DE4038503C2 - Netz zur Übertragung nachrichtentechnischer optischer Signale - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Netz zur Übertragung nachrichtentechnischer optischer Signale gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Netz geht aus der DE 31 04 404 C2 hervor.

Für die Nachrichtenübertragung - Telefonverkehr, Datenaustausch, Fernsehen - werden in steigendem Umfang Licht bzw. Infrarotstrahlung eingesetzt. Dazu werden Netze mit optischen Kabeln aufgebaut, die aus Glas bestehende Lichtleitfasern enthalten. Bei einem solchen, beispielweise aus der eingangs erwähnten DE 31 04 404 C2 bekannten Netz, liegen in allen Ebenen Lichtleitfasern aus Glas, die mit entsprechenden Verbindern durchverbunden werden können. Die bekannten Netze enden an den Gebäuden der Teilnehmer. In diesen Gebäuden werden weiter Kabel und Leitungen mit Kupferleitern - meist Koaxialleitungen - verwendet, weil Lichtleitfasern aus Glas insbesondere aus Kostengründen für die Installation in Gebäuden nicht geeignet sind. An der Verbindungsstelle zwischen den Lichtleitfasern und den Kupferkabeln müssen daher optisch/elektrische Wandler eingesetzt werden.

Beispielsweise aus "Appl. Phys. Lett, 57 (2), 9. Juli 1990", Seiten 120 bis 122 sind Gradientenfasern aus Kunststoff bekannt geworden, die zur Übertragung von Licht ohne zu große Verluste und mit großer Bandbreite geeignet sind. Diese Fasern werden im folgenden als "Polymerfasern" bezeichnet. Sie sind mechanisch robust und einfach zu handhaben, so daß sie problemlos und kostengünstig in Gebäuden verlegt werden können. Beim Übergang von den Lichtleitfasern aus Glas zu den Polymerfasern gibt es allerdings Probleme. Die für eine verlustarme Übertragung des Lichts erforderlichen Wellenlängen liegen bei den beiden unterschiedlichen Lichtleitfasern nämlich in verschiedenen Spektralbereichen. So wird das Licht in einer Einmodenfaser aus Quarzglas beispielsweise im Bereich zwischen 1,2 µm und 1,7 µm übertragen, während eine verlustarme Übertragung über die Polymerfaser im Bereich zwischen 0,4 µm und 0,8 µm möglich ist.

Die Verwendung von beispielweise mit Erbium dotierten Fasern bei der Nachrichtenübertragung mittels optischer Signale ist durch die WO 86/07221 bekannt. Eine solche Faser wird hier für Verstärkerzwecke eingesetzt. Sie ist in den Übertragungsweg der optischen Signale eingebaut und wird von einem Diodenlaser gepumpt, der beispielsweise eine zwischen 0,7 µm und 0,9 µm liegende Wellenlänge hat.

Aus der Zeitschrift "OPTICS COMMUNICATIONS", VOL. 78, No. 2, 15. August 1990, Seiten 187 bis 194 ist es bekannt, mit Hilfe von dotierten Lichtleitfasern IR-Licht in sichtbares Licht umzuwandeln.

Auch aus der US 4 705 952 ist es bekannt, IR-Licht in sichtbares Licht umzuwandeln, und zwar mit Hilfe eines Infrarotphosphors. Der dazu verwendete Konverter hat einen Ausgangswellenleiter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Netz so weiterzubilden, daß eine verlustarme Weiterführung von in der Lichtleitfaser aus Glas geführten optischen Signalen in einer Polymerfaser ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird bei dem Netz gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen desselben gelöst.

Ein bei dieser Anordnung eingesetzter Konverter enthält ein Material, das durch Bestrahlung mit kurzwelligem Licht so aktiviert wird, daß seine Elektronen von ihrem Grundniveau auf ein hohes, vorzugsweise metastabiles, Niveau gehoben werden. Wenn auf dieses aktivierte Material Licht im infraroten Bereich fällt, werden die Elektronen durch Photonen des einfallenden Lichts auf ein unterhalb des hohen Niveaus liegendes Niveau bewegt. Von diesem niedrigeren Niveau fallen die Elektronen auf ihr Grundniveau zurück. Sie emittieren dabei Licht im sichtbaren Bereich mit einer Wellenlänge, die etwa zwischen 0,4 µm und 0,8 µm liegt.

Das mit einer Wellenlänge von beispielsweise 1,3 µm über die Lichtleitfaser aus Glas - im folgenden "Glasfaser" genannt - ankommende Licht (IR-Strahlung) wird also durch den Konverter in Licht mit einer Wellenlänge von beispielsweise 0,7 µm umgewandelt. Es kann dementsprechend mit geringen Verlusten von der ebenfalls an den Konverter angeschlossenen Polymerfaser geführt werden. Der Konverter kann nur für die Übertragungsrichtung von der Glasfaser zur Polymerfaser, also nur für über die Glasfaser ankommende Signale eingesetzt werden. Sein Einsatz scheint daher zunächst auf Breitband-Verteildienste beschränkt zu sein. Es wäre allerdings auch möglich, bei entsprechendem Bedarf an "nur empfangenden" Geräten, solche Geräte mittels Polymerfasern und dem Konverter an das Fernmeldenetz mit Glasfaser- Kabeln anzuschließen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ausführungsbeispiele für im Netz nach der Erfindung einsetzbare Konverter sind in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Konverter in schematischer Darstellung.

Fig. 2 den Konverter nach Fig. 1 in abgewandelter Form.

In Fig. 1 ist ein Konverter K im Schnitt dargestellt, an den auf einer Seite eine aus Quarzglas bestehende Glasfaser 1 und auf der gegenüberliegenden Seite eine aus Kunststoff bestehende Polymerfaser 2 angeschlossen sind. Der Konverter K ist als Rohr 3 ausgebildet, das innen mit einer Schicht 4 aus einem Material versehen ist, dessen Elektronen bei einer Bestrahlung mit kurzwelligem Licht auf ein erhöhtes, vorzugsweise metastabiles Niveau angehoben werden. Ein solches Material ist beispielsweise Infrarotphosphor. Im Rohr 3 sind zwei Lichtquellen 5 angebracht, die eine kurzwellige Strahlung beispielsweise im blauen oder grünen Spektralbereich abgeben. Als Lichtquellen 5 können beispielsweise Leuchtdioden eingesetzt werden. Sobald das Licht der Lichtquellen 5 auf die Schicht 4 fällt, wird dieselbe aktiviert. Die Elektronen ihrer Atome werden dadurch auf das gegenüber ihrem Grundniveau erhöhte Niveau gepumpt bzw. angehoben. Das Material der Schicht 4 ist damit zur Emission von sichtbarem Licht aktiviert.

Wenn jetzt über die Glasfaser 1 Lichtimpulse mit einer Wellenlänge von beispielsweise 1,3 µm übertragen werden, die auf die aktivierte Schicht 4 fallen, dann werden deren Elektronen durch auftreffende Photonen auf ein gegenüber dem erhöhten Niveau niedrigeres Niveau bewegt. Von dort fallen sie auf ihr Grundniveau zurück und emittieren dabei Strahlung im sichtbaren Bereich. Das so erzeugte Licht mit einer Wellenlänge von beispielsweise 0,7 µm kann verlustarm von der Polymerfaser 2 geführt werden.

In Fig. 1 sind zwei Lichtquellen 5 eingezeichnet. Es können grundsätzlich aber auch nur eine Lichtquelle oder mehr als zwei Lichtquellen eingesetzt werden.

Der Konverter K nach Fig. 2 ist genauso aufgebaut, wie der nach Fig. 1. Die Lichtquelle 5 ist hier nur an einer anderen Stelle angeordnet. Ihr Licht wird dem Konverter K über die Glasfaser 1 zugeführt, an welche die Lichtquelle 5 über einen Koppler 6 angeschlossen ist.

Zum Anschluß von Geräten an die Polymerfaser 2 werden elektro/optische Wandler bzw. Detektoren benötigt. Für den Bereich des über die Polymerfaser 2 übertragenen Lichts wird vorzugsweise ein Siliziumdetektor eingesetzt.

Claims (4)

1. Netz zur Übertragung nachrichtentechnischer optischer Signale von und zu Teilnehmern, unter Einsatz von optischen Kabeln, in denen Lichtleitfasern aus Glas enthalten sind und die bis zu Gebäuden der Teilnehmer geführt sind sowie von einzelnen Lichtleitfasern, die in den Gebäuden der Teilnehmer angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Lichtleitfasern (1) in den Kabeln aus Quarzglas bestehen,
• - daß die in den Gebäuden der Teilnehmer angeordneten Lichtleitfasern (2) aus Kunststoff bestehen,
• - daß je eine Lichtleitfaser aus Quarzglas (1) und aus Kunststoff (2) mit ihrer Stirnfläche aufeinander gegenüberliegenden Seiten eines Konverters (K) angebracht ist, der beim Auftreffen von Strahlung im infraroten Bereich sichtbares Licht erzeugt und
• - daß der Konverter (K) als Rohr (3) ausgebildet ist, dessen innere Oberfläche mit einer Schicht (4) aus einem Material versehen ist, dessen Elektronen bei einer Bestrahlung mit von mindestens einer Lichtquelle (5) erzeugtem, kurzwelligem Licht auf ein erhöhtes, vorzugsweise metastabiles, Niveau gehoben werden.

2. Netz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Rohr (3) angebrachte Schicht (4) aus Infrarotphosphor besteht.

3. Netz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (5) an dem Konverter (K) angebracht ist.

4. Netz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (5) über einen Koppler (6) an die Lichtleitfaser (1) aus Quarzglas angeschlossen ist.