DE4104084A1 - Optisches nachrichtenuebertragungssystem fuer den teilnehmeranschlussbereich mit optischen verstaerkern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Nachrichtenübertragungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges System ist bekannt aus: IEEE Technical Digest on Optical Amplifiers and their Applications, Monterey, August 1990, Seiten 232 bis 235 (WB1). Das dort beschriebene System ist ein reines Verteilsystem für Fernsehsignale. Eine große Anzahl von Teilnehmern ist über ein Lichtwellenleiternetz mit Stern-Stern-Struktur mit einer Fernseh-Zentrale verbunden, und zwischen aufeinanderfolgenden Verzweigungspunkten des Lichtwellenleiternetzes sind faseroptische Verstärker vorhanden, von denen jeder aus einem Erbium-dotiertem Faserstück und einer Pumplicht-Quelle besteht. Ein Frequenzband, das die zu übertragenden Fernsehsignale enthält, wird in ein optisches Signal mit einer Wellenlänge von 1552 nm umgesetzt, und das optische Signal wird über das Lichtwellenleiternetz zu den Teilnehmern übertragen, wobei es in den faseroptischen Verstärkern verstärkt wird.

In vielen Anwendungsfällen besteht die zusätzliche Forderung, neben den Fernsehsignalen auch Signale von bidirektionalen Diensten (Dialogdiensten), wie z. B. den Diensten des Fernsprechens und der Datenübertragung, zwischen der Zentrale und den Teilnehmern und umgekehrt zu übertragen.

Ein optisches Nachrichtenübertragungssystem, das zwischen einer Zentrale und Teilnehmern nicht nur Fernsehsignale, sondern auch Signale von bidirektionalen Diensten übertragen kann, ist aus der DE-A1 39 07 495 bekannt. Dort ist die Zentrale über einen Lichtwellenleiter mit einer Vorfeldeinrichtung verbunden, die einen Sternkoppler enthält, von dem teilnehmerindividuelle Lichtwellenleiter zu einer Gruppe von Teilnehmern führen. Die von der Zentrale zu den Teilnehmern zu übertragenden Signale werden als ein Frequenzband in ein optisches Signal mit einer ersten Wellenlänge umgesetzt, und dieses optische Signal wird dazu den Teilnehmern übertragen. Die von den Teilnehmern zur Zentrale zu übertragenden Signale werden in Signale mit teilnehmerindividuellen Frequenzen umgesetzt, und diese werden als optische Signale mit einer zweiten Wellenlänge über den Sternkoppler bis zur Zentrale übertragen. Die Anzahl der mit einem solchen optischen Übertragungssystem zu versorgenden Teilnehmer ist bei einem solchen System auf eine relativ geringe Anzahl begrenzt, auch wenn, wie es dort erwähnt ist, bei den Sternkopplern optische Verstärker vorhanden sind.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein für eine größere Anzahl von Teilnehmern geeignetes optisches Nachrichtenübertragungssystem der eingangs genannten Art anzugeben.

Die Aufgabe wird wie in Patentanspruch 1 angegeben gelöst. Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen in Beispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Grundaufbau des erfindungsgemäßen Systems,

Fig. 2 die bei einem Teilnehmer des Systems nach Fig. 1 vorhandenen Einrichtungen im Blockschaltbild,

Fig. 3 einen Frequenzplan für die für die Signalübertragung nach dem erfindungsgemäßen System verwendeten Frequenzen der Signale,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der Verstärkerstelle A aus Fig. 1, und

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der Verstärkerstelle A aus Fig. 1.

In Fig. 1 ist im linken Teil die genannte Zentrale gezeigt und mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Sie enthält eine sogenannte KTV-Kopfstation (KTV = Kabelfernsehen), die mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet ist. Die KTV-Kopfstation 2 liefert an ihrem Ausgang ein Frequenzmultiplexsignal mit einer Bandbreite von 80 bis 450 MHz, z. B. ein Frequenzband für Fernseh- und Hörfunkübertragung ähnlich dem Koaxial-KTV-System BK 450 der Deutschen Bundespost. Dieses Frequenzmultiplexsignal wird jedoch nicht wie üblich über Koaxialleitungen zu den Teilnehmern verteilt, sondern über das erfindungsgemäße optische Nachrichtenübertragungssystem. Im Frequenzplan der Fig. 3 ist das Frequenzband, das das KTV-Frequenzmultiplexsignal belegt, mit FB1 bezeichnet, und daher ist auch in Fig. 1 die vom Ausgang der KTV-Kopfstation 2 weiterführende Leitung, die eine Koaxial-Leitung ist, mit FB1 bezeichnet.

Sie gibt das genannte KTV-Frequenzmultiplexsignal in einen Elektrisch-Optisch-Wandler 3 ein, der es in ein optisches Signal umsetzt, indem er es zur Intensitätsmodulation seines Ausgangslichts der Wellenlänge (λ₁) vorzugsweise 1550 nm, verwendet. Im Weg des optischen Signals befindet sich ein optischer Isolator 9 zum Schutz des Wandlers 3 vor Reflexionen des in Abwärtsrichtung zu übertragenden optischen Signals an irgendwelchen Übertragungseinrichtungen, z. B. im faseroptischen Verstärker 10.

Das optische Ausgangssignal des Wandlers 3 wird ähnlich wie beim eingangs genannten Verteilsystem über das noch zu beschreibende Lichtwellenleiternetz zu einer großen Anzahl von Teilnehmern, von denen stellvertretend ein einziger dargestellt und mit T_i bezeichnet ist, übertragen und dabei durch faseroptische Verstärker 10 und 11, die sich zwischen aufeinanderfolgenden Verzweigungspunkten des Lichtwellenleiternetzes befinden, verstärkt.

Die von der Zentrale 1 zu den Teilnehmern zu übertragenden teilnehmerindividuellen Nachrichtensignale stammen von einer in der Zentrale befindlichen Ortsvermittlungsstelle 4, an die die betrachteten Teilnehmer über das Lichtwellenleiternetz angeschlossen sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl der an eine Ortsvermittlungsstelle angeschlossenen Teilnehmer 1024. Die Ortsvermittlungsstelle 4 gibt die zu diesen Teilnehmern zu übertragenden teilnehmerindividuellen Signale über 1024 parallele Ausgangsleitungen in eine Modulationseinrichtung 5 ein, die die große Anzahl von Signalen in ein Freqenzmultiplexsignal mit teilnehmerindividuellen Frequenzen umsetzt, das im Frequenzplan nach Fig. 3 ein Frequenzband FB2 belegt, das von etwa 470 bis etwa 500 MHz reicht. Das Frequenzband FB2 enthält 1024 Träger, die in einem Frequenzabstand von etwa 30 KHz auseinanderliegen und von denen jeder mit einem der teilnehmerindividuellen Nachrichtensignale frequenzmoduliert wird.

Das von der Modulationseinrichtung 5 erzeugte Frequenzmultiplexsignal mit dem Frequenzband FB2 gelangt über eine ebenso bezeichnete Leitung in einen Elektrisch-Optisch-Wandler 6, der es in ein optisches Signal mit der Wellenlänge 1 umsetzt, die gleich der Wellenlänge des Wandlers 3 ist. Dieses optische Signal wird über das zu erläuternde Lichtwellenleiternetz zu den Teilnehmern T_i übertragen.

Von den Teilnehmern T_i empfängt die Zentrale 1 ein Gemisch von optischen Signalen mit einer einzigen Wellenlänge λ₂, z. B. von 1300 nm, das bis zu 1024 elektrische Signale aus einem dritten Frequenzband FB3 enthält, das von etwa 30 bis 60 MHz (Frequenzplan nach Fig. 3) reicht. Diese elektrischen Signale sind teilnehmerindividuelle Träger, denen die von den Teilnehmern T_i zur Zentrale, wie noch zu erläutern ist, zu übertragenden teilnehmerindividuellen Nachrichtensignale durch Frequenzmodulation aufmoduliert sind. Die Träger haben Trägerfrequenzen aus dem Frequenzband FB3 mit Frequenzabständen von etwa 30 kHz.

Das empfangene Gemisch von optischen Signalen mit der Wellenlänge λ₂ wird in einem Optisch-Elektrisch-Wandler 7 in ein elektrisches Frequenzmultiplexsignal mit dem Frequenzband FB3 umgesetzt und über eine ebenso bezeichnete Leitung in eine Demodulationseinrichtung 8 eingegeben, die die in ihm enthaltenen Signale demoduliert und über 1024 parallele Leitungen in die Ortsvermittlungsstelle 4 eingibt.

Von den gezeigten Ein- und Ausgangsleitungen der Ortsvermittlungsstelle 4 gehören somit jeweils 2 zu einem einzigen Teilnehmer. Für sie ist jeweils eine nicht gezeigte Umsetzer-Schaltung vorhanden, die die zwischen der Ortsvermittlungsstelle 4 und den modulierenden und demodulierenden Einrichtungen 5 bzw. 8 erforderlichen Signalumsetzungen vornimmt, z. B. die Umsetzung vom Zweidraht- auf den Vierdrahtbetrieb, und Umsetzungen von Ruf-, Wähl- und Signalisierzeichen.

Die genannten Anschlüsse der Zentrale 1 für optische Signale mit der Wellenlänge λ₁ und der Wellenlänge λ₂ sind wie folgt an das Lichtwellenleiternetz angeschlossen.

Die an den Ausgängen der Wandler 3 und 6 der Zentrale erscheinenden optischen Signale mit den gleichen Wellenlängen λ₁ werden mittels Lichtwellenleiter-Anschlußstücken und Lichtwellenleiter-Kopplern 20 und 21 zu einem einzigen optischen Signal zusammengefaßt, und der Lichtwellenleiter-Koppler 21 verteilt das durch die Zusammenfassung entstandene Signal auf zwei Lichtwellenleiter-Stücke 22 und 23, von denen es mittels Lichtwellenleiter-Kopplern 24 und 25 auf vier Lichtwellenleiter LA₁ bis LA₄ verteilt wird. Die Koppler 21, 24 und 25 sind 3 dB-Koppler, der Koppler 20 ist ein wellenlängenselektiver Koppler. Über jeden dieser Lichtwellenleiter werden somit sowohl die Signale des KTV-Systems als auch die teilnehmerindividuellen Signale von der Zentrale zu Teilnehmern übertragen. Diese Übertragungsrichtung wird bei der nachfolgenden Erläuterung als die sogenannte Abwärtsrichtung bezeichnet, und die dazu entgegengesetzte Übertragungsrichtung als die sogenannte Aufwärtsrichtung. Die Zeichnung zeigt stellvertretend für die Lichtwellenleiter LA₁ bis LA₄ die Übertragung über den Lichtwellenleiter LA₄.

Der Lichtwellenleiter LA₄ führt vom Koppler 25, der ein Verzweigungspunkt eines Stern-Stern-förmigen Lichtwellenleiternetzes ist, zu einem nur schematisch angedeuteten Leistungsteiler 26, der wiederum ein Verzweigungspunkt des Lichtwellenleiternetzes ist, mit einer Anzahl von beispielsweise 16 weiterführenden Lichtleitern LB₁ bis LB₁₆. Infolge der in den Kopplern 21 und 25 stattgefundenen Signalverteilung ist der Pegel des über den Lichtwellenleiter LA₄ zu übertragenden optischen Signals so weit abgesunken, daß eine Verstärkung erforderlich ist, bevor es mittels des Leistungsteilers 26 auf 16 weiterführende Lichtwellenleiter verteilt werden kann. Hierzu dient der bereits erwähnte faseroptische Verstärker 10. Um ihn vor am Leistungsteiler 26 und am faseroptischen Verstärker 11 reflektierten optischen Signalen zu schützen, ist in den Lichtwellenleiter zwischen dem faseroptischen Verstärker 10 und dem Leistungsteiler 26 ein optischer Isolator 27 eingefügt. Der faseroptische Verstärker 10 und der optische Isolator 27 sind Teil einer optischen Verstärkerstelle A, zu der auch Mittel zum Verstärken der in Aufwärtsrichtung zu übertragenden optischen Signale gehören, falls an diesem Punkt des Lichtwellenleiternetzes solche Mittel erforderlich sind. Diese Mittel werden an späterer Stelle erläutert.

Die bisher beschriebenen Koppler, Leistungsteiler und Lichtwellenleiter LA₁ bis LA₄ einschließlich der in diese eingefügten Verstärkerstellen A sowie der vier Leistungsteiler 26 sind örtlich vorzugsweise nahe bei der Zentrale 1 angeordnet oder gehören zur Zentrale.

Von den vom Leistungsteiler 26 weiterführenden Lichtwellenleitern LB₁ bis LB₁₆ ist stellvertretend ein Lichtwellenleiter LB₅ gezeigt, der wie alle anderen nicht gezeigten zu einem weiteren Verzweigungspunkt des Lichtwellenleiternetzes, einem Leistungsteiler 28, führt. Dieser verteilt das in Abwärtsrichtung übertragene optische Signal auf beispielsweise 16 weiterführende Lichtwellenleiter LC₁ bis LC₁₆, von denen jeder zu einem Teilnehmer führt, wie es für einen repräsentativen Lichtwellenleiter LC₁ und einen Teilnehmer T_i gezeigt ist. Die Leistungsteiler 26 und 28 werden im folgenden bisweilen auch als Koppler bezeichnet.

In den Lichtwellenleiter LB₅ ist, ebenso wie in die ihm entsprechenden anderen Lichtwellenleiter eine Verstärkerstelle B eingefügt, die den oben erwähnten faseroptischen Verstärker 11 zum Verstärken des in Abwärtsrichtung übertragenen optischen Signals enthält. Ein optischer Isolator zum Schutz des faseroptischen Verstärkers 11 ist in dem Teil des Lichtwellenleiternetzes, in dem dieser eingesetzt ist, nicht erforderlich, da der Koppler 28 und die Einrichtungen des Teilnehmers so angelegt werden können, daß nur sehr wenig Reflexionen auftreten.

Unter bestimmten Betriebsbedingungen kann auf den optischen Isolator 27 in der Verstärkerstelle A auch noch verzichtet werden.

Die bei einem Teilnehmer T_i, der für die Vielzahl der über das beschriebene Netz an die Zentrale angeschlossenen Teilnehmer repräsentativ ist, vorhandenen Einrichtungen werden nun anhand der Fig. 2 erläutert. Das optische Signal, das der Teilnehmer über den ihn mit dem Knoten 28 verbindenden Lichtwellenleiter empfängt, wird in einem Optisch-Elektrisch-Wandler 30 in ein elektrisches Frequenzmultiplexsignal umgesetzt, das die in Fig. 3 gezeigten Frequenzbänder FB₁ für die KTV-Signale und FB₂ für die teilnehmerindividuellen Signale enthält. Dieses Frequenzmultiplexsignal wird über eine elektrische Koaxialleitung, mit KL bezeichnet, in die bei einem Teilnehmer üblicherweise vorhandene Kabelfernseh-Hausverkabelung eingegeben und über diese zu einem oder mehreren Fernseh-Empfangsgeräten 31 übertragen. In diese Koaxialleitung kann ein das KTV-Band FB₁ durchlassendes Bandpaßfilter eingefügt sein, so daß an seinem Ausgang ein normgerechtes KTV-Signal ausgegeben wird. Dessen Ausgang kann dann als Übergabepunkt, d. h. als Schnittstelle zwischen der Zuständigkeit des Netzbetreibers und der des Teilnehmers, angesehen werden.

Damit der Teilnehmer das für ihn bestimmte Signal unter den im Frequenzband FB₂ enthaltenen teilnehmerindividuellen Signalen empfangen kann, wird das elektrische Ausgangssignal des Wandlers 30 über eine Koaxialleitung einem Demodulator 32 zugeführt. Dieser ist auf die dem Teilnehmer individuell zugeteilte Trägerfrequenz, z. B. auf 500 MHz abgestimmt, so daß der Teilnehmer das für ihn bestimmte Signal und nur dieses aus der Gesamtheit der über das beschriebene Netz zu Teilnehmern übertragenen teilnehmerindividuellen Signale entnehmen kann. Am Ausgang des Demodulators 32 erscheint also in Basisbandlage das für den Teilnehmer bestimmte Signal, z. B. ein Fernsprechsignal, das über einen Umsetzer an eine übliche Endeinrichtung, z. B. einen Fernsprechapparat eingegeben wird.

Zum Übertragen eines Fernsprech- oder Datensignals vom Teilnehmer zur Zentrale hat der Teilnehmer einen Modulator 35, der das ihm vom Ausgang des Umsetzer 33, an den das Endgerät 34 angeschlossen ist, eingegebene Signal in die dem Teilnehmer individuelle zugeordnete Frequenzlage umsetzt, indem er einen bestimmten Träger aus dem Frequenzband FB₃, z. B. einen Träger mit 60 MHz, frequenzmoduliert. Weiterhin hat er einen Elektrisch-Optisch-Wandler 36 zum Umsetzen des durch die Modulation entstandenen elektrischen Signals in ein optisches Signal mit einer Wellenlänge 2 und einen Lichtwellenleiter-Koppler 37, der das optische Signal mit der Wellenlänge λ₂ in den zwischen den Koppler 28 und dem Teilnehmer verlaufenden Lichtwellenleiter einkoppelt. Der Koppler ist ein wellenlängenselektiver Koppler, der Licht mit der Wellenlänge λ₁ praktisch nur zum Eingang des Wandlers 30 und Licht mit der Wellenlänge λ₂ vom Ausgang des Wandlers 36 nur in Richtung zum Koppler 28 und praktisch nicht in Richtung zum Eingang des Wandlers 30 koppelt. Die Wellenlänge λ₂ beträgt vorzugsweise 1300 nm, was für die Übertragung zur Zentrale, wie noch zu erläutern ist, ein vorteilhafter Wert ist.

Der Umsetzer 33 besorgt die zur erfindungsgemäßen Übertragung der Signale von und zu den Standard-Endeinrichtungen erforderlichen Signalumsetzungen, z. B. eine Zweidraht-Vierdraht-Umsetzung und die Umsetzung von Ruf-, Wähl- und Signalisierzeichen, so daß sein mit der Endeinrichtung 34 verbundener Anschluß als Schnittstelle zu betrachten ist, an der standardmäßige Signale für das angeschlossene Endgerät vorhanden sind.

Bei dem beschriebenen System kann ein Teilnehmer so viel Fernsprech- oder Datenendeinrichtungen haben, wie ihm Frequenzen aus den Frequenzbändern FB₂ und FB₃ individuell zugeteilt werden können, also mehr als ein Fernsprech- oder Datenendgerät, wenn in den genannten Frequenzbändern mehr Trägerfrequenzen bereitgestellt werden können als Teilnehmer vorhanden sind.

Im folgenden wird erläutert, wie die von der großen Anzahl von Teilnehmern in Aufwärtsrichtung zur Zentrale zu übertragenden optischen Signale, die alle die gleiche Wellenlänge λ₂ haben, übertragen werden. Prinzipiell wird dasselbe Lichtwellenleiternetz wie für die oben beschriebene Signalübertragung in Abwärtsrichtung verwendet.

Auf den Lichtwellenleitern LC₁ bis LC₁₆ zwischen den Teilnehmern und dem Koppler 28 ist eine Verstärkung des optischen Signals mit der Wellenlänge λ₂ nicht erforderlich.

Der Koppler 28 dämpft zwar jedes der in Aufwärtsrichtung zu übertragenden optischen Signale, da er grundsätzlich die in Aufwärtsrichtung zu übertragenden Signale entsprechend seinem Teilerverhältnis in gleicher Weise dämpft wie die in Abwärtsrichtung zu übertragenden Signale. Trotzdem ist, wie Berechnungen gezeigt haben, eine Verstärkung der optischen Signale in Aufwärtsrichtung auch zwischen dem Koppler 28 und dem Koppler 26 nicht erforderlich, sondern wird erst erforderlich, nachdem die optischen Signale aus dem Koppler 26 in den Lichtwellenleiter LA₄ übergetreten sind. Daher ist an der Stelle des Verstärkers B, wie die Figur zeigt, eine Verstärkung des in Aufwärtsrichtung zu übertragenden Signals nicht vorgesehen, sondern nur an der Stelle des Verstärkers A sind solche Mittel vorhanden, die an späterer Stelle erläutert werden. Bei größeren Teilerverhältnissen am Koppler 28 kann allerdings auch an der Stelle des Verstärkers B eine Verstärkung in Aufwärtsrichtung wie an der Stelle des Verstärkers A vorgesehen werden.

Verstärkt in der Verstärkerstelle A, werden die in Aufwärtsrichtung zu übertragenden optischen Signale, alle mit der Wellenlänge λ₂, über die Koppler 25 (oder 24), 21, und 20 dem oben beschriebenen Wandler 7 in der Zentrale zugeführt. Wie oben beschrieben, sorgt eine Demodulationseinrichtung 8 dafür, daß jeder teilnehmerindividuellen Eingangsleitung der Ortsvermittlungsstelle 4 genau das für sie bestimmte Signal von den teilnehmerindividuellen Signalen zugeführt wird.

Die Wellenlänge λ₂ der in Aufwärtsrichtung zu übertragenden optischen Signale wird so gewählt, daß sie günstig ist für die Komponenten des Systems, welche die Signale zu durchlaufen haben. Optische Signale mit einer Wellenlänge von 1300 nm werden in einem faseroptischen Verstärker, der für 1550 nm ausgelegt ist und wie er heutzutage bekannt ist, praktisch nicht gedämpft. Deshalb und weil bei der Wellenlänge von 1300 nm die standardisierten Lichtwellenleiter günstige Übertragungseigenschaften haben und für diese Wellenlänge auch handelsübliche optische Sender und Empfänger zur Verfügung stehen, wird vorzugsweise λ₂ gleich 1300 nm gewählt.

Bei einer Wellenlänge von 800 nm stünden zwar billigere optische Sender und Empfänger zur Verfügung, jedoch wäre die Dämpfung von Licht mit der Wellenlänge λ₂= 800 nm in der Verstärkerstelle B ein erhebliches Problem, da das für einen faseroptischen Verstärker typische Er-dotierte Faserstück bei 800 nm stark absorbiert.

Wie erwähnt, ist im Streckenabschnitt LA₄, d. h. an der Verstärkerstelle A, eine Verstärkung der in Aufwärtsrichtung zu übertragenden optischen Signale erforderlich. Die optische Verstärkung der in Aufwärtsrichtung übertragenen 1300 nm-Signale kann z. B. durch Mittel, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, bewerkstelligt werden. Zu diesen Mitteln gehört ein wellenlängenselektiver Lichtwellenleiter-Koppler 40, der das 1300 nm-Signal aus dem Lichtwellenleiter LA₄ auskoppelt, ein für 1300 nm optimierter faseroptischer Verstärker 41, dessen verstärktes Ausgangssignal ein zweiter wellenlängenselektiver Koppler 42 zur weiteren Übertragung in Aufwärtsrichtung in den Lichtwellenleiter LA₄ einkoppelt. Falls erforderlich, kann zwischen dem letzteren und dem Ausgang des faseroptischen Verstärkers 41 ein optischer Isolator 43 vorhanden sein, um den faseroptischen Verstärker vor reflektierten Signalen zu schützen. An Stelle des faseroptischen Verstärkers 41 kann auch ein optischer Halbleiter-Verstärker verwendet werden.

An Stelle der in Fig. 1 gezeigten Mittel zum Verstärken der in Aufwärtsrichtung zu übertragenden Signale in einer Verstärkerstelle A sind solche Mittel einsetzbar, wie sie anhand von Fig. 4 nachstehend erläutert werden.

Fig. 4 zeigt eine Verstärkerstelle A in einer anderen Ausgestaltung als der in Fig. 1 dargestellten. Wie jene enthält auch die nach Fig. 4 einen an sich bekannten faseroptischen Verstärker 10, der wie üblich besteht aus einem Er³⁺-dotierten Faserstück 50, einem wellenlängenselektiven faseroptischen Koppler 51 und einer Pumplicht-Quelle 52. Als Koppler 51 ist ein solcher wellenlängenselektiver faseroptischer Koppler zu verwenden, der die Eigenschaft hat, das vom Eingang des faseroptischen Verstärkers 10 zu seinem Ausgang gelangende optische Signal mit der Wellenlänge λ₁ möglichst ungedämpft an seinem zum Ausgang des faseroptischen Verstärkers 10 führenden Kopplerausgang auszugeben und das von der Pumplicht-Quelle 52 erzeugte Pumplicht mit der Wellenlänge λ_p von 980 nm von seinem mit dieser verbundenen Kopplereingang möglichst verlustfrei in Richtung zum dotierten Faserstück 11 auszugeben.

Erfindungsgemäß wird nun das in Aufwärtsrichtung zu übertragende optische Signal mit der Wellenlänge λ₂(1300 nm) aus dem Lichtwellenleiter ausgekoppelt, verstärkt und in Aufwärtsrichtung weiter übertragen. Der bei den an sich bekannten faseroptischen Verstärkern freie Anschluß des Kopplers 51 wird dazu verwendet, das in Aufwärtsrichtung übertragene optische Signal mit der Wellenlänge λ₂ aus dem Lichtwellenleiter auszukoppeln. Er ist über ein Lichtwellenleiterstück 53 mit dem Eingang eines Optisch-Elektrisch-Wandlers 54 verbunden, der das optische Signal in ein elektrisches umsetzt. Im einfachsten Fall wird nun das elektrische Ausgangssignal des Wandlers 54 direkt in den Lasertreiber der Pumplicht-Quelle eingespeist und moduliert dadurch die Intensität des von der Pumplicht-Quelle 52 erzeugten Lichts.

Die Frequenzen, die in dem modulierenden elektrischen Signal enthalten sind, liegen, wie oben erläutert, in einem Frequenzband zwischen 30 und 60 MHz. Somit ist es ausgeschlossen, daß die Modulation des Pumplichts die Verstärkung moduliert, die das vom Eingang des faseroptischen Verstärkers zu seinem Ausgang (in Abwärtsrichtung) zu übertragende optische Signal mit der Wellenlänge λ₁ beim Durchgang durch das verstärkende Faserstück 50 erfährt. Als Modulationsfrequenzen sind unter diesem Gesichtspunkt nämlich grundsätzlich alle Frequenzen geeignet, die sehr viel größer als der Kehrwert der Lebensdauer der durch das Pumplicht anregbaren Energiezustände des Er³⁺-Materials des Faserstücks 50, also Frequenzen von oberhalb 1 MHz, und das Frequenzband FB₃ liegt deutlich oberhalb davon.

Andernfalls müßte das Ausgangssignal des Wandlers 54 mit einer Hilfs-Modulationseinrichtung, die in Fig. 4 gestrichelt angedeutet und mit dem Bezugszeichen 55 bezeichnet ist, auf eine Hilfs-Trägerfrequenz aufmoduliert werden, damit ein für die Pumplicht-Quelle geeignetes Modulationssignal entsteht.

Im Normalbetrieb ist die Intensität des Pumplichts so hoch, daß aus dem vom Koppler 51 entfernten Ende des Faserstücks 50 ein beträchtlicher Anteil, der im Faserstück 50 nicht absorbiert wird, in den in Richtung zur Zentrale weiterführenden Lichtwellenleiter gelangt und von dort in Richtung zur Zentrale weiterübertragen wird. Das in Aufwärtsrichtung zu übertragende optische Signal wird also von der Verstärkerstelle A nicht wie bei Fig. 1 mit der Wellenlänge λ₂ zur Zentrale übertragen, sondern mit der Wellenlänge λ_p.

Selbstverständlich ist es auch möglich, daß die Pumplicht-Quelle zunächst unmoduliertes Licht erzeugt und das Ausgangssignal des Wandlers 54 dazu verwendet wird, das Pumplicht in einem der Pumplicht-Quelle nachgeschalteten Modulator zu modulieren. Auch in diesem Falle wird das von der Pumplicht-Quelle erzeugte Pumplicht moduliert.

Die vorstehend beschriebene Ausführung der Verstärkerstelle A ist eine Anwendung einer Erfindung, die für sich genommen bereits Gegenstand einer älteren deutschen Patentanmeldung P 40 36 327 ist, wobei das dort erwähnte, durch Modulation der Pumplicht-Quelle zu übertragende Zusatzsignal durch Entnahme am freien Ende des Kopplers 51 und Optisch-Elektrisch-Wandlung bereitgestellt wird. Die erforderliche Verstärkung erfährt das in Aufwärtsrichtung zu übertragende Signal im vorliegenden Fall dadurch, daß das elektrische Ausgangssignal des Wandlers 54 auf einen zur Modulation der Pumplicht-Quelle ausreichend hohen Pegel gebracht wird und daß das Pumplicht intensiv genug ist, um die Weiterübertragung bis zur Zentrale zu gewährleisten.

Eine dritte Ausgestaltung der Verstärkerstelle A aus Fig. 1 wird nun anhand von Fig. 5 erläutert. Sie enthält denselben faseroptischen Verstärker 10 wie die nach Fig. 4. Ebenfalls wie bei Fig. 4 ist der bei den an sich bekannten faseroptischen Verstärkern freie Anschluß des Kopplers 51 über ein Lichtwellenleiterstück 53 mit dem Eingang eines Optisch-Elektrisch-Wandlers 54 verbunden, der das optische Signal mit der Wellenlänge λ₂ = 1300 nm in ein elektrisches umsetzt. Das elektrische Ausgangssignal des Wandlers 54 wird dem elektrischen Eingang eines Elektrisch-Optisch-Wandlers 56 zugeführt, der es in ein optisches Signal mit der Wellenlänge λ₂ = 1300 nm umsetzt. Vom optischen Ausgang des Wandlers 56 gelangt das optische Signal über ein Lichtwellenleiterstück 58 zu einem wellenlängenselektiven Koppler 59, der es zur weiteren Übertragung in Aufwärtsrichtung in den von der Verstärkerstelle A in Richtung zur Zentrale (in der Zeichnung nach links) führenden Lichtwellenleiter einkoppelt. Dieses optische Signal ist im Vergleich zu dem optischen Eingangssignal des Wandlers 54 verstärkt, da der Wandler 54 typischerweise auch Verstärkungsfunktionen erfüllt.

Es sei noch erwähnt, daß eine optische Verstärkerstelle A, gleich welcher Ausführung, die nicht nur das in Abwärtsrichtung, sondern auch das in Aufwärtsrichtung übertragene Signal verstärkt, nicht nur auf den im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 gezeigten Streckenabschnitten eingefügt sein kann, sondern auf jeglichen Streckenabschnitten des gesamten Systems, auf denen eine solche "bidirektionale" Verstärkung erforderlich ist. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Vorteil gegeben, daß nur vier Verstärkerstellen des etwas aufwendigeren Typs A erforderlich sind, um mehr als 1000 Teilnehmer sowohl mit Verteildiensten als auch mit Dialogdiensten zu versorgen.

In der Zentrale ist für diese große Anzahl von Teilnehmern nur ein einziger teuerer optischer Sender erforderlich, der wegen der großen Bandbreite seines elektrischen Eingangssignals (80 bis 450 MHz) einen hochlinearen und damit teuren Laser enthalten muß.

Auch dieses Erfordernis kann gemindert werden, wenn die an den beiden Wandlern 3 und 6 eingangsseitig anliegenden Frequenzbänder durch Aufteilung und Zusammenfassung etwa gleich groß gemacht werden, so daß beispielsweise der eine Wandler ein Frequenzband von 30 bis 240 und der andere ein Frequenzband von 240 bis 450 zu verarbeiten hat.

Selbstverständlich kann das System durch Hinzunahme weiterer Verzweigungspunkte erweitert werden, wobei jeweils zu beachten ist, ob das Verhältnis zwischen den Kosten und dem erzielbaren Nutzen angemessen ist.

Schließlich sei erwähnt, daß die Anzahl der von den Kopplern 26 und 28 in Abwärtsrichtung weiterführenden Lichtwellenleiter statt 16 wie beim Ausführungsbeispiel auch gleich einer anderen Zahl n bzw. m sein kann, die in der Größenordnung von 16 liegt, z. B. n = 18, m = 20. Außerdem muß die Anzahl der Lichtwellenleiter LA₁ bis LA₄, auf die nahe bei oder in der Zentrale eine Verzweigung erfolgt₁ nicht gleich vier sein, wie es im Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Die Anzahl könnte auch eine andere Zahl, z. B. fünf, in der Größenordnung von vier sein.

Claims (8)

1. Optisches Nachrichtenübertragungssystem mit einer Zentrale (1) und einer Vielzahl von Teilnehmern (T_i), bei dem die Teilnehmer über ein Stern-Stern-förmiges Lichtwellenleiternetz (LA_i, LB_i, LC_i) mit der Zentrale (1) verbunden sind, bei dem zwischen aufeinanderfolgenden Verzweigungspunkten des Lichtwellenleiternetzes faseroptische Verstärker (10, 11) vorhanden sind, bei dem die von der Zentrale (1) an die Teilnehmer (T_i) zu verteilenden Nachrichtensignale, insbesondere Fernsehsignale, umgesetzt in ein erstes Frequenzband (FB1), als optisches Signal mit einer ersten Wellenlänge (λ₁) über das Lichtwellenleiternetz zu den Teilnehmern (T_i) übertragen werden, wobei das optische Signal durch die faseroptischen Verstärker (10, 11) verstärkt wird, dadurch gekennzeichnet daß Mittel vorhanden sind, um von der Zentrale zu den Teilnehmern (T_i) zu übertragende teilnehmerindividuelle Nachrichtensignale, insbesondere Fernsprechsignale, umgesetzt in ein zweites Frequenzband (FB2) mit teilnehmerindividuellen Frequenzen, als optisches Signal mit der ersten Wellenlänge (λ₁) zu den Teilnehmern zu übertragen, wobei das optische Signal in den faseroptischen Verstärkern (10, 11) verstärkt wird, daß Mittel vorhanden sind, um von den Teilnehmern zu der Zentrale zu übertragende teilnehmerindividuelle Nachrichtensignale, insbesondere Fernsprechsignale, umgesetzt in ein drittes Frequenzband (FB3) mit teilnehmerindividuellen Frequenzen, als optisches Signal mit einer zweiten Wellenlänge (λ₂) über dasselbe Lichtwellenleiternetz zur Zentrale zu übertragen, ohne daß das optische Signal mit der zweiten Wellenlänge in den faseroptischen Verstärkern verstärkt wird, und daß an Stellen (A) des Lichtwellenleiternetzes, an denen eine Verstärkung des zur Zentrale zu übertragenden optischen Signals mit der zweiten Wellenlänge (λ₂) erforderlich ist, Mittel (40, 41, 43; 51, 54, 52) vorhanden sind, um das zur Zentrale zu übertragende optische Signal aus dem Lichtwellenleiter (LA₄) auszukoppeln, zu verstärken und wieder in den Lichtwellenleiter (LA₄) einzukoppeln.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stern-Stern-förmige Lichtwellenleiternetz in oder nahe bei der Zentrale (1) auf mehrere Lichtwellenleiter (LA₁ bis LA₄) verzweigt ist, daß jeder der mehreren Lichtwellenleiter zu einem Leistungsteiler (26) führt, von dem n Lichtwellenleiter (LB₁ bis LB₁₆) weiterführen, und daß jeder dieser n Lichtwellenleiter (LB₁ bis LB₁₆) zu einem Leistungsteiler (28) führt, von dem m Lichtwellenleiter (LC₁ bis LC₁₆) jeweils zu einem Teilnehmer (T_i) führen.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wellenlänge (λ₁) etwa 1550 nm und die zweite Wellenlänge (λ₂) etwa 1300 nm beträgt.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Frequenzband (FB₂) und das dritte Frequenzband (FB₃) oberhalb bzw. unterhalb des ersten Frequenzbandes (FB₁) liegen.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Frequenzband (FB₂) etwa ein Band von 470 bis 500 MHz und das dritte Frequenzband (FB₃) etwa ein Band von 30 bis 60 MHz ist und daß die in diesen Bändern liegenden teilnehmerindividuellen Frequenzen in einem Abstand von etwa 30 kHz auseinanderliegen und daß die Umsetzung der zu übertragenden teilnehmerindividuellen Nachrichtensignale in die Frequenzbänder durch Frequenzmodulation der teilnehmerindividuellen Frequenzen geschieht.

6. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (40, 41, 42; 51, 53, 54, 52), um das zur Zentrale (1) zu übertragende optische Signal aus dem Lichtwellenleiter (LA₄) auszukoppeln, zu verstärken und wieder in den Lichtwellenleiter (LA₄) einzukoppeln, wellenlängenselektive Lichtwellenleiter-Koppler (40, 42) und ein für die Wellenlänge (λ₂) des zu verstärkenden optischen Signals optimierter faseroptischer Verstärker (41) sind (Fig. 1).

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (51, 53, 54, 52), um das zur Zentrale zu übertragende optische Signal aus dem Lichtwellenleiter (LA₄) auszukoppeln, zu verstärken und wieder in den Lichtwellenleiter (LA₄) einzukoppeln, ein zum faseroptischen Verstärker (10) für die Gegenrichtung gehörender wellenlängenselektiver Pumplicht-Koppler (51), ein Optisch-Elektrisch-Wandler (54) und die zum faseroptischen Verstärker (10) für die Gegenrichtung gehörende Pumplicht-Quelle (52) sind, und daß diese Mittel derart miteinander verbunden sind, daß das zu verstärkende zur Zentrale zu übertragende optische Signal von einem Anschluß des Pumplicht-Kopplers (51) zum Eingang des Optisch-Elektrisch-Wandlers (54) gelangt und dessen elektrisches Ausgangssignal das von der Pumplicht-Quelle (52) erzeugte Pumplicht moduliert (Fig. 4).

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (51, 53, 54, 56, 58, 59), um das zur Zentrale zu übertragende optische Signal aus dem Lichtwellenleiter (LA₄) auszukoppeln, zu verstärken und wieder in den Lichtwellenleiter einzukoppeln, ein zum faseroptischen Verstärker (10) für die Gegenrichtung gehörender wellenlängenselektiver Pumplicht-Koppler (51), ein Optisch-Elektrisch-Wandler (54), ein Elektrisch-Optisch-Wandler (56) und ein dessen optisches Ausgangssignal in den Lichtwellenleiter (LA₄) einkoppelnder wellenlängenselektiver Lichtwellenleiter-Koppler (59) sind.