HU203177B - Telecommunication system with light guiding lines - Google Patents

Description

A találmány tárgya távközlési rendszer, amely fényvezető vonalakkal és a fényvezető vonalakhoz csatlakozó közös lézer adódiódáival van kialakítva, amelyek egy- vagy többfokozatú elosztóegységen és az elosztóágakban lévő, a vezetékhez tartozó modulátorokon keresztül vannak összekötve az illető fényvezető vonalakkal.

A távközléstechnika újabb fejlődése olyan integrált szolgáltatású digitális hálózatokhoz (ISDN) vezet, amelyeknek az előfizetők csatlakozó vezetékei szintjén fényvezető csillaghálózata van; az ilyen fényvezetővel kiépített távközlési hálózat keskenysávú és szélessávú távközléshez alkalmas (lásd a 24 21 002 számú DE szabadalmi leírást). A jövőbeli szélessávú integrált szolgáltatású digitális hálózatokban az átviteli jelsűrűség a közvetítőállomástól az előfizetői állomások irányában mintegy 680 Mbit/sec, az ellenkező irányban pedig mintegy 168 Mbit/sec.

A fényvezető távközlési rendszerben lehetnek adott átviteli irányhoz alkalmazott fényvezetők, vagy mindkét átviteli irányban kihasznált fényvezetőt is lehet alkalmazni; az utóbbi esetben a fényvezető átviteli képességének jó kihasználása érhető el a fényvezető szál (előnyösen monomódusú) hullámhossz-multiplex (WDM - Wavelength Division Multiplex) üzemével, amelynél az egyik átviteli irányban a jelátvitelhez kisebb, mintegy 880 nm hullámhosszú fényhullámokat, a másik átviteli irányban pedig a jelátvitelhez nagyobb, mintegy 1300 nm hullámhosszú fényhullámokat használunk. Emellett ekkor a fényvezető mindkét végén megfelelő optikai szétválasztó elemek vannak, amelyek a fényvezetőtől az optoelektromos átalakítóhoz és az elektrooptikai átalakítótól a fényvezetőhöz a megfelelő fényveztő összeköttetést biztosítják.

A fényvezető csatlakozóvezetékkel ellátott új távközlési rendszerek elterjedése általában a már meglévő távközlési infrastruktúra jellegétől és kiterjedésétől, az ezzel együtt rendelkezésre álló távközlési szolgáltatásoktól, továbbá az új szélessávú távközlési szolgáltatás iránti igénytől függ. Emellett a magánháztartások körében jelentkezik potenciálisan a legnagyobb csatlakozási mennyiség; ez a csatlakozási lehetőség viszont csak a szélessávú előfizető csatlakozás megfelelő alacsony költsége esetén válik tényleges csatlakozási igénnyé.

A találmány tehát azt a feladatot kívánja megoldani, hogy fényvezető csatlakozó vezetékek csillaghálózatával kiépített távközlési rendszer esetében lehetőséget biztosítson a ráfordítások jelentős mértékű csökkentésére.

A lézerdiódák költségeinek csökkentésére két központi közvetítőállomás között haladó fényvezető köteg esetében ismeretes (pl, a 46 58 394 számú US szabadalmi leírásból) az, hogy az egyik központi közvetítőállomáson a lézer fényforrás fényét elosztják egy vagy többfokozatú csillagcsatolóval a nagyszámú olyan fényvezető ágvezeték között, amelyek az ezt követő modulátoron keresztül ugyanahhoz a távoli közvetítőállomáshoz vezetnek, ahol a modulátor egy hullámhossz-kétszerezőn keresztül van a hozzá tartozó, a központi közvetítőállomás és a központtól távoli közvetítőállomás között haladó fényvezető ágvezetékkel összekötve.

Az ilyen lézerdiódás központosítással önmagában a fényvezetős csatlakozóvezetékek csillaghálózatánál az egyes előfizető csatlakozások jelentős árcsökkenése nem érhető el; a találmány erre a problémára nyújt megoldást.

Ezen a helyen meg kell jegyezni, hogy a három vagy négy egyesített optikai fázismodulátorból képzett oldalsáv modulátorral összefüggésben ismert az (a GB-A-2 131 567 számú használati minta leírás alapján), hogy a fényvezetőt Y-alakú elosztóegységekkel három vagy négy fényvezető ágra osztják szét, melyekbe az egyes egyesített optikai fázismodulátorok be vannak iktatva és ezek ezt követőleg megfelelő Y-egységekkel ismét egy fényvezetővé vannak egyesítve.

A találmány alapját képező felismerés szerint a központi közvetítőállomásba befutó fényvezető vonalak és a központi közvetítőállomásban elhelyezett lézer adódiódák közötti szerkezeti elemek egy közös integrált optikai egységben való integrálásával lényeges árcsökkenés érhető el.

A találmány célját a fenti felismerés szerint a legáltalánosabban olyan távközlési rendszer kialakításával érjük el, amelynél a központi távközlőállomás (közvetítőállomás) és a központtól távoli távközlőállomások (előfizetőéi lomások) között haladó fényvezető vonalak csillaghálózatában a csillagpont felőli oldalon a fényvezető vonalakhoz kapcsolódó közös lézer adódiódát követő egy- vagy többfokozatú elosztóegység és az elosztóágakban lévő, a csatlakozó vonalakhoz tartozó modulátorok éppen úgy, mint a csatlakozó vezetékhez tartozó modulátorok az illető fényvezető vonalakat összekötő hullámhossz-kétszerezőkkel közös integrált optikai egységben vannak egyesítve.

A találmány szerinti távközlési rendszerben a hullámhossz-kétszerezők a vevők irányában rácscsatlakozókhoz vezetnek, amelyek ugyancsak az integrált optikai egységben (IOB) vannak egyesítve.

Ennél a kiviteli alaknál a hullámhossz-kétszerezők és adott esetben a modulátorok is előnyösen vezérelhető elektrooptikai iránycsatolóval vannak megvalósítva.

Különösen előnyös a találmány szerinti távközlési rendszer olyan kialakítása, amelynél az integrált optikai egységben (IOB) két lézer adódióda van alkalmazva, amelyek közül váltakozva az egyik vagy a másik van átkapcsolón keresztül az elosztóegységgel összekötve.

Ennél a kiviteli példánál az átkapcsoló célszerűen vezérelhető elektrooptikai iránycsatolóval van megvalósítva.

Előnyös továbbá egy olyan kialakítás is, amelynél egy szabad modulátor-kimenet monitor kimenetként van megvalósítva.

A találmány azt az előnyt nyújtja, hogy az olyan fényvezetős távközlési rendszerben, amelyben emellett a fényvezetőt két irányban is lehet üzemeltetni, a fényvezető előfizetői csatlakozó vezetékekhez kapcsolt kö-2I

HU 203 177 Β zös integrált optikai egységek alkalmazása által a megadott módon a közvetítőállomás felőli oldalon nemcsak nem kell az előfizetőkhöz tartozó adódiódákat alkalmazni, hanem az előfizető csatlakozásonként jelentkező beruházási költséghányad is az előfizetői csatlakozáshoz tartozó rendszerelemek nagy számának összevonása következtében egy integrált optikai egységben ennek megfelelően csökkenthető.

A további változatok szerint a két lézer adódiódát ugyancsak az integrált optikai egységben egyesített átkapcsolón keresztül lehet váltakozva az elosztóval összeköthetővé tenni, ami az egyik adódióda kiesése esetén a helyettesítő kapcsolás és ezzel a megfelelően megnövelt üzembiztonság lehetőségét nyújtja.

A találmány további jellemzői egy kiviteli példának a rajzok alapján történő ismertetéséből tininek ki. A rajzok a következők:

1. ábra távközlési rendszer fényvezető csatlakozóvezetékek csillaghálózatával,

2. ábra a találmány szerint az ebben létesített integrált optikai egységek részletei.

Az 1. ábrán vázlatosan van feltüntetve az a távközlési rendszer az LWL1, ..., LWLn fényvezető vonalak csillaghálózatával, amely a VSt közvetítőállomás és a TStl,..., TSTn előfizetőállomások között kiépített előfizetői csatlakozóvezetékeket alkotja. A például

1300nm-es monomódusú rostokból készített LWL1.....

LWLn fényvezető vonalak szintén részét képezik a kétirányú távközlési rendszemek, az ilyen kétirányú távközlési rendszerben az LWL fényvezető vonalat mindkét oldalról olyan elágaztató elem záija le, amely az egyik átviteli irányban (vételi irány) a fényvezetőtől a vevőig egy o/e optoelektromos átalakítóval fényvezető kapcsolatot képez, a másik átviteli irányban (adás irány) pedig az e/o elektrooptikai átalakítótól a fényvezetőhöz jelent fényvezető kapcsolatot.

Emellett az 1. ábrán az is látható, hogy az LWL1, ..., LWLn fényvezető vonalak az előfizetői oldalon például interferencia sugárelosztóval ellátott optikai elágaztató elemmel lehetnek lezárva; az ilyen optikai elágaztató elemek ismertek (például a 0 201 028 számú EP-A szabadalmi leírásból) és ezért itt nem szükséges közelebbi ismertetésük. Az egyik átviteli irányban az elágaztató elem o/e optoelektromos átalakítóval működő vevőelem, például pin-dióda, a másik átviteli irányban pedig az elágaztató elem előtt adóelem van e/o elektrooptikai átalakítóval, például (kb. 880 nm-es) lézerdiódával.

A csillagpont oldalán, azaz a VSt közvetítőállomáson tehát több LWL1,.... LWLn fényvezető vonal (például 8 vagy 12 fényvezető vonal) egy közös IOB integrált optikai egységgel van összekötve, amint ez vázlatosan a találmány megértéséhez szükséges részletességgel a 2. ábrán ábrázolva van.

A 2. ábra szerint az LWL1, ..., LWLn fényvezető vonalakhoz csatlakozó közös LSD’ lézer adódióda össze van kötve a megfelelő fényvezető csatlakozóvezetékkel az ilyen IOB integrált optikai egységben lévő hullámsávvezetőkön keresztül - ami egy hordozóban diffúzióval (pl. lítium-nióbiumban titán diffúziójával) létrehozott keskeny vékony sáv, melynek nagyobb az optikai törésmutatója, mint a hordozónak.

Az LSD’ lézer adódiódától kiinduló hullámsávvezető először önmagában [például a 10 (1987) 2 telcom report 90...98 oldaláról és a 8. ábrájából] ismert módon ahhoz a vezérelhető elektrooptikai iránycsatolóval megvalósított optikai U átkapcsolóhoz vezet, amelyen keresztül alternatív módon a (helyettesítő) LSD” lézer adódiódát lehet hatásossá átkapcsolni.

A vezérelhető elektrooptikai iránycsatolónál, amint ezt a 2. ábra is feltünteti, a két hullámsávvezető a csatolási tartományban meghatározott hosszon igen szorosan, jellegzetesen mintegy 5 μτη-es távolságban van egymás mellett vezetve úgy, hogy a fényenergia az egyik hullámsávvezetőből a másikba átcsatolódhat. A hullámsávvezetők mellett és között vannak azok a vezérlő elektródák, amelyeken az átcsatolást befolyásoló vezérlőjel megjelenik. Ilyenkor az elektródák szakaszonként ellentétesen polarizáltak is lehetnek (úgynevezett β-fordító iránycsatolás).

Az optikai U átkapcsoló után a hullámsávvezető például az Y alakú elágaztató elemmel két fokozatúra kiképzett V elosztóegységben a 2. ábra szerinti példában négy csatlakozóvezetékhez tartozó szálra ágazik szét. Az elágazó szálak mindegyikében ezután egy optikai Ml, ..., Mn modulátor van; a 2. ábra ehhez még feltünteti, hogy az Ml, ..., Mn modulátorok vezérelhető elektrooptikai iránycsatolóval vannak kiképezve.. Az ilyen modulátorok önmagukban ugyancsak ismertek (például az idézett telcom report 8. és 9. ábrájából) és itt nem igényelnek közelebbi ismertetést.

Az LSD’ vagy LSD” (például 1300 nm-es) lézer adódiódából kilépő és a V elosztóegységben az n elágazó szálra szétosztott egyenletes fényt tehát az egyes optikai Ml, .... Mn modulátorokban ezek ml, .... mn vezérlő csatlakozóira adott elektromos adójel mértékének megfelelően a csatornák szerint amplitúdó, illetve intenzitás tekintetében moduláljuk azért, hogy ezt követőleg az egyes TSt előfizetőállomásokra (az

1. ábra szerint) eljuttassuk a hozzájuk tartozó LWL1, ..., LWLn fényvezető vonalakon keresztül.

Az LWL1,.... LWLn fényvezető vonalak kétirányú hullámhossz-multiplex (WDM) üzeméhez az IOB integrált optikai egységben az egyes egyedi csatlakozású hullámsávvezetők az Ml, ..., Mn modulátorok és a csatlakozó LWL1, ..., LWLn fényvezető vonalak között át vannak vezetve egy Wl, ..., Wn hullámhosszkétszerezőn. Egy ilyen hullámhossz-kétszerezőt szintén vezérelhető elektrooptikai iránycsatolóval lehet megvalósítani, amint ez elvileg ugyancsak (például az idézett telcom report 11. ábrájából) ismert és itt további ismertetést nem igényel.

Adásirányban a Wl,..., Wn hullámossz-kétszerezők a csatlakozó vezetékekhez tartozó Ml, .... Mn modulátorokat az egyes LWL1, ..., LWLn fényvezető vonalakkal kötik össze; vételirányban a hullámhossz-kétszerezők az adott hullámhosszúságú, például körülbelül 880 nm-es, az adott fényvezető csatlakozó vezetékekkel összekötött hullámsávvezetőkből abba a második hullámsávvezetőbe, amelyen keresztül a fel3

HU 203 177 Β fogott fényjel a megfelelő optoelektromos átalakítóhoz juthat. A 2. ábrán ehhez fel van tüntetve, hogy a második hullámsávvezető úgynevezett A rácscsatolőban végződik - ami az IOB integrált optikai egység felületére felvitt olyan rácsszerkezet, ami a hullámsávvezetőből a fényt oldalra engedi kilépni. Az Al, ..., An rácscsatolókkal szemben (a 2. ábrán a rajz síkja felett) optoelektromos átalakítók, például olyan pindiódák lehetnek, amelyek a felfogott fényjelet megfelelő elektromos jellé alakítják át.

Amint már említettük, az LSD’ lézer adódióda, meghibásodása esetén mindig a másik LSD” lézer adódiódával lehet helyettesítő kapcsolást létesíteni; a hibás lézer adódióda kicserélése akkor az adóüzem megszakítása nélkül lehetséges. Emellett lehetőség van az éppen aktív lézer adódióda ellenőrzésére egy monitor segítségével oly módon, hogy valamelyik Ml, ..., Mn modulátor nem szükséges kimenetét az IOB integrált optikai egységből kivezetett Ül, Ü2 monitor kimenettel képezzük ki, amint az a 2. ábrán is fel van tüntetve.

Claims (7)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Távközlési rendszer, amely fényvezető vonalakkal (LWL) és a fényvezető vonalakhoz (LWL1, ..., LWLn) csatlakozó közös lézer adódiódával (LSD) van kialakítva, amelyek egy- vagy többfokozatú elosztóegységen (V) és az elosztóágakban lévő, a vezetékhez tartozó modulátorokon (Ml, ..., Mn) keresztül vannak összekötve a megfelelő fényvezető vonalakkal (LWL1, ..., LWLn), azzal jellemezve, hogy a központi táv- közlőállomás (a közvetítőállomás, VSt) és a központtól távoli távközlőállomások (előfizetőállomások, TSt) között kiépített fényvezető vonalak (LWL1. .... LWLn) csillaghálózatában a csillagpont felőli oldalon a fényveztő vonalakhoz (LWL1, ..., LWLn) kapcsolódó közös lézer adódiódát (LSD) követő egy- vagy többfokozatú elosztóegység (V) és az elosztóágakban lévő, a csatlakozó vonalakhoz tartozó modulátorok (Ml,...Mn) éppen úgy, mint a csatlakozó vonalakhoz tartozó modulátorok (Ml, .... Mn) a fényvezető vonalakat (LWL1, ..., LWLn) összekötő hullámhossz-kétszerezőkkel (Wl, .... Wn) közös integrált optikai egységben (IOB) vannak egyesítve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti távközlési rendszer, azzal jellemezve, hogy a hullámhossz-kétszerezők (Wl, ..., Wn) a vevők irányában rácscsatlakozókhoz (Al, ..., An) vezetnek, amelyek ugyancsak az integrált optikai egységben (IOB) vannak egyesítve.
3. 3. Az 1. vagy a 2. igénypont szerinti távközlési rendszer, azzal jellemezve, hogy a hullámhossz-kétszerezők (Wl, ..., Wn) vezérelhető elektrooptikai iránycsatolóval vannak megvalósítva.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti távközlési rendszer, azzal jellemezve, hogy a modulátorok (Ml, ..., Mn) is vezérelhető elektrooptikai iránycsatolóval vannak megvalósítva.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti távközlési rendszer, azzal jellemezve, hogy az integrált optikai egységben (IOB) két lézer adódióda (LSD’, LSD”) van alkalmazva, amelyek közül váltakozva az egyik vagy a másik van átkapcsolón (U) keresztül az elosztóegységgel (V) összekötve.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti távközlési rendszer, azzal jellemezve, hogy az átkapcsoló (U) vezérelhető elektrooptikai iránycsatolóval van megvalósítva.
7. 7. A 4-6. igénypontok bármelyike szerinti távközlési rendszer, azzal jellemezve, hogy egy szabad modulátor-kimenet, mint monitor-kimenet (Ül, Ü2) van megvalósítva.