DE602004004703T2

DE602004004703T2 - System mit und Verfahren für eine optische Verzögerungsstrecke mit einer kontinuierlich veränderbaren Länge

Info

Publication number: DE602004004703T2
Application number: DE602004004703T
Authority: DE
Inventors: Lawrence Eric Upton
Original assignee: Northrop Grumman Corp
Current assignee: Northrop Grumman Systems Corp
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: US7162106B2; EP1505418B1; EP1505418A1; US20060140564A1; US20050031273A1; JP2005055876A; DE602004004703D1; US7251395B2; US7003204B2; US20060140563A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme und Verfahren für die Signalverarbeitung, und insbesondere betrifft die Erfindung das Verzögern eines Signals mit Hilfe einer kontinuierlich veränderlichen optischen Verzögerungsleitung.
Das Bestreben der Technik, Übertragungsmedien mit größerer Bandbreite und höheren Datenraten zum effizienten und zuverlässigen Übertragen von Signalen (beispielsweise Video und/oder Audio) bereitzustellen, hat zu einer vermehrten Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Lichtleitertechnik und dem Einsatz von Lichtleiterkanälen, Lichtleiterschnittstellen und zugehörigen Vorrichtungen geführt. Seit der Erfindung des Telegrafen hat es ein gleichbleibendes Bestreben dahingehend gegeben, Daten mit immer höheren Datenraten bereitzustellen. So war beispielsweise RS-232 einst der Standard, der zum Installieren von Endgeräten angewandt wurde. Später wurden Technologien, wie beispielsweise das 10 Mbps Ethernet und 4/16 Mbps Token Ring entwickelt, die dann RS-232 als Standard ablösten. Die nächste Generation der Übertragungstechnologien umfasste das Fast Ethernet (100 Mbps) und das Fiber Distributed Data Interface (100 Mbps FDDI) gefolgt von Asynchronous Transfer Mode (155 Mbps ATM) und Fibre Channel (1062 Mbps). Vor kurzem wurde das Gigabit Ethernet (1000 Mpbs) auf dem industriellen und dem Verbrauchermarkt eingeführt. Mit jeder weiteren Erhöhung der Geschwindigkeit wird die physikalische Schicht der Infrastruktur einer enormen Belastung ausgesetzt und unterliegt mehr Beschränkungen. Tatsächlich ist es so, dass die Verkablung, die heutzutage in vielen Umgebungen installiert ist, den Anforderungen der Technologien des Fast Ethernet, ganz zu schweigen von denen des Asynchronous Transfer Mode ATM, des Fibre Channel oder des Gigabit Ethernet nicht gewachsen ist.
Lichtwellenleiter stellen eine rentable Alternative zu den bisherig eingesetzten auf Kupferkabel basierenden Lösungen dar. Im Gegensatz zu seinem Gegenstück aus Metall (beispielsweise koaxiale und Twisted-Pair-Topologien) weist der Lichtwellenleiter nicht die astringierenden Beschränkungen hinsichtlich Geschwindigkeit und Entfernung auf. So besitzt beispielsweise das Ethernet, das über Koax betrieben wird (beispielsweise mit 10BASE2), eine maximale Entfernungsbeschränkung von 185 m, und das Ethernet, das über eine Twisted-Pair betrieben wird (beispielsweise mit 10BASE-T und 100BASETX), weist eine Entfernungsbeschränkung von 100 m auf. Zusätzlich dazu weist das Ethernet, das bei 10 Mbps läuft, eine Beschränkung von 4 Repeatern auf, was bei den verfügbaren Lösungen einen gewissen Spielraum für die Entfernung zulässt, das Fast Ethernet lässt jedoch lediglich zwei Repeater und nur 5 m Kabel zwischen den beiden zu. Durch den Einsatz von Lichtwellenleitern mit optischen Multimodenfasern für eine Entfernung von 2000 m und optischen Monomodenfasern für eine Entfernung von 5 km können diese Entfernungen in Halbduplexumgebungen in hohem Maße und in Vollduplexumgebungen (je nach Leistung des Senders und Empfindlichkeit des Empfängers) noch mehr verlängert werden.
Darüber hinaus wird, wenn ein Koaxialkabel oder ein Twisted-Pair-Kabel (abgeschirmt oder nicht abgeschirmt) verwendet wird, durch das Kabel möglicherweise elektronisches Rauschen emittiert, insbesondere dann, wenn Steckverbinder und Erdungsverbindungen gealtert oder abgenutzt sind. Aufgrund der Tatsache, dass Lichtwellenleiter leichte Impulse zum Senden des Signals verwenden, sind sie frei von abgestrahltem elektronischen Rauschen, was sie sicher zum Installieren in empfindlichen Umgebungen macht. Da es darüber hinaus keine Abstrahlungen zum Aufnehmen und Dekodieren gibt, können diese zum Zwecke des „Eavesdropping" (Abhören) auch nicht „angezapft" werden, und demzufolge können Lichtwellenleiter einen Sicherheitsschutz bieten, womit sie als vorteilhafte Kandidaten für sichere Netzwerkinstallationen gelten. Ein weiteres Problem, das allgemein dann auftritt, wenn Kupferverkabelungen verwendet werden, besteht in dem elektronischen Rauschen von anderen Produkten, die das gewünschte elektrische Signal verunreinigen. Dies kann sich in Umgebungen mit Rauschen, beispielsweise in Herstellungsumgebungen und in industriellen und raumfahrttechnischen Anwendungen als problematisch erweisen. Im Gegensatz dazu stellt der Lichtwellenleiter ein Signal bereit, das praktisch durch externes Rauschen unbeeinträchtigt ist.
Ein typisches Lichtwellenleiterkabel umfasst einen Kern, eine Ummantelung, eine Beschichtung, ein Verstärkungselement und eine Schutzschicht. Im Allgemeinen bildet der Kern die Mitte des Kabels und dient als Ausbreitungsmedium für ein optisches Signal. Kerne können aus Glas (beispielsweise Silica) und/oder aus Kunststoff hergestellt sein, sie können hohl oder ausgefüllt und mit einem hohen Brechungsindex ausgeführt sein. Auf Glas basierende Kerne gewährleisten längere Entfernungen und eine größere Bandbreite, wohingegen mit Kunststoff ein kostengünstigeres Kabel erzielt wird, das leichter zu installieren und zu spleißen ist. Typische Kerngrößen bewegen sich zwischen 8 μm für einen Monomoden-Kern aus Silicaglas und bis zu 1000 μm für einen Multimoden-Kunststoff-Lichtwellenleiter (POF). Bei der Ummantelung handelt es sich im Allgemeinen um ein Material mit einem niedrigeren Brechungsindex, das den Kern umgibt. Diese Differenz beim Brechungsindex bildet einen Spiegel an der Grenzschicht des Kerns und der Ummantelung. Aufgrund des niedrigeren Brechungsindex, reflektiert er das Licht zurück zu der Mitte des Kerns, wodurch ein Lichtwellenleiter gebildet wird. Genau diese Interaktion zwischen Kern und Ummantelung bildet den Hauptbestandteil der Lichtwellenleiterübertragung. Damit beispielsweise die Grenzschicht zwischen Kern/Ummantelung als Spiegel funktionieren kann, muss das Licht in einem kleinen/flachen Winkel darauf, der als Einfallswinkel bezeichnet wird, einfallen, der typischerweise als Akzeptanzwinkel (oder numerische Apertur, die der Sinus des Akzeptanzwinkels ist) spezifiziert, und es handelt sich dabei um den maximalen Winkel, bei dem Licht durch den Kern aufgenommen werden kann.
Die Schutzschicht wird um das Äußere der Ummantelung aufgebracht. Solche Schutzschichten umfassen im Allgemeinen ein thermoplastisches Material für eine Festader-(Tight Buffer) Konstruktion und ein Gelmaterial für eine Hohlader-(Loose Buffer) Konstruktion. Bei einer Festader-Konstruktion wird der Buffer (Aderhülle) direkt mit der Faser verpresst und umgibt diese fest. Bei der Hohlader-Konstruktion wird eine mit Gel gefüllte Röhre verwendet, die größer ist als die Faser selbst ist. Hohlader-Konstruktionen bieten ein hohes Maß an Isolierung von äußeren mechanischen Kräften wie beispielsweise Schwingung, wohingegen die Festader-Konstruktionen einen kleineren Biegeradius, einen kleineren Gesamtdurchmesser und eine Zerdrückungsfestigkeit gewährleisten. Um die Faser vor weiterem Dehnen zu schützen, und um sie vor Ausdehnen und Zusammenziehen aufgrund von Temperaturänderungen zu schützen, können Verstärkungselemente in die Kabelkonstruktion integriert werden. Diese Elemente sind typischerweise aus verschiedenen Materialien von Stahl bis zu Kevlar hergestellt. Die Schutzschicht kann über das Verstärkungselement aufgebracht werden, um einen Schutz vor der Umgebung zu gewährleisten, in der das Kabel installiert ist.
Mit zunehmendem Einsatz von Fasern werden durch Skalenerträge für die Hersteller die Kosten gedrückt. Zusätzlich dazu werden die Kosten weiterhin durch Anstrengungen in Forschung und Entwicklung reduziert. So stellen beispielsweise polymere optische Fasern, POFs, eine kostenreduzierende Alternative zu Glas dar. In einem weiteren Beispiel können Lichtwellenleiter mit Vorläufereinrichtungen und -infrastrukturen unter Verwendung von Kupfer-zu-Faser-Medienkonvertern eingesetzt werden. Medienkonverter sind Vorrichtungen, die typischerweise so klein sind, dass sie in die Handfläche einer Person hineinpassen, und die eingegebene Signale von einem Medientyp in einen anderen Medientyp umwandeln. Dementsprechend können Geräte mit einem AUI-(Attachment Unit Interface) Anschluss Sende-/Empfangsgeräte mit Lichtwellenleiter verwenden. Für die Fälle, in denen Begrenzungen der Kollisionsdomäne (Collision Domain) die Verwendung von Fasern ausschließen, kann eine Überbrückungsvorrichtung mit zwei Anschlüssen (so wie beispielsweise der Transition Network Pocket Switch) mit 10/100-BASE-T(X) an einem Anschluss und Faser an dem anderen Anschluss verwendet werden.
Wie dies voranstehend beschrieben wurde, wurde die Lichtwellenleitertechnologie bis zu dem Stadium weiterentwickelt, in dem sie eine Alternative gegenüber auf Kupfer basierenden Lösungen liefert. Dennoch können Lichtwellenleiter, ebenso wie ihre Gegenspieler aus Kupfer, nicht mit den Produkt- und Verbraucheranforderungen Schritt halten. So könnten beispielsweise viele Kommunikationssysteme eine weitaus höhere Leistung bieten, wenn eine Vorrichtung verfügbar wäre, die eine Signalverzögerung einer breiten Bandbreite über eine lang regulierte Dauer bereitstellen würde. Ein Verzögerungsleitungsprodukt mit einer hohen Zeit-Bandbreite kann Verarbeitungsfähigkeiten für Schmalband-Signale in breiten Spektren bereitstellen. Die derzeitigen Optiktechnologien umfassen veränderliche optische Verzögerungsleitungen, die durch Fasern ohne Regulierung der Zeitverzögerung, durch Fasern, die physikalisch über einen sehr kleinen prozentualen Anteil der Gesamtverzögerung gedehnt werden und geschaltete binäre Kombinationen mit diskreten (beispielsweise Verlauf) Verzögerungsschritten gleich mit L + L/2 + L/4 + L/8 + ... + L/N gebildet sind, wobei L die Faserlänge ist und N ein ganzzahliges Vielfaches von 2 ist. Geschaltete binäre Kombinationen können mehr als eine Verzögerung bereitstellen; diskrete Verzögerungsschritte machen die Faser jedoch anfällig für Photonenverlust, wenn ein Schaltereignis auftritt. Dementsprechend können Schaltungsverzögerungen eine Quelle von Unzuverlässigkeit darstellen, und über die Faserlänge kann kein Bezug auf eine stabile Wellenlänge bezeichnet werden.
In der Patentzusammenfassung PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Veröffentlichungsnummer 20022311343, wird ein optischer Deflektor eines Wellenleiter-Typs, der mit einem ebenen Wellenleiter bereitgestellt ist, in den ein optisches Signal eingegeben wird/aus dem ein optisches Signal ausgegeben wird, ein Arraywellenleiter, der optisch mit einer Endfläche des ebenen Wellenleiters verbunden ist, und ein Reflexions-Schalter-Netzwerk vorgeschlagen, das eine Vielzahl von Strängen mit Schaltern mit Reflexion aufweist, die ein Schalterelement besitzen, das auf den jeweiligen optischen Pfaden des ebenen Wellenleiters angeordnet ist und das in der Lage ist, die Reflexion und Übertragung von Licht zu steuern, und das die jeweilige Länge des Lichtpfades des ebenen Wellenleiters durch Steuern der Funktionsweise der Schalterstränge ändert.
Das Dokument DE 33 30 059 offenbart ein Füllstandsmessgerät zum Messen des Füllstandes in einem Behälter für Flüssigkeiten. Eine gekrümmte hohle Röhre wird als ein Klangwellenleiter verwendet, in den ein Ultraschallsignal eingegeben wird und so lange durch die hohle Röhre geleitet wird, bis es an der Oberfläche eines in dem Flüssigkeitsbehälter enthaltenen Fluids reflektiert wird und zurück zu dem Eingangsanschluss geleitet wird. Die tatsächliche Verzögerungszeit des Ultraschallsignals hängt von dem Füllstand in dem Flüssigkeitsbehälter ab.
Das Dokument EP 1 273 937 A betrifft das Kompensieren von chromatischer Dispersion in einer optischen Kommunikationsleitung. Es wird eine Einrichtung vorgeschlagen, die einen Abschnitt eines mit Löchern versehenen Lichtwellenleiters, der einen Kernbereich und einen Ummantelungsbereich umfasst, enthält, wobei der Ummantelungsbereich eine Vielzahl von Löchern umfasst, die in Längsrichtung durch ihn hindurchführen, wobei die Einrichtung darüber hinaus eine Temperaturregulierungsvorrichtung umfasst, um den mit Löchern versehenen Lichtwellenleiter auf Temperaturwerte zu bringen und bei diesen zu halten, die in einem vorgegebenen Intervall auswählbar sind.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes System und Verfahren bereitzustellen, mit denen das Bewirken einer wahren Zeitverzögerung in einem gesendeten Signal ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erfüllt.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden durch die abhängigen Ansprüche definiert.
Die vorliegende Erfindung stellt ein System und ein Verfahren bereit, das das Bewirken einer wahren Zeitverzögerung in einem gesendeten Signal mit Hilfe des Verwendens einer kontinuierlich veränderlichen optischen Verzögerungsleitung in Verbindung mit der Übertragung des Signals ermöglicht. Die Systeme und Verfahren verwenden eine neuartige Verzögerungsleitung, die eine Hohllichtleitfaser, ein reflektierendes Fluid und eine segmentierte piezoelektrische Vorrichtung umfasst, wobei die piezoelektrische Vorrichtung ein wechselweises Verfahren zum Positionieren des reflektierenden Fluids in der mit Löchern versehenen Faser auf eine kontinuierliche, anstatt auf eine diskrete Art und Weise, anwendet. Die Position des reflektierenden Fluids bestimmt die effektive Länge der mit Löchern versehenen Faser, die die Verzögerung anzeigt, die auf das Signal ausgeübt werden kann.
Die neuartige Verzögerungsleitung der vorliegenden Erfindung stellt durch ihre extrem hohe und regulierbare Bandbreite eine Verbesserung für Kommunikationsprozessoren dar. So gehen beispielsweise im Gegensatz zu Verfahren mit geschalteter binärer Kombination, die diskrete Verzögerungsänderung anwenden und die anfällig für Photonenverlust sind, bei der kontinuierlich veränderlichen Verzögerungsleitung praktisch keine Informationen verloren, wenn kontinuierliche Verzögerungsänderungen durchgeführt werden. Zusätzlich dazu kann im Gegensatz zu Verfahren mit geschalteter binärer Kombination über die Verzögerung genau Bezug auf die Wellenlänge genommen werden, wodurch eine sehr stabile und genaue Verzögerung möglich wird (beispielsweise innerhalb 1/4 der Wellenlänge des optischen Trägers).
Im Allgemeinen wird eine Verzögerung auf ein optisches Signal ausgeübt, indem das Signal durch einen Eingangsanschluss, der auf die mit Löchern versehene Faser einwirkt, geleitet wird, wobei sich das Signal so lange von dem Eingangsanschluss weg ausbreitet, bis es auf ein reflektierendes Fluid in der mit Löchern versehenen Faser auftrifft. Das Signal wird von der Oberfläche des reflektierenden Fluids reflektiert und wird in Richtung des Eingangsanschlusses zurückgeleitet, wodurch die effektive Zeitverzögerung für die Länge der Faser verdoppelt wird. Die Verzögerung, die auf das Signal ausgeübt wird, ist eine Funktion der zurückgelegten Entfernung, und dementsprechend be stimmt die Position des reflektierenden Fluids in der mit Löchern versehenen Faser die Verzögerung. Dementsprechend kann die mit Löchern versehene Faser als die Übertragungsleitung für wahre Breitband-Zeitverzögerung verwendet werden.
Die mit Löchern versehene Faser weist einen hohlen Kern auf, der einen optischen Monomoden-Träger mit Breitbandmodulation leiten kann. Es kann ein geringer Verlust erreicht werden, indem das Signal bei einem geeigneten auf den Kern einfallenden Winkel übertragen wird und indem in der Ummantelung eine Photonenkristall-Konstruktion für eine totale interne Reflexion verwendet wird. Das reflektierende Fluid weist eine hohe Brechungsindex-Fehlanpassung in Bezug auf die Luft oder das Vakuum in dem Kern auf, der die Reflexion gewährleistet. Das reflektierende Fluid kann mit Druck und/oder mit Temperatur in der Faser positioniert werden, so wie dies voranstehend erwähnt wurde.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, das eine Komponente umfasst, die ausgeführt sein kann, um eine Übertragungsverzögerung auf eine Übertragungsleitung auszuüben, um eine wahre Breitband-Zeitverzögerung zu gewährleisten. Das System kann eine optische Übertragung mit geringem Verlust erreichen, indem eine Lichtleitfaser mit einer Ummantelung, die mit Photonenkristall konstruiert ist, verwendet wird und indem totale interne Reflexion angewendet wird. Die durch die Komponente gewährleistete Verzögerung ist konfigurierbar und wird mit Hilfe eines kontinuierlichen (beispielsweise einem nicht-diskreten) Ansatz bestimmt, wobei ein Fluid mit einer hohen Brechungsindex-Fehlanpassung in Bezug auf einen Luftkern der Faser in der Faser ausgebreitet wird (beispielsweise mit Temperatur und/oder Druck), um die effektive Länge der Faser in Bezug auf einen Eingangsanschluss zu definieren, wodurch die Pfadlänge bestimmt wird, die das Signal zurücklegen kann.
So kann das Fluid beispielsweise zu einer Position in der mit Löchern versehenen Faser ausgebreitet werden, die eine gewünschte Verzögerung anzeigt, und anschließend kann ein optisches Signal, das an dem Eingangsanschluss empfangen wird, durch die mit Löchern versehene Faser ausgebreitet werden. Wenn das Signal die Schnittstelle zwischen Luft/Fluid erreicht, wird es zurück in Richtung des Eingangsanschlusses reflektiert. Die Verzögerung, die mit Hilfe des voranstehend beschriebenen Verfahrens bereit gestellt wird, ist praktisch die zurückgelegte Entfernung, oder das Zweifache der effektiven Länge der Faser. Durch das Verwenden der mit Löchern versehenen Faser mit der wechselweise arbeitenden segmentierten piezoelektrischen Vorrichtung zum Ausbilden der veränderlichen optischen Verzögerungsleitung in der Verarbeitungskomponente 110 wird ein neuartiger und einzigartiger Ansatz zum Konstruieren einer Komponente mit extrem hoher und regulierbarer Zeitbandbreite bereitgestellt, die verbesserte Kommunikation gewährleistet und Kosten reduziert. Da zusätzlich dazu die Verzögerungsleitung kontinuierlich veränderlich (nicht diskret) ist, gehen praktisch keine Informationen verloren, wenn Verzögerungsänderungen durchgeführt werden, und über die Verzögerung kann genau auf die Wellenlänge Bezug genommen werden, wodurch eine sehr stabile und genaue Verzögerung ermöglicht wird.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schichtenarchitektur bereitgestellt, die verwendet werden kann, um eine optische Verzögerungsleitung zu konstruieren. Die Schichtenarchitektur umfasst eine Schicht der optischen Verzögerungsleitung, die eine Hohllichtleitfaser, einen Vorratsbehälter mit einem reflektierenden Fluid und einen Eingangsanschluss umfasst. Die Schicht der optischen Verzögerungsleitung wirkt auf eine Schicht der Verzögerungsregulierung ein, die die Ausbreitung eines reflektierenden Fluids von dem Vorratsbehälter durch die mit Löchern versehene Faser mit Hilfe von Temperatur und/oder Druck ermöglicht. Durch Positionieren des reflektierenden Fluids in der mit Löchern versehenen Faser auf eine kontinuierliche Weise, kann die effektive Länge der mit Löchern versehenen Faser veränderlich reguliert werden, um eine Verzögerung einzustellen, die auf ein Signal ausgeübt wird. Der kontinuierliche Charakter der Verzögerungsänderung schwächt den Photonenverlust ab, der kennzeichnend für Verfahren ist, die diskrete Änderungen oder Verzögerungsschritte verwenden. Der Eingangsanschluss stellt das Aufnehmen des Signals und das darauffolgende Senden des verzögerten Signals sicher.
Entsprechend einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine exemplarische optische Signalverzögerungskomponente bereitgestellt. Die Komponente umfasst eine erste Platte, eine zweite Platte, eine mit Löchern versehene Schicht, eine Aktorenplatte, einen Haltering und eine optische Schnittstelle, wobei eine typische Konstruktion ein Übereinanderschichten (Sandwiching) der Schicht der mit Löchern versehenen Faser und der Aktorenplatte in der ersten und in der zweiten Platte und in dem Haltering beinhaltet, wobei die optische Schnittstelle über einen Anschluss in dem Haltering funktionell mit der Schicht der mit Löchern versehenen Faser gekoppelt ist. In einem Beispiel kann die voranstehend beschriebene Komponente kostengünstig als eine kompakte Komponente mit einer Größe von ungefähr 6,0 cm mal 1,0 cm ausgebildet sein.
Die Schicht der mit Löchern versehenen Faser umfasst typischerweise eine mit Löchern versehene Faser, einen Verzögerungsbehälter, einen Überlaufbehälter und einen Anschluss. Die mit Löchern versehene Faser kann einen Luftkern umfassen und ist typischerweise in einer Spiralform ausgeführt, wobei ein Ende auf den Verzögerungsbehälter einwirkt und das andere Ende auf den Eingangsanschluss und den Überlaufbehälter einwirkt. Der Verzögerungsbehälter umfasst typischerweise ein optisch reflektierendes Fluid, das mit Hilfe von Druck und/oder Temperatur auf eine kontinuierliche Weise als Strom zu verschiedenen Positionen in der mit Löchern versehenen Faser bewegt werden kann. In einem Beispiel wird ein segmentierter piezoelektrischer Aktor, der ein wechselweises Verfahren anwendet, zum Pressen des reflektierenden Fluids durch die mit Löchern versehene Faser verwendet. Der Überlaufbehälter mindert den Verlust und die Verunreinigung des reflektierenden Fluids. Der mit Löchern versehenen Faser wird ein Signal bei einem Einfallswinkel zugeführt, um totale interne Reflexion zu erreichen, wodurch der Signalverlust durch Übertragung und Brechung durch die Ummantelung abgeschwächt wird. Nachdem es in die mit Löchern versehene Faser eingegeben wurde, bewegt sich das optische Signal entlang der Spirale in Richtung zu dem Verzögerungsbehälter, und wird anschließend von der Oberfläche des reflektierenden Fluids zurück reflektiert.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Vorgehensweisen illustriert, die in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine kontinuierlich veränderliche Verzögerungsleitung bereitstellen. Zusätzlich dazu wird eine exemplarische Umgebung, die die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet, dargestellt. Die voranstehend beschriebenen Systeme und Verfahren stellen eine neuartige, kostengünstige, kompakte und robuste Lösung bereit, die Kommunikationen mit Hilfe einer extrem hohen und kontinuierlich regulierbaren Zeit-Bandbreite mit praktisch keinem Informationsverslust verbessern kann, wobei über die Zeit-Bandbreite genau Bezug auf eine Wellenlänge genommen werden kann, um eine sehr stabile und genaue Verzögerung zu erreichen.
Die folgende Beschreibung und die angehängten Zeichnungen definieren ausführlich bestimmte illustrative Aspekte der Erfindung. Diese Aspekte stellen jedoch lediglich einige wenige der Arten und Weisen dar, in denen die Prinzipien der Erfindung ausgeführt sein können, und die vorliegende Erfindung umfasst beabsichtigerweise sämtlicher solcher Aspekte und ihre Entsprechungen. Weitere Vorteile und neuartige Leistungsmerkmale der Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung offensichtlich, wenn diese zusammen mit den Zeichnungen betrachtet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 illustriert ein exemplarisches Signalverarbeitungssystem, das in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung Signalverzögerungen auf Signale ausüben kann, die durch eine Verarbeitungskomponente geleitet werden.
2 illustriert eine exemplarische Schichtenarchitektur, die verwendet werden kann, um eine Komponente zu konstruieren, die Verzögerung von Signalen in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung gewährleistet.
3 zeigt verschiedene exemplarische Verzögerungspfadlängen einer mit Löchern versehenen Faser, die auf der Position eines reflektierenden Fluids in der mit Löchern versehenen Faser basiert, in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
4 illustriert eine exemplarische optische Signalverzögerungskomponente in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
5 illustriert eine exemplarische Schicht einer Lichtleitfaser in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
6 illustriert eine Querschnittsdarstellung einer kontinuierlich veränderlichen Verzögerungsleitung in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
7 illustriert eine interne Kapillarstruktur einer mit Löchern versehenen Faser, die in einer kontinuierlich veränderlichen Verzögerungsleitung in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
8 illustriert eine exemplarische segmentierte piezoelektrische Druckeinrichtung, die die Ausbreitung des reflektierenden Fluids in einer mit Löchern versehenen Faser in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht.
9 illustriert exemplarische Verfahren zum Verringern und Erhöhen einer Verzögerung, die durch eine kontinuierlich veränderliche Verzögerungsleitung bereitgestellt wird, in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
10 illustriert eine exemplarische Vorgehensweise zum Ausüben einer Signalverzögerung in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
11 illustriert eine Umgebung, die die neuartigen Aspekte der vorliegenden Erfindung verwenden kann.
12 zeigt ein exemplarisches Ablaufdiagramm zum Ausüben einer Verzögerung mit einer kontinuierlich veränderlichen Verzögerungsleitung in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt Systeme und Verfahren bereit, die eine kontinuierlich veränderliche optische Verzögerungsleitung zum Ausüben einer Verzögerung in einem gesendeten optischen Signal verwenden. In vielen Fällen können solche Systeme und Verfahren zum Erhöhen der Leistung eines Kommunikationssystems verwendet werden, indem eine Signalverzögerung mit großer Bandbreite über eine lange regulierte Dauer bereitgestellt werden kann. Im Sinne eines Beispiels können die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, um ein Verzögerungsleitungsprodukt mit einer hohen Zeit-Bandbreite bereitzustellen, das Schmalbandsignale in breiten Spektren verarbeitet. Zu den zusätzlichen Fähigkeiten gehört ein Strahl mit wahrer Zeitverzögerung, der sich mit äußerst langen Basislinien ausbildet, die einen Winkel der Ankunftser fassung mit einer großen Genauigkeit sowie eine kontinuierlich veränderliche programmierbare Verzögerung mit hoher Auflösung und Genauigkeit liefern, die Wiederholbarkeit und Stabilität über lange Zeitperioden und große Temperaturbereiche gewährleistet. Zusätzlich dazu können die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung relativ kostengünstig, von einer kompakten Größe und robuster Konstruktion sein.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei in der gesamten Beschreibung ähnliche Referenznummern für die Bezeichnung von ähnlichen Elementen verwendet werden. In der folgenden Beschreibung wird im Sinne einer Erläuterung eine Vielzahl von spezifischen Einzelheiten definiert, um ein tiefgehendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu gewährleisten. Es ist jedoch möglicherweise offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung auch ohne diese spezifischen Einzelheiten ausgeführt werden kann. In anderen Fällen werden gut bekannte Strukturen und Einrichtungen in Form von Blockdiagrammen dargestellt, um das Beschreiben der vorliegenden Erfindung zu erleichtern.
1 illustriert ein exemplarisches Signalverarbeitungssystem 100 in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Das Signalverarbeitungssystem 100 umfasst eine Verarbeitungskomponente 110, die ausgeführt sein kann, um eine Übertragungsverzögerung auszuüben und eine Schnittstellenkomponente 120, die Signale empfängt, Signale zu der Verarbeitungskomponente 110 leitet und verzögerte Signale sendet. Das Signalverarbeitungssystem 100 kann in Verbindung mit praktisch jeder beliebigen Übertragungsleitung (beispielsweise einer optischen, und einer elektrischen und mechanischen, die in optische umgewandelt werden) verwendet werden, um wahre Breitband-Zeitverzögerung zu gewährleisten.
Die Verarbeitungskomponente 110 kann verschiedene Verfahren zum Ausüben von optischen Verzögerungen anwenden. So kann beispielsweise entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Fluid verwendet werden, wobei ein optisches Signal, ein von der Schnittstellenkomponente 120 empfangener Träger (beispielsweise Monomoden- und Multimoden-Träger), über einen Verzögerungspfad ausgebreitet werden kann, von der Oberfläche des Fluids zurück reflektiert wird und zurück zu der Schnittstellenkomponente 120 ausgebreitet wird, wodurch die effektive Zeitverzögerung für die Länge der Übertragungsleitung verdoppelt wird. Das verwendete Fluid kann eine hohe/oder niedrige (je nach den gewünschten Eigenschaften) Brechungsindex-Fehlanpassung in Bezug auf das optische Medium in der Übertragungsleitung haben. Zusätzlich kann das Fluid auf verschiedenerlei Weise mit Hilfe von Temperatur und/oder Druck in der Übertragungsleitung positioniert werden, um die relative Länge der Verzögerungsleitung oder die Entfernung zwischen dem Fluid und dem Signal, und demzufolge die Verzögerung zu beeinflussen. Hierbei sollte beachtet werden, dass in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung verschiedene Medien in der Übertragungsleitung verwendet werden können. So können beispielsweise Medien wie zum Beispiel Luft, Vakuum und/oder andere Fluids in der Übertragungsleitung verwendet werden, die mit dem reflektierenden Fluid unmischbar sind. Solch eine Flexibilität gewährleistet einen funktional abhängigen Brechungsindex. So kann beispielsweise ein Brechungsindex in Bezug auf ein angewähltes Medium bereitgestellt werden.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine piezoelektrische Vorrichtung, die ein wechselweises Verfahren anwendet, um das Positionieren des Fluids in der Übertragungsleitung zum Regulieren der Verzögerung zu ermöglichen, verwendet werden. Durch Verwenden einer mit Löchern versehenen Faser mit der wechselweise arbeitenden segmentierten piezoelektrischen Vorrichtung zum Erzeugen einer veränderlichen optischen Verzögerungsleitung in der Verarbeitungskomponente 110 wird ein neuartiger und einzigartiger Ansatz zum Konstruieren einer extrem hohen und regulierbaren Zeit-Bandbreite-Komponente bereitgestellt, die verbesserte Kommunikationen gewährleisten und Kosten reduzieren kann. Da zusätzlich dazu die Verzögerungsleitung kontinuierlich veränderlich (nicht diskret) ist, gehen praktisch keinerlei Informationen verloren, wenn Verzögerungsänderungen durchgeführt werden, und über die Verzögerung kann genau auf die Wellenlänge Bezug genommen werden, wodurch eine äußerst stabile und genaue Verzögerung ermöglicht wird. So kann beispielsweise das Zählen von Interferenzstreifen zwischen dem Eingangsträger und dem Ausgangsträger sehr genaue Verzögerungen und einen stabilen Monitor bis zu innerhalb 1/4 der Wellenlänge des optischen Trägers bereitstellen. Eine typische Verzögerungsleitung kann für Verzögerungen in der Größenordnung von 0 bis ungefähr 10 Mikrosekunden in ungefähr 2 Milliarden reproduzierbaren Schritten mit Signalbandbreiten von ungefähr DC bis ungefähr 50 GHz ausgeführt sein
Im Gegensatz dazu verwenden die herkömmlichen Ansätze typischerweise eine feste optische Verzögerungsleitung, die durch eine Lichtleitfaser mit keiner Regulierung der Zeitverzögerung gebildet ist, die physikalisch über einen sehr kleinen prozentualen Anteil der Gesamtverzögerung ausgedehnt ist, oder eine geschaltete binäre Kombination mit diskreten (beispielsweise Verzögerung = L + L/2 + L/4 + L/8 + und so weiter) Änderungen. Obgleich geschaltete binäre Kombinationen mehr als eine Verzögerung bereitstellen können, gehen typischerweise Photonen verloren, wenn ein diskreter Verzögerungsschritt durchgeführt wird. Zusätzlich dazu sind die Schalter von Natur aus unzuverlässig und verlustbehaftet, über Leitungslängen kann nicht Bezug auf einen stabile Wellenlänge genommen werden, und Schritterhöhungen entsprechen relativ einem Verlauf.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Signalverarbeitungssystem 100 an einen optischen Übertragungskanal gekoppelt sein, wobei ein beliebiges, den Kanal durchlaufendes optisches Signal zu der Verarbeitungskomponente 110 geleitet werden kann. Wie dies dargestellt ist, wird die Schnittstellenkomponente 120 verwendet, um das optische Signal zu empfangen und es zu der Verarbeitungskomponente 110 zu übertragen. Hierbei sollte jedoch beachtet werden, dass entsprechend weiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung die Verarbeitungskomponente 110 das optische Signal direkt von der Übertragungsleitung oder über eine andere Komponente/andere Komponenten empfangen kann. Zusätzlich dazu kann die Schnittstellenkomponente 120 ausgeführt sein, um die Verarbeitungskomponente zu umgehen, wenn eine Null-Verzögerung (beispielsweise keine Verzögerung) gewünscht wird.
Nach dem Empfangen des optischen Signals kann die Verarbeitungskomponente 110 eine Verzögerung auf den optischen Kanal ausüben. Wie dies voranstehend beschrieben wurde, kann die Verarbeitungskomponente 110 wenigstens eine mit Löchern versehene Faser, eine wechselweise arbeitende piezoelektrische Vorrichtung und ein reflektierendes Fluid umfassen, wobei die relative Länge der mit Löchern versehenen Faser reguliert werden kann, indem das Fluid in der Faser mit der wechselweise arbeitenden piezoelektrischen Vorrichtung positioniert wird. Das empfangene Signal durchläuft die mit Löchern versehene Faser in der Verarbeitungskomponente 110 und wird von der Oberfläche des Fluids zurück zu der Schnittstellenkomponente 120 reflektiert. Die auf den Kanal ausgeübte Verzögerung ist dementsprechend eine Funktion (beispielsweise ungefähr 2×) der Länge der mit Löchern versehenen Faser, die von dem optischen Signal durchlaufen wird.
Die Schnittstellenkomponente 120 kann anschließend das verzögerte optische Signal zurück in den optischen Kanal leiten. Hierbei wird darauf hingewiesen, dass, wenn die Schnittstellenkomponente 120 nicht verwendet wird, die Verarbeitungskomponente eine direkte Schnittstelle mit dem optischen Kanal und/oder mit einer anderen Komponente/anderen Komponenten bilden kann, um das verzögerte Signal in den optischen Kanal zu leiten. Zusätzlich dazu sollte beachtet werden, dass das Signalverarbeitungssystem 100 mit einem Hochfrequenz-(HF) System gekoppelt werden kann, und dass Konverter für HF- in optische Signale und Konverter für optische Signale in HF-Signale verwendet werden können, um auf geeignete Weise Signale für die Verzögerung, die Übertragung und den Empfang umzuwandeln. Des Weiteren ist zu beachten, dass mehr als ein Signalverarbeitungssystem 100 in Verbindung mit der Übertragung eines Signals/von Signalen verwendet werden kann. So kann ein einzelner Übertragungspfad beispielsweise mehr als ein Signalverarbeitungssystem 100 enthalten, wobei das jeweilige Signalverarbeitungssystem 100 aktiviert und deaktiviert werden kann. Solche Systeme können größere Verzögerungen bereitstellen und Verzögerungen in verschiedenen Schritten in dem Übertragungspfad ausüben. Entsprechend einem weiteren Aspekt kann eine Vielzahl von Monomoden-Signalen beispielsweise in einem einzelnen Träger moduliert werden, wobei eine Multiplexiereinrichtung zum Trennen der jeweiligen Signalen so verwendet werden kann, dass die jeweiligen Verzögerungen auf die jeweiligen Signale ausgeübt werden können. Nachdem die Signale auf geeignete Weise verzögert wurden, kann eine Demultiplixiereinrichtung verwendet werden, um das Modulieren der Signale in dem einzelnen Träger fortzusetzen.
2 illustriert eine Schichtenarchitektur 200, die zum Konstruieren einer Signalverzögerungskomponente (beispielsweise die Verarbeitungskomponente 110) in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die Schichtenarchitektur 200 umfasst eine Schicht 210 der optischen Verzögerungsleitung, die ein Signal empfängt und ein verzögertes Signal zurücksendet. Die Schicht 210 der optischen Verzögerungsleitung kann eine Hohllichtleitfaser enthalten, die auf einen Vorratsbehälter mit reflektierendem Fluid (nicht dargestellt) und einen Eingangsanschluss (nicht dargestellt) einwirkt. Der Vorratsbehälter mit einem reflektierenden Fluid kann als eine Quelle des reflektierenden Fluids verwendet werden, das durch die mit Löchern versehene Faser ausgebreitet wird. Durch Positionieren des reflektierenden Fluids in der mit Löchern versehenen Faser kann die effektive Länge der mit Löchern versehenen Faser so reguliert werden, dass sie eine Funktion der Länge der mit Löchern versehenen Faser von dem Eingangsanschluss zu dem reflektierenden Fluid ist. Der Eingangsanschluss stellt einen Eingang zum Aufnehmen und dem darauffolgenden Senden optischer Signale bereit. Wie dies voranstehend kurz erwähnt wurde, wird die Signalverzögerung durch die Entfernung von dem Eingangsanschluss zu dem reflektierenden Fluid bestimmt und entspricht ungefähr dem Zweifachen einer solchen Länge.
Eine Schicht 220 zur Verzögerungsregulierung kann in Verbindung mit der Schicht 210 der Verzögerungsleitung verwendet werden, um das Bewegen des reflektierenden Fluids als Strom durch die mit Löchern versehene Faser der Schicht 210 zu ermöglichen. Typischerweise wird von der Schicht 220 zur Verzögerungsregulierung ein auf Druck basierendes Verfahren angewendet, das einen kontinuierlich veränderlichen Druck 230 ausübt, um das reflektierende Fluid in der mit Löchern versehenen Faser und dementsprechend die Verzögerung kontinuierlich zu verändern. So kann beispielsweise die Schicht 220 der Verzögerungsregulierung verwendet werden, um das reflektierende Fluid kontinuierlich von dem Vorratsbehälter mit reflektierendem Fluid zu einer Position in der Richtung des Eingangsanschlusses auszubreiten, um die Verzögerung zu verringern, oder um es von seiner aktuellen Position zurück in Richtung des Vorratsbehälters mit reflektierendem Fluid auszubreiten, um die Verzögerung zu erhöhen. Die kontinuierliche Änderung der Verzögerung schwächt den Verlust von Photonen ab, der kennzeichnend für das Verwenden von diskreten Änderungen oder Verzögerungsschritten ist.
Hierbei sollte beachtet werden, dass alternativ oder zusätzlich dazu ein auf Temperatur basierendes Verfahren zum Positionieren des reflektierenden Fluids verwendet werden kann. Temperatur kann verwendet werden, um Eigenschaften des reflektierenden Fluids wie beispielsweise Viskosität und thermische Ausdehnung zu beeinflussen. Zusätzlich dazu kann eine zweite Schicht der Verzögerungsregulierung (nicht dargestellt) auf einem anderen Abschnitt der Schicht 210 der Verzögerungsleitung verwendet werden. Die zweite Schicht der Verzögerungsregulierung kann seriell und/oder gleichzeitig mit der Schicht 220 der Verzögerungsregulierung verwendet werden. So kann können bei spielsweise die Schicht 220 der Verzögerungsregulierung und die zweite Schicht der Verzögerungsregulierung verwendet werden, um einem im Wesentlichen ähnlichen Abschnitt der mit Löchern versehenen Faser in der Schicht 210 der Verzögerungsleitung Druck bereitzustellen. In einem weiteren Beispiel kann die Schicht 220 der Verzögerungsregulierung aktiviert werden, und anschließend kann die zweite Schicht der Verzögerungsregulierung zum Zeitpunkt t später aktiviert werden.
Eine erste Unterstützungsschicht 240 und eine zweite Unterstützungsschicht 250 können verwendet werden, um die Schicht 220 der Verzögerungsregulierung, die auf die Schicht 210 der Verzögerungsleitung einwirkt, zu positionieren. Zusätzlich dazu können die Unterstützungsschicht 240, 250 zum Beibehalten der Positionen so verwendet werden, dass, wenn Druck durch die Schicht 220 der Verzögerungsregulierung ausgeübt wird, der Druck durch die Schicht 210 der Verzögerungsleitung aufgenommen wird. Hierbei sollte beachtet werden, dass zusätzliche Schichten wie beispielsweise Schutzschichten, Verstärkungsschichten und verschiedene andere Beschichtungen in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
3 zeigt verschiedene Verzögerungen oder Verzögerungspfadlängen der mit Löchern versehenen Faser basierend auf der Position des reflektierenden Fluids in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Unter 310 ist ein Vorratsbehälter mit reflektierendem Fluid 320 dargestellt, wobei das reflektierende Fluid in Richtung 330 zu dem Eingang durch die mit löchern versehene Faser ausgebreitet wird, um einen Verzögerungspfad 340 zu einzurichten. Der Verzögerungspfad 340 empfängt, wie dies dargestellt ist, optische Signale und sendet die verzögerten optischen Signale. Nach dem Empfangen eines optischen Signals bewegt sich das Signal entlang des Verzögerungspfades 340 und wird von dem reflektierenden Fluid zurück reflektiert. Wie dies voranstehend beschrieben wurde, ist die Verzögerung eine Funktion der effektiven Länge des Verzögerungspfades 340, die von der Position des reflektierenden Fluids in der Glasfaser abhängt. Unter 350 wird der Vorratsbehälter mit einem reflektierenden Fluid 320 verwendet, um das reflektierende Fluid zu verschiedenen Positionen in der mit Löchern versehenen Glasfaser auszubreiten, um einen Verzögerungspfad 360 einzurichten. Unter 370 wird das reflektierende Fluid von dem Vorratsbehälter für ein reflektierendes Fluid 320 zu einer anderen Position in der mit Löchern versehenen Glasfaser ausgebreitet, um einen Verzögerungspfad 380 einzurichten. Hierbei sollte beachtet werden, dass die voranstehend genannten Pfade lediglich zu Erklärungszwecken angeführt wurden, und das verschiedene andere Verzögerungspfade in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
4 illustriert eine exemplarische optische Signalverzögerungskomponente („Komponente") 400 in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Komponente 400 umfasst eine erste Platte 410, eine zweite Platte 420, eine Faserschicht 430, eine Aktorenplatte 440, einen Haltering 450 und eine optische Schnittstelle 460. Es wird eine typische Ausrichtung dargestellt, wobei die Komponente 400 als ein „Sandwich" (übereinander in Schichten angeordnet) dargestellt ist, bei dem die Schicht der mit Löchern versehenen Faser 430 und die Aktorenplatte 440 in der ersten und der zweiten Platte 410, 420 eingekapselt sind, und der Haltering 450 und die optische Schnittstelle 460 über einen Anschluss in dem Haltering funktionell mit der Schicht der mit Löchern versehenen Faser 430 gekoppelt sind. Die Komponente 400 kann mit einer geeigneten Länge („L") 470 und Höhe („H") 480 konstruiert sein, um eine kompakte und kostengünstige kontinuierlich veränderliche Verzögerungsleitungskomponente bereitzustellen. So kann entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beispielsweise die Länge der Komponente 400 bei ungefähr 6 cm und die Höhe der Komponente bei ungefähr 1,0 cm liegen. Hierbei sollte beachtet werden, dass die voranstehend erwähnten Abmessungen lediglich als Beispiel genannt wurden und nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen sind.
5 illustriert eine exemplarische Faserschicht 500 in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Faserschicht 500 (beispielsweise die Faserschicht 430) umfasst eine mit Löchern versehene Faser 510, einen Verzögerungsbehälter 520, einen Überlaufbehälter 530 und einen Anschluss 540. Die mit Löchern versehene Faser 510 wird in Form einer Spirale dargestellt, wobei ein Ende der mit Löchern versehenen Faser 510 auf den Verzögerungsbehälter 520 einwirkt und das andere Ende auf den Anschluss 540 und den Überlaufbehälter 530 einwirkt. Hierbei ist zu beachten, dass die mit Löchern versehene Faser 510 einen hohlen oder einen Luftkernpfad mit einer großen Brechungsindex-Fehlanpassung in Bezug auf eine zugehörige Ummantelung (beispielsweise mit einer Photonenkristall-Konstruktion) und ein reflektierendes Fluid für interne Reflexion optischer Signale mit niedrigen Verlust, umfasst.
Der Verzögerungsbehälter 520 enthält typischerweise ein optisch reflektierendes Fluid, das mit Hilfe von Druck (beispielsweise über den Aktor 540) und/oder Temperatur zu verschiedenen Positionen in der spiralförmigen oder mit Löchern versehenen Faser 510 gedrückt werden kann. Wie dies voranstehend beschrieben wurde, wird das reflektierende Fluid zum Ändern der effektiven Länge der mit Löchern versehenen Faser 510 verwendet, wodurch die Verzögerung bestimmt wird. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das reflektierende Fluid kontinuierlich durch die mit Löchern versehene Faser 510 ausgebreitet werden kann, was die Signalintegrität und den dynamischen Bereich der Verzögerung verbessert. Herkömmliche Systeme verwenden typischerweise geschaltete binäre Kombinationen, um mehr als eine Verzögerung bereitzustellen. Solche herkömmlichen Systeme sind anfällig für Photonenverlust, Unzuverlässigkeit und weisen einen niedrigeren dynamischen Bereich auf, und mit ihnen kann nicht genau Bezug auf eine stabile Wellenlänge genommen werden.
Theoretisch tritt die maximale Verzögerung dann auf, wenn im Wesentlichen das gesamte reflektierende Fluid in dem Verzögerungsbehälter 520 vorhanden ist; zu diesem Zeitpunkt beträgt die Verzögerung im Wesentlichen das Zweifache der Länge der mit Löchern versehenen Faser 510. Theoretisch tritt die minimale Verzögerung auf, wenn das reflektierende Fluid in dem Verzögerungsbehälter 520 in der gesamten Länge der mit Löchern versehenen Faser 510 ausgebreitet wird, wobei im Wesentlichen keine Verzögerung ausgeübt wird. Wie dies dargestellt ist, wurde das reflektierende Fluid durch die mit Löchern versehene Faser 510 zu einem Bezugspunkt 550 ausgebreitet. Ein Abschnitt 560 mit einer mit Löchern versehenen Faser illustriert einen Längsabschnitt der mit Löchern versehenen Faser 510, wobei das reflektierenden Fluid durch einen ersten Abschnitt 570 des Kerns ausgebreitet wurde, während ein zweiter Abschnitt 580 des Kerns praktisch frei von reflektierendem Fluid bleibt.
Das optische Signal wird an dem Ende der mit Löchern versehenen Faser 510 eingegeben, die in den Eingang 540 eingeführt ist. Das optische Signal wird der mit Löchern versehenen Faser 510 bei einem geeigneten Einfallswinkel zugeführt, um totale interne Reflexion zu erreichen und den Signalverlust durch Übertragung und Brechung durch die Ummantelung abzuschwächen. Nachdem es in die mit Löchern versehene Faser 510 eingegeben wurde, durchläuft das optische Signal die Spirale in Richtung zu dem Verzögerungsbehälter 520. Wenn das optische Signal mit dem reflektierenden Fluid bei 550 in Kontakt kommt, wird das optische Signal von der Oberfläche des reflektierenden Fluids reflektiert und kehrt zu dem Anschluss 540 zurück. Das verzögerte optische Signal kann anschließend über den Anschluss 540 aus der mit Löchern versehenen Faser 510 austreten.
Wie dies voranstehend beschrieben wurde, wirkt ein Ende der mit Löchern versehenen Faser 510 auf den Verzögerungsbehälter 520 ein, und das andere Ende wirkt auf den Anschluss 540 und den Überlaufbehälter 530 ein. Durch Verwenden des Überlaufbehälters 530 wird der Verlust von reflektierendem Fluid und die Verunreinigung dessen abgeschwächt, indem er jeweils als Zurückhaltebehälter für unbeabsichtigten Überlauf des reflektierenden Fluids und als geschlossenes System fungiert.
6 stellt illustriert eine Querschnittsdarstellung 600 einer kontinuierlich veränderlichen Verzögerungsleitung 610 in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung dar. Die Darstellung illustriert einen Abschnitt einer ersten Platte 620, einen Abschnitt einer zweiten Platte 630, eine Druckplatte 640 und eine Vielzahl von Querschnitten 650 bis 656 von mit Löchern versehenen Fasern. Wie dies dargestellt ist, enthalten die mehreren Querschnitte 650 bis 653 von mit Löchern versehenen Fasern hohle Kerne, die mit einem reflektierenden Fluid gefüllt sind, und mehreren Querschnitte 654 bis 656 enthalten hohle Kerne ohne reflektierendes Fluid.
7 illustriert ein Beispiel von geeigneten Abmessungen, die mit der kontinuierlich veränderlichen Verzögerungsleitung 600 assoziiert sind. Es sind die Querschnittsdarstellung 650 einer mit Löchern versehenen Faser mit reflektierendem Fluid sowie die Querschnittsdarstellung 654 einer mit Löchern versehenen Faser ohne reflektierendes Fluid dargestellt. Beide Querschnitte 650 und 654 einer mit Löchern versehenen Faser umfassen eine Kapillarstruktur mit einem hohlen Kern 710, eine Vielzahl von Löchern 720 und eine Ummantelung 730. Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beträgt der Durchmesser des Kerns 710 ungefähr 8 μm, der Durchmesser der Löcher 720 beträgt ungefähr 32 μm, und der Durchmesser der Ummantelung 730 beträgt ungefähr 125 μm, wobei die voranstehend erwähnten Durchmesser innere oder äußere Durchmesser sein können. Wie dies bekannt ist, legt der internationale Standard für die Durchmesser der äußeren Ummantelung ungefähr 125 μm fest, die standardmäßige Kerngröße für einen Monomodenfaser mit einer kleinen Kerngröße beträgt ungefähr 8 bis 10 μm, und die standardmäßige Kerngröße für eine Multimoden-Faser beträgt ungefähr 50 μm und 62,5 μm. Standardmäßige Durchmessergrößen für Ummantelungen und Kerne können die Kompatibilität zwischen Steckverbindern, Spleißen und Werkzeugen erleichtern. Hierbei sollte beachtet werden, dass in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung auch verschiedene andere Durchmessergrößen für die Ummantelung, den Kern und/oder die Löcher verwendet werden können. Zusätzlich dazu ist zu beachten, dass, obgleich die Querschnittsdarstellungen der mit Löchern versehenen Fasern mit sechs Löchern dargestellt sind, die Anzahl der Löcher je nach den gewünschten Eigenschaften variieren kann.
8 illustriert eine exemplarische Druckvorrichtung 800, die mit einer optischen Übertragungsverzögerungskomponente zum Ermöglichen der Bewegung eines reflektierenden Fluids von einem Vorratsbehälter für ein reflektierendes Fluid 805 durch eine mit Löchern versehene Faser 810 in Richtung zu einem optischen Eingang 815 einer Lichtleitfaser-Schicht 820 verwendet werden kann, um die Komponente zum Bereitstellen einer gewünschten Verzögerung zu konfigurieren. Im Allgemeinen ist die Druckvorrichtung 800 nahe der Lichtleitfaser-Schicht 820 angeordnet, wie dies in Verbindung mit den Systemen 400 illustriert ist; es sollte jedoch beachtet werden, dass eine oder mehrere Schichten zwischen der Druckvorrichtung 800 und der Lichtleitfaser-Schicht 820 positioniert sein können, und/oder dass mehr als eine Druckvorrichtung verwendet werden kann, einschließlich mehrerer Druckvorrichtungen auf derselben Seite und/oder wenigstens einer Druckvorrichtung auf der gegenüberliegenden Seite der Lichtleitfaser-Schicht 820.
Die Druckvorrichtung 800 kann eine Vielzahl von segmentierten piezoelektrischen Aktoren 830 bis 852 umfassen, wobei die Aktoren 830 bis 852 mit Hilfe eines wechselweisen Verfahrens, wie beispielsweise sequenziell im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn aktiviert werden. Wenn die Aktoren inaktiv sind, wie dies unter 800 dargestellt ist, hält das reflektierende Fluid seine Position bei, und die vorhandene Verzögerung, wenn sie vorliegt, wird nicht beeinträchtigt. Hierbei ist festzustellen, dass der Verzögerungsbehälter 805, die mit Löchern versehene Faser 810, der optische Eingang 815 und die Lichtleitfaser-Schicht 820, die dargestellt sind, im Wesentlichen den hierin beschriebenen ähnlich sein können.
9 illustriert Verfahren zum Verringern und Erhöhen der Verzögerung, die durch die Lichtleitfaser-Schicht 820 bereitgestellt wird. Unter 910 wird die optische Verzögerung durch Aktivieren der Aktoren in einer Richtung, die das reflektierende Fluid von dem Verzögerungsbehälter 805 zu dem optischen Eingangsanschluss 815 bewegt, verringert. Wie dies dargestellt ist, werden die Aktoren im Uhrzeigersinn stimuliert, was einer nach außen gerichteten Radialbewegung des reflektierenden Fluids in der mit Löchern versehenen Faser 810 entspricht. Wie dies voranstehend beschrieben wurde, verkürzt das Bewegen des reflektierenden Fluids in Richtung zu dem optischen Eingangsanschluss die effektive Länge der optischen Verzögerungsleitung, wodurch die auf den optischen Signalpfad ausgeübte Verzögerung verringert wird.
Unter 920 wird die durch die mit Löchern versehene Faser bereitgestellte optische Verzögerung erhöht. Die optische Verzögerung wird bewirkt, indem die Aktoren in eine Richtung aktiviert werden, die das reflektierende Fluid in Richtung zu dem Verzögerungsbehälter 805 bewegt. Wie dies dargestellt ist, werden die Aktoren in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn stimuliert, was einer nach innen gerichteten Radialbewegung des reflektierenden Fluids entspricht, wodurch die effektive Länge der optischen Verzögerungsleitung vergrößert wird, wodurch die auf den optischen Signalpfad ausgeübte Verzögerung erhöht wird.
10 illustriert eine Vorgehensweise in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Obgleich im Sinne einer einfacheren Erklärung die Vorgehensweise als eine Reihe von Handlungen dargestellt und beschrieben werden können, sollte beachtet werden und offensichtlich sein, dass die vorliegenden Erfindung nicht auf die Reihenfolge der Handlungen beschränkt ist, da einige Handlungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung auch in anderen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Handlungen im Vergleich zu den hierin dargestellten und beschriebenen durchgeführt können. So wird es den Personen mit der gewöhnlichen Erfahrung auf dem Gebiet der Technik beispielsweise offensichtlich und verständlich sein, dass eine Vorgehensweise alternativ dazu als eine Reihe von untereinander in Beziehung stehenden Zuständen oder Ereignissen dargestellt werden kann, wie beispielsweise in einem Zustandsdiagramm. Darüber hinaus müssen nicht notwendigerweise alle dargestellten Handlungen zum Implementieren einer Vorgehensweise in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erforderlich sein.
In Bezug auf 10 wird ein Verfahren 1000 zum Konstruieren einer kontinuierlich veränderlichen Verzögerungsleitung in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung illustriert. Unter 1010 wird die kontinuierlich veränderliche Verzögerungsleitung konfiguriert. Wie dies voranstehend beschrieben wurde, umfasst eine kontinuierlich veränderliche Verzögerungsleitung eine Verzögerungskomponente, die auf eine segmentierte Druckkomponente einwirkt, wobei die Verzögerungskomponente und die segmentierte Druckkomponente mit Hilfe von Schutzplatten und eines Halterings eingeschlossen sind. Zusätzlich dazu ist ein optischer Schnittstellenanschluss enthalten, der über den Haltering Zugang zu der Verzögerungskomponente gewährleistet. Die Verzögerungskomponente umfasst typischerweise eine mit Löchern versehene Faser (beispielsweise einen hohlen Monomoden-Kern), die auf einen Vorratsbehälter mit einem reflektierenden Fluid und auf einen Überlaufbehälter einwirkt, und, wie dies voranstehend erwähnt wurde, eine Vorrichtung zum Verlassen der Verzögerungsleitung über den Haltering.
Die Verzögerung wird durch Aktivieren der segmentierten Druckvorrichtung eingestellt, um kontinuierlich (beispielsweise ohne diskrete Umschaltungen verwenden zu müssen) das reflektierende Fluid von dem Vorratsbehälter in Richtung zu der optischen Schnittstelle zu einer Position zu drücken, die die gewünschte Verzögerung anzeigt. Wie dies voranstehend erwähnt wurde, bestimmt die effektive Länge der mit Löchern versehenen Faser, die die Länge von dem optischen Eingangsanschluss zu dem reflektierenden Fluid ist, die Verzögerung. Hierbei sollte beachtet werden, dass alternativ oder zusätzlich dazu auch Temperatur eingesetzt werden kann, um das reflektierende Fluid auszubreiten. Durch Ausbreiten des reflektierenden Fluids auf eine kontinuierliche Weise kann die Signalqualität durch Abschwächen des Photonenverlustes, der typischerweise auftritt, wenn ein Verfahren mit diskreten Schritten zum Einstellen der Verzögerung angewendet wird, verbessert werden. So verwenden beispielsweise geschaltete binäre Kombinationen in einem Verlauf durchgeführtediskrete Schritte und sind anfällig für Photonenverlust, wodurch sie weniger zuverlässig werden.
Unter 1020 wird ein optisches Signal empfangen. Das empfangene optische Signal kann ein Monomoden- oder ein Multimoden-Signal sein. Ein Monomoden-Signal umfasst einen einzelnen Lichtstrahl oder ein einzelnes Signal als Träger von Informationen.
Monomoden-Träger werden typischerweise zum Übertragen von Daten über weite Entfernungen verwendet. Multimoden-Signale umfassen mehr als einen Lichtstrahl oder Signal, wobei die jeweiligen Signale mit unterschiedlichen Reflexionswinkeln in Bezug auf die Lichtleitfaser gesendet werden. Multimoden-Träger werden typischerweise zum Übertragen von Daten über kurze Entfernungen verwendet, da die Signale dazu tendieren, sich über längere Längen auszubreiten.
Unter der Referenznummer 1030 wird das empfangene Signal durch die mit Löchern versehene Faser in Richtung zu dem reflektierenden Fluid geleitet. Das optische Signal wird typischerweise bei einem Einfallswinkel (beispielsweise Akzeptanzwinkel oder numerische Apertur, die der Sinus des Akzeptanzwinkels ist) durch die mit Löchern versehene Faser zu dem Kern der mit Löchern versehenen Faser so ausgebreitet, dass totale interne Reflexion auftreten kann. Das Übertragen des optischen Signals bei einem solchen Winkel gewährleistet eine optische Übertragung mit wenig Verlust. Wenn das Signal auf die Oberfläche des reflektierenden Fluids aufgetroffen ist, wird das optische Signal zurück in Richtung zu der optischen Schnittstellenanschluss reflektiert. Unter 1040 kann das verzögerte optische Signal zurück in die optische Übertragungsleitung geführt werden. Die ausgeübte Verzögerung beträgt im Wesentlichen das Zweifache des Pfades von der optischen Eingangsschnittstelle zu der Oberfläche des reflektierenden Fluids, was der Entfernung, die durch das optische Signal zurückgelegt wurde, entspricht.
11 illustriert eine Umgebung 1100, die die neuartigen Aspekte der vorliegenden Erfindung verwenden kann. Die Umgebung 1100 umfasst einen Sender 1110, der als ein HF-Emitter-Ziel innerhalb eines Empfangsgebietes verwendet werden kann. Die Umgebung 1100 umfasst darüber hinaus einen ersten Empfänger 1120 und einen zweiten Empfänger 1130 zum Aufnehmen der durch das HF-Emitter-Ziel zugeführten Signale.
Wie dies dargestellt ist, wird ein erstes Signal („Signal 1") 1140 zu dem ersten Empfänger 1120 gesendet. Nach dem Eintreffen in dem ersten Empfänger 1120, wird das Signal 1 1140 zu dem zweiten Empfänger 1130 gesendet. Hierbei ist zu beachten, dass das Signal 1 1140 vor dem Senden zu dem zweiten Empfänger 1130 verarbeitet werden kann. In dem Beispiel ist der Pfad des Signals 1 1140 länger als der Pfad des zweiten Signals („Signal 2") 1150, welches seriell und/oder gleichzeitig von dem Sender 1110 zu dem zweiten Empfänger 1130 gesendet wird. In Anwendungen, in denen es wünschenswert ist, dass sowohl das eine als auch das andere Signal in dem zweiten Empfänger 1150 zum im Wesentlichen selben Zeitpunkt eintreffen, oder dass eine Variation der Signale (einschließlich einer Kombination daraus) in einer Erdungsstation zum im Wesentlichen selben Zeitpunkt eintreffen, kann die hierin beschriebene kontinuierlich veränderliche Verzögerungsleitung auf das verzögerte Signal 2 1150 angewendet werden.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die kontinuierlich veränderliche Verzögerungsleitung in dem Sender 1110 verwendet werden und auf geeignete Weise konfiguriert werden, um beispielsweise die Bedingungen für das folgende Signal zu erfüllen: Signal 1(t) + Signal 2(t + τ) = 2 × Signal 2(t), wobei t Zeit ist (beispielsweise in Sekunden, Minuten, Stunden, und so weiter ausgedrückt), und τ eine Verzögerung ist. Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die kontinuierlich veränderliche Verzögerungsleitung alternativ oder zusätzlich dazu in dem ersten Empfänger 1120 und/oder dem zweiten Empfänger 1130 verwendet werden.
Wenn die kontinuierlich veränderliche Verzögerungsleitung in dem Sender 1110 verwendet werden kann, kann ein HF-Signal in ein optisches Signal umgewandelt werden, oder es kann ein optisches Signal von einem optischen Sender erzeugt werden. Im Allgemeinen können optische Sender in zwei Gruppen klassifiziert werden – in lichtemittierende Dioden (LEDs) und Laser. LEDs werden eher allgemein in Anwendungen mit kürzeren Entfernungen eingesetzt und sind weniger kostenaufwändig und liefern effiziente Lösungen. Wenn eine hohe Leistung über ausgedehnte Entfernungen erforderlich ist, werden typischerweise Laser verwendet. Laser liefern kohärentes Licht und die Fähigkeit, eine große Menge an Lichtenergie zu erzeugen. Die Leistung wird typischerweise in der Größe von dBm ausgedrückt, wobei Multimoden-Sender allgemein Signale mit einer Leistung von ungefähr –15 dBm und Monomoden-Sender einen breiten Leistungsbereich verwenden, je nach der jeweiligen Anwendung.
Typen von optischen Sendern können ebenfalls in Multimoden-Sender und Monomoden-Sender klassifiziert werden. Multimoden-Sender werden im Allgemeinen mit dickerem Kabel (beispielsweise 62,5/125 μm) verwendet und emittieren mehrere Strahlen oder „Moden" von Licht in die Faser. Die jeweiligen Strahlen treten bei unterschiedlichen Winkeln in die Faser ein, und weisen als solche unterschiedliche Pfade durch das Kabel auf. Dies führt dazu, dass das Licht zu sich leicht voneinander unterscheidenden Zeitpunkten in dem Empfänger eintrifft. Dieser Unterschied bei den Zeitpunkten des Eintreffens wird als modale Dispersion bezeichnet und verursacht eine Verschlechterung des Signals. Monomoden-Sender werden mit sehr dünnem Kabel (beispielsweise 8/125 μm) verwendet und emittieren Licht in einem einzigen Strahl. Da lediglich ein Modus vorhanden ist, trifft das Licht zum selben Zeitpunkt in dem Empfänger ein, wodurch modale Dispersion eliminiert wird.
Nach der Übertragung kann das optische Signal durch einen optischen Empfänger empfangen werden. Im Allgemeinen werden die optischen Empfänger auf geeignete Weise zum effizienten Empfangen ausgewählt, indem die Wellenlänge und der Modus des gesendeten optischen Signals berücksichtigt werden. Wie dies bekannt ist, gewährt das Herstellen von Übereinstimmung der Signalwellenlänge mit dem Modus eine maximale Leistungsübertragung. Darüber hinaus wird auch die Senderempfindlichkeit berücksichtigt. Empfindlichkeit ist das Gegenstück zu Leistung bei Sendern, und es ist ein Maß dahingehend, wie viel Licht erforderlich ist, um die Daten in einem Lichtstrom genau zu erfassen und zu dekodieren. Herkömmlicherweise, was ähnlich wie im Fall der Leistung ist, wird die Empfindlichkeit in dBm als eine negative Zahl ausgedrückt, wobei gilt, dass je kleiner die Zahl (umso negativer die Zahl) ist, desto besser ist der Empfänger. Typische Werte liegen im Bereich von –30 dBm bis –40 dBm.
Die Empfängerempfindlichkeit und die Senderleistung werden allgemein verwendet, um das zur Verfügung stehende Potential optischer Leistung zu berechnen, was folgendermaßen ausgedrückt werden kann: Leistungspotential = Senderleistung – Empfängerempfindlichkeit. So könnte beispielsweise das Leistungspotential für eine typische Multimoden-Anwendung Folgendes betragen: 15 dBm = –15 dBm – (–30 dBm). Das Potential der optischen Leistung sollte größer sein als alle der Verluste wie Abschwächung, Verluste aufgrund von Spleißen und Steckverbindern, und so weiter. Geeignete Ausführungen von Steckverbindern umfassen SC-Steckverbinder (vor kurzem standardisiert durch ANSI TIA/EIA-568A), ST-Steckverbinder und MIC-(duplexe) Steckverbinder. MIC-Steckverbinder sind physikalisch größer als SC-Steckverbinder, und sie werden eher mit FDDI verwendet.
Anschließend kann das optische Signal durch die kontinuierlich veränderliche Verzögerungsleitung geleitet werden, wobei das Signal, wie dies voranstehend beschrieben wurde, auf geeignete Weise verzögert werden kann. Anschließend kann je nach Übertragung das verzögerte optische Signal gesendet werden, oder das Signal kann in ein HF-Signal umgewandelt und gesendet werden. Es sollte hierbei beachtet werden, dass Verfahren, die den voranstehend beschriebenen ähnlich sind, ebenfalls bei dem ersten und dem zweiten Empfänger 1120, 1130 angewendet werden können. So können die Empfänger 1120, 1130 beispielsweise ein HF-Signal empfangen, das Signal in ein optisches Signal umwandeln, das Signal zu einer kontinuierlich veränderlichen Verzögerungsleitung leiten, das verzögerte optische Signal in ein HF-Signal umwandeln und das HF-Signal senden. In einem weiteren Fall können die Empfänger 1120, 1130 ein optisches Signal empfangen, wobei die Konverter nicht verwendet werden.
12 illustriert ein Ablaufdiagramm zum Ausüben einer Verzögerung mit einer kontinuierlich veränderlichen Verzögerungsleitung in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Obgleich im Sinne einer einfacheren Erklärung die Vorgehensweise als eine Reihe von Handlungen dargestellt und beschrieben werden können, sollte beachtet werden und offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Reihenfolge der Handlungen beschränkt ist, da einige Handlungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung auch in anderen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Handlungen im Vergleich zu den hierin dargestellten und beschriebenen durchgeführt können. So wird es den Personen mit der gewöhnlichen Erfahrung auf dem Gebiet der Technik beispielsweise offensichtlich und verständlich sein, dass eine Vorgehensweise alternativ dazu als eine Reihe von untereinander in Beziehung stehenden Zuständen oder Ereignissen dargestellt werden kann, wie beispielsweise in einem Zustandsdiagramm. Darüber hinaus müssen nicht notwendigerweise alle dargestellten Handlungen zum Implementieren einer Vorgehensweise in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erforderlich sein.
In Bezug auf die Referenznummer 1210 wartet das System auf die Ankunft eines Signals. Zum Erfassen eines Signals können verschiedene Verfahren angewendet werden. So kann beispielsweise, wie dies auch dargestellt ist, ein Polling-Verfahren angewendet werden, bei dem das System in regelmäßigen Zeitabständen einen Puffer oder einen Register prüft, um zu bestimmen, ob ein Signal oder Informationen, die ein Signal an zeigen, angekommen ist/sind. Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System einen Leerlauf-Zustand solange beibehalten, bis eine Anforderung oder ein anderes Signal das System aktiviert und das System darüber benachrichtigt, dass ein Signal angekommen ist, oder in Kürze ankommen wird. Entsprechend weiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung können zusätzliche Komponenten verwendet werden, die eingehende Signale einteilen, und die das System darüber benachrichtigen, dass ein Signal eingegangen ist.
Unter 1220 wird eine Bestimmung dahingehend gemacht, ob die aktuelle Konfiguration der kontinuierlich veränderlichen Verzögerungsleitung für das empfangene Signal geeignet ist, oder ob die Verzögerung erhöht werden sollte. Wenn bestimmt wird, dass die Verzögerung erhöht werden sollte, wird bei 1230 eine segmentierte Aktorenvorrichtung zum Erhöhen der Verzögerung konfiguriert. Die Konfiguration kann automatisch und/oder manuell durchgeführt werden. Automatische Verfahren können Intelligenz (beispielsweise künstliche Intelligenz oder AI) umfassen, die Entscheidungen beispielweise auf Basis von historischen Ereignissen, Statistiken, vorab gespeicherten Parametern und erzeugten Werten liefern. Zusätzlich dazu kann die Intelligenz mit einem Menschen oder einem Roboter interagieren, um zusätzliche Informationen zu erhalten.
Manuelle Verfahren können die Interaktion mit einer Schnittstelle, wie beispielsweise einer Benutzerschnittstelle (UI, user interface), einer Grafikbenutzerschnittstelle (GUI, graphical user interface) oder einer Befehlsleitungsschnittstelle umfassen. Die Benutzerschnittstelle UI und/oder die Grafikbenutzerschnittstelle GUI können zum Darstellen von Fragen und Informationen und zum Erhalten von Informationen von dem Benutzer verwendet werden. So kann die GUI beispielsweise bekannten Text und/oder Grafik, die Bereiche darstellen, umfassen, wie beispielsweise Dialogboxen, statische Steuerungen, Drop-Down-Menüs, Listenboxen, Pop-up-Menüs und Grafikboxen. So können die darstellenden Bereiche beispielsweise vertikale und/oder horizontale Rollleisten zum Ermöglichen der Navigation durch die Voranstehenden sowie Toolbar-Schaltflächen zum Bestimmen enthalten, ob ein Bereich angesehen werden kann. Der Benutzer kann mit den darstellenden Bereichen interagieren, um Informationen über verschiedene Vorrichtungen, wie beispielsweise einer Maus, einem Rollerball, einem Keypad, einer Tastatur, einem Pen und/oder Sprachaktivierung auszuwählen und bereitzustellen.
Die Eingabebereiche, die zum Erhalten von Informationen verwendet werden, können ähnliche Mechanismen (beispielsweise Dialogboxen, und so weiter) verwenden, und sie stellen zusätzlich dazu Einrichtungen wie beispielsweise Editiersteuerungen, Comboboxen, Funk-Schaltflächen, Auswahlfelder und Drucktasten bereit, wobei der Benutzer die verschiedenen Eingabegeräte (beispielsweise die Maus, den Rollerball, das Keypad, die Tastatur, den Pen und/oder die Sprachaktivierungen) in Verbindung mit dem Mechanismus und den Einrichtungen verwenden kann. So kann der Benutzer beispielsweise einen Ort (beispielsweise den Pfad) innerhalb eines Speichermediums/von Speichermedien bereitstellen, indem der Pfad in eine Editiersteuerung eingegeben wird und/oder ein mit dem gültigen Pfad assoziiertes Auswahlfeld hervorgehoben wird. Typischerweise wird ein Mechanismus wie beispielsweise eine Drucktaste nach dem Eingeben von Informationen, zum Initiieren der Übertragung von Informationen verwendet. Es sollte hierbei jedoch beachtet werden, dass die Erfindung dahingehend nicht beschränkt ist. So kann das alleinige Hervorheben des Auswahlfeldes beispielsweise die Informationsübertragung initiieren.
Die Befehlsleitungsschnittstelle kann ebenfalls zum Darstellen und Erhalten von Informationen verwendet werden. So kann die Befehlsleitungsschnittstelle beispielsweise von dem Benutzer (beispielsweise über eine Textnachricht auf einer Anzeige und einem Audioton) Informationen anfordern, indem eine Textnachricht bereitgestellt wird. Der Benutzer kann anschließend geeignete Informationen bereitstellen, so wie einen alphanumerischen Eingang, die einer Option entsprechen, die in der Schnittstellenaufforderung gegeben wird oder eine Antwort auf eine Frage, die in der Aufforderung gestellt wurde. Hierbei sollte beachtet werden, dass die Befehlsleitungsschnittstelle in Verbindung mit einer Grafikbenutzerschnittstelle GUI und/oder einer Anwendungsprogrammierschnittstelle API verwendet werden kann. Zusätzlich dazu kann die Befehlsleitungsschnittstelle in Verbindung mit Hardware (beispielsweise Videokarten) und/oder Anzeigen (beispielsweise schwarz-weiß, und einem verbesserten Grafikadapter EGA) mit beschränkter Grafikunterstützung, und/oder Kommunikationskanälen mit geringer Bandbreite verwendet werden.
Nach der Konfiguration der Verzögerungsleitung kann die segmentierte Aktorenvorrichtung aktiviert werden, um die Verzögerung zu ändern. Wie dies hierin beschrieben wird, umfasst die kontinuierliche veränderliche Verzögerungsleitung typischerweise eine Komponente einer mit Löchern versehenen Faser, nahe bei der segmentierten Aktorenvorrichtung. Die segmentierte Aktorenvorrichtung kann zum Ausbreiten des reflektierenden Fluids von einem Vorratsbehälter mit einem reflektierenden Fluid durch eine mit Löchern versehene Faser verwendet werden, um eine effektive Länge einer mit Löchern versehenen Faser einzustellen, die der gewünschten Verzögerung entspricht. In dem Beispiel des Gegenstands wurde unter 1220 bestimmt, dass die Verzögerung erhöht werden sollte, oder dass die Position des reflektierenden Fluids von seiner aktuellen Position zu einer Position bewegt werden sollte, die näher bei dem Vorratsbehälter mit einem reflektierenden Fluid liegt.
Wenn unter 1220 bestimmt wird, dass die Verzögerung nicht erhöht werden sollte, wird anschließend unter 1240a eine Bestimmung dahingehend gemacht, ob die Verzögerung verringert werden sollte. Wenn bestimmt wird, dass die Verzögerung verringert werden sollte, wird anschließend unter 1250 die segmentierte Aktorenvorrichtung konfiguriert, um die Verzögerung zu verringern. Ähnlich dem Konfigurieren der segmentierten Aktorenvorrichtung zum Vergrößern der Verzögerung kann ein automatisches und/oder manuelles Verfahren angewendet werden. Die segmentierte Aktorenvorrichtung kann anschließend zum Bewegen des Fluids in der mit Löchern versehenen Faser zum Einstellen der Verzögerung aktiviert werden.
Wenn unter 1240 bestimmt wird, dass die aktuelle Verzögerung verwendet werden kann (beispielsweise sollte die Verzögerung weder erhöht noch verringert werden), wird die segmentierte Aktorenvorrichtung nicht aktiviert. Nachdem die Verzögerung auf geeignete Weise eingestellt wurde, indem die Verzögerung unter 1230 vergrößert wurde, die Verzögerung unter 1250 verringert wurde, oder die Verzögerung unter 1240 beibehalten wurde, kann anschließend unter 1260 das empfangene Signal durch die mit Löchern versehene Faser der kontinuierlich veränderlichen Verzögerungsleitung geleitet werden. Wie dies voranstehend beschrieben wurde, durchläuft das Signal die mit Löchern versehene Faser und wird von der Oberfläche des Fluids zurück zu dem Eingang reflektiert, wobei die ausgeübte Verzögerung der Länge der mit Löchern versehenen Faser entspricht, die durch das optische Signal durchlaufen wurde. Das verzögerte Signal kann anschließend für die weitere Verarbeitung, Leitung (Routing) oder Übertragung geleitet werden.
In der hierin in dieser Anmeldung verwendeten Weise bezeichnen die Begriffe „Komponente" und „System" beabsichtigterweise eine Einrichtung für Signalverarbeitung/-kommunikation, entweder als Hardware, als eine Kombination aus Hardware und Software, als Software oder als Software in Ausführung. So können eine Komponente und ein System beispielsweise eine integrierte Schaltung als integraler Bestandteil eines Signalprozessors, ein Signalprozessor, eine Zusammenschaltung, ein Client/Host, eine Moduliereinrichtung, ein Thread (gekettetes Programm) einer Ausführung, ein Programm und/oder ein Computer sein. Im Sinne eines Beispiels können sowohl der Signalverarbeitungsalgorithmus, der auf einem Signalverarbeitungschip läuft und der Signalverarbeitungschip eine Komponente sein. Zusätzlich dazu können eine oder mehrere Komponenten in einem Prozess und/oder einem geketteten Programm (Thread) einer Ausführung installiert sein, und eine Komponente kann auf einem Computer lokalisiert sein und/oder zwischen zwei oder mehreren Computern verteilt sein.
Voranstehend wurden Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es ist natürlich nicht möglich, jede vorstellbare Kombination von Komponenten oder Vorgehensweisen zum Zwecke der Beschreibung der vorliegenden Erfindung zu beschreiben, jedoch wird es einer Person mit der gewöhnlichen Erfahrung auf dem Gebiet der Technik offensichtlich sein, dass weitere Kombinationen und Änderungen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Dementsprechend umfasst die vorliegende Erfindung beabsichtigterweise alle solche Änderungen, Modifizierungen und Variationen, die in den Umfang der angehängten Ansprüche fällt. Darüber hinaus wird, in dem Maße, in dem der Begriff „enthält" entweder in der ausführlichen Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet wird, solch ein Begriff beabsichtigerweise in einem umfassenden Sinn, ähnlich wie bei dem Begriff „umfassen" verwendet, da der Begriff „umfassen" interpretiert wird, wenn er als ein Übergangswort in einem Anspruch verwendet wird.

Claims

System, das ein Signal verzögert, wobei es umfasst: eine Hohllichtleitfaser, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren umfasst: einen Vorratsbehälter mit einem reflektierenden Fluid, wobei die Lichtleitfaser funktionell mit dem Vorratsbehälter gekoppelt ist; und eine Bewegungseinrichtung, die kontinuierlich Bewegung des reflektierenden Fluids in einem Kern der Lichtleitfaser ermöglicht, um die Position der Oberfläche des reflektierenden Fluids in dem Kern und damit die effektive Länge der Lichtleitfaser für ein optisches Signal zu regulieren.
System nach Anspruch 1, das des Weiteren eine erste und eine zweite Platte sowie einen Haltering umfasst, die den Vorratsbehälter und die Lichtleitfaser umgeben, um den Vorratsbehälter nahe an der Faser zu halten.
System nach Anspruch 1, wobei die Lichtleitfaser so konstruiert ist, dass sie ein optisches Monomodensignal oder ein optisches Multimodensignal aufnimmt.
System nach Anspruch 1, wobei die Lichtleitfaser eine Photonenkristall-Ummantelung umfasst, die eine Vielzahl von Luftlöchern umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei der Kern ein optisches Übertragungsmedium umfasst, das Luft, ein Vakuum oder ein Fluid umfasst, das mit dem reflektierenden Fluid nicht mischbar ist.
System nach Anspruch 1, das des Weiteren einen Überlaufbehälter umfasst, der auf die Lichtleitfaser einwirkt, um wenigstens einen Verlust von reflektierendem Fluid oder eine Verunreinigung des reflektierenden Fluids abzuschwächen.
System nach Anspruch 1, wobei die Bewegungseinrichtung wenigstens einen Druck- oder einen Temperaturmechanismus verwendet, um den Strom von reflektierendem Fluid in der Lichtleitfaser zu ermöglichen.
System nach Anspruch 7, wobei der Druckmechanismus eine segmentierte piezoelektrische Vorrichtung umfasst, die eine Vielzahl von Aktoren enthält.
System nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Aktoren wechselweise aktiviert werden, um das reflektierende Fluid in der Lichtleitfaser kontinuierlich zu verändern.
System nach Anspruch 1, das zu einer kontinuierlich veränderlichen Verzögerungsleitungsvorrichtung zusammengesetzt ist, die 6 cm mal 1 cm groß ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Lichtleitfaser einen hohlen Kern mit einem Durchmesser von 8 μm, sechs Löcher mit einem Durchmesser von 32 μm und eine Ummantelung mit einem Durchmesser von 125 μm umfasst.
System nach Anspruch 1, das des Weiteren eine Einrichtung zum Definieren einer auf das optische Signal auszuübenden Verzögerung umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei das reflektierende Fluid so ausgewählt wird, dass eine Brechungsindex-Fehlanpassung zwischen einem optischen Medium in der Lichtleitfaser und dem reflektierenden Fluid erreicht wird, um wenigstens geringen Verlust oder Wellenlängen-Bandbegrenzung zu erzeugen.
System nach Anspruch 1, das des Weiteren einen Signalwandler zum Umwandeln eines Hochfrequenz (HF)-Signals in das optische Signal umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei die Lichtleitfaser ein einer Spiralform ausgeführt ist und ein Ende der Spirale auf den Vorratsbehälter des reflektierenden Fluids einwirkt und das andere Ende auf einen Signaleingangsanschluss einwirkt.
Verfahren zum Verzögern eines Signals, das umfasst. Leiten eines optischen Signals durch eine hohe Lichtleitfaser, wobei das optische Signal die Lichtleitfaser durchläuft, bis es an einer reflektierenden Oberfläche in einem Kern der Lichtleitfaser reflektiert wird, und dann die Lichtleitfaser rückwärts durchläuft; gekennzeichnet durch, Regulieren einer effektiven Länge der Lichtleitfaser für das optische Signal durch kontinuierliches Bewegen der reflektierenden Oberfläche in dem Kern, wobei die reflektierende Oberfläche die Oberfläche eines reflektierenden Fluids ist, das in einem Vorratsbehälter enthalten ist und die Lichtleitfaser funktionell mit dem Vorratsbehälter gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die effektive Länge der Lichtleitfaser einen Kern aus Luft, aus Vakuum oder nichtmischbarem Fluid umfasst und eine Druckvorrichtung eingesetzt wird, um die reflektierende Oberfläche in der Lichtleitfaser kontinuierlich so zu positionieren, dass die effektive Länge der Lichtleitfaser definiert wird, wobei die effektive Länge eine gewünschte Verzögerung anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Lichtleitfaser so aufgebaut ist, dass sie ein optisches Monomodensignal oder ein optisches Multimodensignal aufnimmt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Lichtleitfaser einen inneren Kern und eine äußere Ummantelung umfasst, die Ummantelung eine Vielzahl von Luftlöchern umfasst, der innere Kern einen Durchmesser von 8 μm hat, die äußere Ummantelung einen Durchmesser von 125 μm hat und die Vielzahl von Luftlöchern einen Durchmesser von 32 μm haben.
Verfahren nach Anspruch 16, das des Weiteren einen Überlaufbehälter verwendet, der über die Lichtleitfaser auf einen Behälter des reflektierenden Fluids einwirkt, um wenigstens einen Verlust an reflektierendem Fluid oder eine Verunreinigung des reflektierenden Fluids abzuschwächen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Druckvorrichtung eine segmentierte piezoelektrische Komponente umfasst, die eine Vielzahl von Aktoren enthält.
Verfahren nach Anspruch 16, das des Weiteren eine Temperaturvorrichtung umfasst, die Positionieren der reflektierenden Oberfläche ermöglicht.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Vielzahl von Aktoren wechselweise aktiviert werden, um die reflektierende Oberfläche in dem Kern kontinuierlich zu verändern.
Verfahren nach Anspruch 16, das des Weiteren den Schritt des Definierens einer auf das optische Signal auszuübenden Verzögerung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das reflektierende Fluid so ausgewählt wird, dass eine Brechungsindex-Fehlanpassung zwischen dem Medium innerhalb der effektiven Länge der Lichtleitfaser und dem reflektierenden Fluid erreicht wird, um niedrigen Verlust und/oder Wellenlängen-Bandbegrenzung zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 16, das des Weiteren den Schritt des Umwandelns eines Hochfrequenz (HF)-Signals in ein optisches Signal umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Lichtleitfaser in einer Spiralform ausgeführt ist und ein Ende der Spirale auf den Vorratsbehälter des reflektierenden Fluids einwirkt und das andere Ende auf einen Signaleingangsanschluss einwirkt.