsleitung und eine Modulationseinrichtung zum Modulieren des umgekehrten Teils aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) die Umkehreinrichtung einen optischen Koppler aufweist, der einen ersten Anschluß, der mit der Übertragungsleitung verbunden ist, einen zweiten und einen dritten Anschluß, die miteinander über eine Faserschleife verbunden sind, wodurch das zurückgeführte Signal an dem ersten Anschluß durch Vereinigen sich in entgegengesetzter Richtung ausbreitender Signale von der Schleife gebildet wird, und einen vierten Anschluß, der mit der Demodulationseinrichtung verbunden ist, aufweist, wobei die Schleife und der Koppler ein Grundreflexionsvermögen von weniger als 100% haben, wodurch ein Anteil des empfangenen Signals den Demodulationseinrichtung erreicht;
(b) die Modulationseinrichtung angeordnet ist, um das Reflexionsvermögen der Schleife und des Kopplers zu variieren.
Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels mit bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben, in der:
Fig. 1 ein Duplex-Übertragungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 2 einen Faserschleifen-Reflektor zeigt;
Fig. 3 ein Multistations-Übertragungssystem zeigt, das die Erfindung einsetzt.
Bezugnehmend auf Fig. 1 wird am Anschluß A Licht in die Systemfaser 1 von einer optischen Quelle, wie einem Laser 2 eingeführt. Es werden Informationssignale auf dieses Licht bei Anschluß A durch irgendeine geeignete Einrichtung, zum Beispiel durch Modulation der Quelle, aufgebracht. Bei Anschluß B tritt die Systemfaser in einen Richtungskoppler 3 ein und wird zu einer Schleife geschlungen, um wieder in den Richtungskoppler einzutreten. Der Richtungskoppler und die Faserschleife sind deutlicher in Fig. 2 gezeigt, und sein Betrieb wird später diskutiert.
An dem Koppler 3 tritt ein Teil des Lichts direkt durch, durchläuft die Schleife, tritt erneut in den Koppler ein, und ein Teil dieses Lichts läuft weiter zu dem Demodulator 6 bei B, wo die Information von Anschluß A wiedergewonnen wird.
Ein Modulator 5 moduliert das Licht in der Schleife, um Information zurück an Anschluß A zu übertragen. Diese Modulation wird der Modulation von Anschluß A überlagert, so daß die Demodulatoren an jedem Anschluß tatsächlich ein doppelt-moduliertes Signal empfangen, jedoch sind die Modulationen ausreichend unterschiedlich gemacht, so daß jeder Demodulator konstruiert sein kann, um die Modulation, die von seinem eigenen Anschluß ausgeht, zurückzuweisen. Im Vergleich mit dem gewöhnlichen Duplexssystem gibt es ein Ersparnis einer optischen Quelle.
Das Ersparnis kann viel größer in Systemen mit N Anschlüssen sein, wie gezeigt in Fig. 3. Hier wird eine einzelne Laserquelle verwendet, um eine Duplexäbertragung zu jedem von M Anschlüssen zu ermöglichen, wobei in Sternkoppler in der Übertragungsleitung zwischengeschaltet ist.
Der Betrieb der Faserschleife und des Modulators 5 wird nun in größerem Detail beschrieben werden. Der Modulator weist einen Faserschleifenreflektor auf, der aus einer Schleife einer optischen Faser besteht, die zwischen den Ausgangsanschlüßen eines Richtungskopplers gebildet ist. Licht, das in Richtung auf den Koppler läuft, wird durch den Koppler in zwei sich in entgegengesetzter Richtung ausbreitende Felder aufgespaltet. Zur Veranschaulichung wird angenommen, daß diese Felder von gleicher Intensität sind.
Licht, das über einen Wellenleiter gekoppelt ist, erleidet eine Phasenverzögerung von π/2 bezüglich Licht, das direkt läuft. Man betrachte nun, was mit dem Feld im Uhrzeigersinn (direkt durch) und mit dem Feld entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn (gekoppelt) beim Wiedereintritt in den Koppler passiert. Nachdem das Feld im Uhrzeigersinn die Schleife durchlaufen hat, wird das Feld wiederum in ein direkt durchlaufendes Feld und in ein gekoppeltes Feld aufgespaltet. In ähnlicher Weise wird ebenso das Feld im Gegenuhrzeigersinn beim Wiederentritt in den Koppler aufgespaltet. Wenn jedoch der Ausgangsanschluß, der in Fig. 2 mit 4 bezeichnet ist, betrachtet wird, wird erkannt werden, daß die Lichtintensität die aus diesem Anschluß ausgesendet wird, die Summe der Direktkomponente des Feldes im Uhrzeigersinn und des gekoppelten Anteils des Feldes im Gegenuhrzeigersinn ist, jedoch sind diese um π außer Phase und heben sich gegenseitig auf, weil die Direktkomponente bei jedem Eintritt in den Koppler ohne Abweichung geblieben ist, wohin gegen das Feld im Gegenuhrzeigersinn in der Phase um π/2 durch das erste Koppeln verzögert wird, und die gekoppelte Komponente dieses Feldes dann wiederum phasenverzögert wird.
Somit gibt es beim symmetrischen Koppler null Intensität vom Anschluß 4, und aus Energieerhaltungsbetrachtungen kehrt daher das ganze eingegebene Licht entlang der Eingangsfaser zurück Wenn der Koppler asymmetrisch gemacht wird (das heißt, sich in entgegengesetzter Richtung ausbreitende Felder ungleicher Intensität) oder die Schleife modifiziert wird, dann kann der Prozentsatz des Lichts, das entlang der Eingangsfaser zurückreflektiert wird, variiert werden.
Ein Verfahren zum variieren des Reflexionsvermögens der Faserschleife ist, die Doppelbrechung in der Schleife zu variieren, das heißt, die optische Weglänge von orthogonalen Feldkomponenten zu variieren. Das Reflexionsvermögen kann gemäß der folgenden Beziehung variiert werden:
R = (1-γ)²e-2aL(1-K)K J
wobei J = 2 ( Jxx ² + 1) - Jyx* x Jxy + Jxy* x Jyx)
und wobei K die Kopplungsintensität ist, Jqp ein Jones-Matrix-Koeffizient ist, der das Maß an Doppelbrechung in der Schleffe darstellt, γ and α der Überverlust des Kopplers und die Faserabsorption sind, und L die Faserlänge ist.
In dem System von Fig. 1 wird die Information zur Übertragung von Anschluß B an Anschluß A auf das Licht in der Faser durch Modulation der Doppelbrechung der Schleife aufgebracht. Um zu erreichen, daß etwas Licht den Modulator 6 bei B erreicht, ist es für die Schleife notwendig ein Grundreflexionsvermögen von weniger als 100% zu haben. Dies kann unabhängig von der Doppelbrechungsmodulation durch eine konstante Doppelbrechungseinstellung oder anderweitig gewährleistet sein, oder kann in der Modulationseinrichtung enthalten sein.
Die Doppelbrechung der Schleife kann durch mechanisches Zusammendrücken bzw. quetschen der Faser moduliert werden, so daß zum Beispiel auch Modulation direkt durch einen Schallwellendruck angelegt werden kann, oder die Faser kann zwischen einer Amaturenplatte und einem Elektromagneten angeordnet sein oder durch einen piezoelektrischen Wandler unter Druck gesetzt werden. Andere Weisen des Einstellens der Doppelbrechung werden ebenso in Betracht gezogen, zum Beispiel kann die Faser einen elektrooptischen Abschnitt oder eine Umhüllung aufweisen, die auf Änderungen in der elektrischen oder magnetischer Feldstärke oder Intensität der elektromagnetischen Strahlung antwortet. Die Empfindlichkeit der Modulation kann durch Zuspitzen der Faser in der Modulationszone erhöht werden.

Claims

1. Optisches Zweiweg-Übertragungssystem, das aufweist:

einen ersten Anschluß mit einer Quelle (2) und einer ersten Modulationseinrichtung zum Eingeben eines Signales in eine Übertragungsleitung (1) und mit einem Demodulator zum Empfangen von Rückkehrsignalen von der Übertragungsleitung; und

einen zweiten Anschluß, der eine Demodulationseinrichtung (6) zum Demodulieren empfangener Signale, eine Einrichtung (3) zum Umkehren eines Teils des empfangenen Signals in die Übertragungsleitung (1) und eine Modulationseinrichtung (5) zum Modulieren des wiedergewonnenen Abschnitts aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die Umkehreinrichtung einen optischen Koppler (3) aufweist, der einen ersten Anschluß, der mit der Übertragungsleitung verbunden ist, einen zweiten und einen dritten Anschluß, die miteinander über eine Faserschleife verbunden sind, wodurch das Umkehrsignal an dem ersten Anschluß durch Vereinigen sich in entgegengesetzter Richtung ausbreitender Signale von der Schleife gebildet wird, und einen vierten Anschluß, der mit der Demodulationseinrichtung (6) verbunden ist, aufweist, wobei die Schleife und der Koppler ein Grundreflexionsvermögen von weniger als 100 % haben, wodurch ein Teil des empfangenen Signals den Demodulator erreicht;

(b) die Moduiationseinrichtung (5) angeordnet ist, um das Reflexionsvermögen der Schleife und des Kopplers zu variieren.

2. Übertragungssystem gemäß Anspruch 1, in welchem die Modulatoren unterschiedliche Formen von Modulation einsetzen und in welchem die Demodulatoren nur auf die Modulation ansprechen, die von dem jeweils anderen Anschluß ausgeht.

3. Übertragungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem die Modulationseinrichtung des zweiten Anschlusses eine Einrichtung zum Variieren der Doppelbrechung der Schleife aufweist.

4. Anschluß für eine optische Zweiweg-Übertragung, der eine Einrichtung zum Verbinden mit einer Übertragungsleitung (1), eine Demodulationseinrichtung (6) zum Demodulieren empfangener Signale, eine Einrichtung (3) zum Umkehren eines Teils des empfangenen Signals zu der Übertragungsleitung und eine Modulationseinrichtung (5) zum Modulieren des umgekehrten Teils aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die Umkehreinrichtung einen optischen Koppler aufweist, der einen ersten Anschluß zur Verbindung mit der Übertragungsleitung, einen zweiten und einen dritten Anschluß, die miteinander über eine Faserschleife verbunden sind, wodurch das Umkehrsignal an dem ersten Anschluß durch Vereinigen sich in entgegengesetzter Richtung ausbreitender Signale von der Schleife gebildet wird, und einen vierten Anschluß, der mit der Demodulationseinrichtung verbunden ist, aufweist, wobei die Schleife und der Koppler ein Grundreflexionsvermögen von weniger als 100 % haben, wodurch eine Ausbreitung des empfangenen Signals die Demodulationseinrichtung erreicht; und

(b) die Modulationseinrichtung angeordnet ist, um das Reflexionsvermögen der Schleife und des Kopplers zu variieren.

5. Anschluß gemäß Anspruch 4, in dem die Modulationseinrichtung eine Einrichtung zum Variieren der Doppelbrechung der Schleife aufweist.

6. Anschluß gemäß Anspruch 5, in dem die Einrichtung zum Variieren der Doppelbrechung eine Einrichtung zum Zusammendrücken der Faser ist.

7. Anschluß gemäß Anspruch 5, in dem die Einrichtung zum Variieren der Doppelbrechung eine Einrichtung zum Variieren der elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen Feldstärke an einem empfindlichen Teil der Schleife aufweist.

8. Anschluß gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, in dem die Faserschleife einen konisch zulaufenden Abschnitt hat und in dem die Modulation an dem konisch zulaufenden Abschnitt aufgeprägt wird.