DK168932B1 - Fremgangsmåde ved optisk telekommunikationsoverføring - Google Patents

Description

DK 168932 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde ved optisk telekommunikationsoverføring ifølge indledningen til krav 1.

Fra den optiske måleteknik er princippet for hetero-dynmodtagelse med en laser bekendt.

5 I tidsskriftet "ELECTRONICS DESIGN", bind 15, nr.

12, juni 1967, side 104 er omtalt en optisk superheterodyn-modtager til modtagelse af amplitudemodulerede signaler, hvor overføringsbanen dannes af atmosfæren. Modtageren indeholder en laser, hvis udgangsstråle deles i to dele. Den 10 ene del, som danner lokallaserbølgen, underkastes en frekvensforskydning, mens den anden del, som danner bærebølgen, går gennem den atmosfæriske overføringsbane. Bærebølgen reflekteres fra en fjerntstående retroreflektor og fanges ved hjælp af en optik i modtageren. Ved passagen gennem 15 luften ændres amplituden i den reflekterede bærebølge. Ved hjælp af et optisk system bliver lokallaserbølgen og den reflekterede bærebølge blandet efter en optisk heterodyn-fremgangsmåde. En fotodetektor tilvejebringer differensfrekvensen (mellemsekvensen), som overføres til videre behand-20 ling i elektroniske kredsløb.

Denne indretning er en optisk modtager, som arbejder efter superheterodynfremgangsmåden i tilknytning til kendte radiomodtagere. På ugunstig vis finder der ikke nogen overlagt amplitudemodulation sted af den overførte bærebølge, 25 således at det kun drejer sig om et apparat til måleteknisk registrering af atmosfæriske forstyrrelser, eftersom amplitudeændringen af den overførende stråle foregår ved atmosfærens påvirkning.

Endvidere er den i fig. 2 i nævnte publikation viste 30 optiske opbygning overordentlig kompliceret og lider af justeringsproblemer, således at det er vanskeligt at anvende den inden for telekommunikationsteknikken.

I øvrigt er princippet med en heterodynmodtager med kun en laser kendt inden for den optiske måleteknik.

35 Dette måleprincip er omtalt bl.a. i "Electronics

Letters", bind 16, 1980, side 630-631, og i IEEE Journ. of DK 168932 Bl 2

Quantum Electronics, bind 22, 1986, side 2070-2074. Som mål søges altid målingen af den spektrale energitæthed i laserfasestøj en. Det kendte målesystem opbygges altid i en lokalitet, eksempelvis i et laboratorium.

5 Derimod er det ikke egnet til overføring af modulerede optiske signaler mellem to indbyrdes rumligt adskilte lokaliteter.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en fremgangsmåde for optisk telekommunikations-10 overføring af den indledningsvis nævnte art, specielt for bredbåndet overføring, som er ufølsom for ydre forstyrrelser og arbejder med et minimum af komponenter.

Det angivne formål opnås med en fremgangsmåde af den indledningsvis omhandlede art, som ifølge opfindelsen er 15 ejendommelig ved de i krav l's kendetegnende del angivne foranstaltninger.

Ifølge opfindelsen dannes overføringsbanen ved hjælp af en monomodefiber, hvorigennem den første del af laserstrålen, bæredelen, går i begge retninger. Herved bliver 20 bæredelen på sendesiden forsynet med informationssignalet ved hjælp af en reflektionsmodulator. På modtagersiden foregår frekvensforskydningen af lokallaserbølgen ved hjælp af en reflektionsforskydningsenhed.

Særligt fordelagtigt er det, at senderen ved anven-25 delse af en reflektionsmodulator kun består af denne. Et indkoblingselement eller et udkoblingselement henholdsvis en stråledeler er således ikke nødvendig. Også på modtagersiden bliver ved anvendelsen af en reflektionsforskydnings-enhed tilvejebragt en væsentlig forenkling i forhold til 30 tidligere kendte modtagere, eftersom lokallaserbølgen og bærebølgen blandes i samme koblingselement, i hvilket også der foregår en opdeling af den på modtagersiden tilvejebragte laser i en første og en anden del, dvs. bærebølgen og lokallaserbølgen .

35 Fordelagtige videre udformninger af opfindelsen er beskrevet i underkravene.

DK 168932 B1 3

De ved opfindelsen tilvejebragte fordele er især, at raodtagerfølsomheden ved blandingen af et stærkt signal (lokallaser) med et svagt fra overføringsstrækningen kommende moduleret signal forøges i forhold til følsomheden ved dirék-5 te modtagning, at der på sendesiden kun anvendes passive optiske byggeelementer, at der kun anvendes én laser og at frekvensreguleringen af lokallaseren som følge af mellemfrekvensspændingstilbagekobling bortfalder, eftersom en tilvejebragt laserfrekvensdrift optræder samtidigt begge 10 veje, idet den kun er forskudt tidsmæssigt med signalløbetiden gennem monomodefiberen. Eftersom en sådan frekvensdrift hovedsageligt har termiske årsager er den ved en god temperaturstabiliseret laser langsom, således at løbetidsforskellen ikke virker forstyrrende.

15 Det er yderligere fordelagtigt, at en frekvensmæssig afstemning af forskellige lasere ikke er nødvendig, og at indstillingen af mellemfrekvensen ikke skal tilvejebringes over laseren, som reagerer meget frekvensfølsomt på strøm-og temperaturændringer, men tilvejebringes ved en passiv 20 frekvensforskydningsenhed. Herved bortfalder den kritiske indstilling af laserarbejdspunktet.

Herudover er alle de systemtekniske variationsmuligheder, som er tilvejebragt ved heterodynsystemet, også til stede her. Især er der ingen indskrænkninger for modulations-25 fremgangsmåden i relation til om den er analog eller digital.

I stedet for en polarisationsstyreenhed kan der også foretages polarisationsmultibelmodtagning. Optiske forstærkere kan indsættes på dertil egnede steder i anlægget, og optisk frekvensmultipleksdrift er også mulig. Den ved opfindelsen 30 tilvejebragte fremgangsmåde kan med fordel bl.a. anvendes til bredbåndsoverføring indenfor abonnent forbindelsesområdet.

I tilknytning hertil er forbindelseslængden mellem centralen og abonnenten kort (maksimal 10 km) , og antallet af de forventede anvendelsestilfælde er meget højt. Derfor må sådanne 35 systemer være billige og simple, hvilket er sikret med det foreliggende system i sammenligning med de kendte, med glas- DK 168932 B1 4 fiberforbindelser tilvejebragte heterodynsystemer med to lasere.

Ved at anvende en monomodefiber opnås en høj grad af forstyrrelsesfrihed, samt en ringe dæmpning, således at 5 overføringstrækningen, som skal gennemløbes to gange af bærebølgedelen, uden brug af mellemliggende forstærker kan være tilstrækkelig stor.

En eksempelvis udførelsesform af opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, på 10 hvilken: fig. 1 er et blokdiagram af et optisk overføringsanlæg med heterodynmodtagning under anvendelse af kun én laser og tre optokoblere, fig. 2 er et blokdiagram af et optisk overføringsanlæg 15 med heterodynmodtagning under anvendelse af kun én laser og kun én optokobler.

I fig. 1 er blokdiagrammet for et optisk overføringsanlæg med heterodynmodtagning under anvendelse af kun én laser L og tre optokoblere KS, KE, KP vist.

20 Laseren L udsender en umoduleret optisk bærebølge med en båndbredde < 10 MHz. Denne bærebølge løber gennem en første optisk ensrettet ledning EWL1, hvilket forhindrer laserfrekvens- og laserfasefluktuationer som følge af reflekterede dele af strålingen. Den umodulerede optiske bærebølge 25 indføres i indgangen 1 på optokobleren KE, som er placeret på modtagesiden, idet kobleren KE i retning mod sendesiden virker som forgreningsled, og bærebølgen opdeles på udgangene 3 og 4. Den del af bærebølgen, som forlader kobleren KE på udgangen 4, er lokallaserbølgen LL, medens den del af bære-30 bølgen, som træder ud ved udgangen 3, overføres til sendesiden gennem monomodefiberen EMF. Her finder - modsvarende frekvensforskydningen i forgreningen på modtagesiden på udgangen 4 på kobleren KE - derefter den optiske frekvensforskydning med Af i frekvensforskydningsenheden FV sted 35 tillige med modulationen af bærebølgen med informationssignalet i modulatoren MOD.

DK 168932 B1 5

Den anden ensrettede ledning EWL2 på sendesiden er nødvendig i det tilfælde, at de i begge retninger gennem modulatoren MOD og frekvensforskydningsenheden FV løbende dele af bærebølgen indbyrdes tilvejebringer forstyrrelse.

5 Den på udgangen af den anden ensrettede ledning EWL2 med informationssignalet modulerede og frekvensforskudte bærebølge overføres over kobleren KS til monomodefiberen EMF og løber i retning mod modtagesiden.

Her overføres i kobleren KE det modulerede optiske 10 signal fra udgang 3 til indgang 2, hvorefter det over en polarisationsstyreenhed PR, hvori polarisationstilstandén af det modulerede optiske signal tilpasses til lokallaser-bølgen LL, i kobleren KP føres sammen med lokallaserbølgen LL, hvis effekt kan indstilles i et optisk dæmpningsled D 15 til den optimale modtagefølsomhed. Herefter følger blanding og frembringelse af mellemfrekvens, som ved kendte løsningsforslag til andre heterodynanlæg i en fotodiode PD. Et herefter følgende mellemfrekvensfilter ZF skal være indstillet til midterfrekvensen Af, således at mellemfrekvenssignalet 20 i vidt omfang overføres uforvrænget til demodulationstrinet.

Fig. 2 er et blokdiagram af et optisk overføringsanlæg med heterodynmodtagning, hvori kun en laser L og en kobler K er nødvendig.

I modsætning til den i fig. 1 viste eksempelvise 25 udførelsesform af opfindelsen anvendes i den foreliggende eksempelvise udførelsesform kun en kobler K med 4 porte. Komponenterne frekvensforskydningsenheden FV og modulatoren MOD er udformet som reflekterende komponenter, dvs. som reflektionsfrekvensforskydningsenhed RFV og reflektionsmodu-30 lator RMOD, dvs. at indgangs- og udgangssignaler anvender den samme port, dog i forskellige retninger.

Laseren L, den ensrettede ledning EWL, det optiske dæmpningsled D, polarisationsstyreenheden PR, fotodioden PD og mellemfrekvensfilteret ZF virker på samme måde, som i 3 5 den i fig. 1 viste eksempelvise udførelsesform. Den umodule-rede optiske bærebølge opdeles i kobleren K. Det på port 4 DK 168932 B1 6 optrædende optiske signal overføres over polarisationsstyringsorganet PR og det optiske dæmpningsled- D til reflek-tionsfrekvensforskydningsenheden RFV, og forskydes i sin optiske frekvens med størrelsen Åf. Dette optiske signal 5 overføres som lokallaserbølge LL til kobleren K igen på port 4 og træder ud ved port 2. Den på port 1 udtrædende del blokeres ved den ensrettede ledning EWL. Det på port 3 på kobleren K udtrædende optiske signal overføres ved overføringsstrækningen EMF i retning mod sendesiden, hvor det i 10 reflektionsmodulatoren RMOD moduleres med informationssignalet og i denne form på ny gennemløber overføringsstræknih-gen EMF, dog nu den modsatte retning, for at træde ind gennem porten 3 på kobleren K og over porten 2 på kobleren K sammen med den frekvensforskudte lokallaserbølge LL for at blive 15 blandet ved fotodioden PD. Den videre bearbejdning følger det i tilknytning til den eksempelvise udførelsesform i fig. 1 forklarede.

Claims (6)

1. Fremgangsmåde til optisk telekommunikationsoverføring, især til bredbåndet overføring mellem rumligt indbyrdes adskilte sende- og modtagerorganer, hvor en umoduleret 5 optisk bærebølge fra en på modtagesiden tilvejebragt laser (L) opdeles i to dele ved hjælp af en første fiberoptisk kobler (K), som er placeret på modtagesiden, idet den første del danner en bærebølgedel, som tilføres en overføringsstrækning (EMF), og den anden del danner en lokallaserbølge 10 (LL), som frekvens forskydes med størrelsen Af, og som blandes med den over overføringsstrækningen (EMF) fra senderen tilbagekommende og med et informationssignal modulerede bærébøl-gedel ifølge det optiske heterodynprincip, hvorved der tilvejebringes en mellemfrekvens, kendetegnet ved, 15 at der som overføringsstrækning anvendes en monomodefiber (EMF), som bærebølgedelen går igennem i begge retninger, at bærebølgedelen moduleres på sendesiden ved hjælp af en re-flektionsmodulator (RMOD) med informationssignalet, og at frekvensforskydningen af lokallaserbølgen (LL) foregår i en 20 refleksionsfrekvensforskydningsenhed (RFV).

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de to dele af den umodulerede optiske bærebølge er lige store.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 25 kendetegnet ved, at monomodefiberen er polarisationsbevarende .

4. Fremgangsmåde ifølge krav l, kendetegnet ved, at frekvensforskydningen tilvejebringes på sendesiden.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at frekvens forskydningen tilvejebringes på modtagesiden.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at frekvensforskydningsstørrelsen 35 Af er indstillelig.