NL8205000A - Stelsel voor optische communicatie. - Google Patents

Description

ι*11 » ............., VO 3958

Stelsel voor optische communicatie.

De onderhavige octrooiaanvrage heeft betrekking op stelsels voor optische communicatie.

Voor telecommunicatie met lichtgolven geschikte stelsels waarin gebruik is gemaakt van glasvezelgeleiders, worden momenteel gefabri-5 ceerd en geïnstalleerd op regelmatige en commerciële basis. Om zover te komen was het een vereiste een ontwikkeling te vinden waarbij lichtbronnen, lichtgeleiders en lichtdetectors op harmonische wijze met elkaar zijn gecombineerd. Voor een overzicht van zulk een ontwikkeling wordt verwezen naar bijvoorbeeld het artikel van S.E. Miller, ge-10 titeld "Overview of Telecommunications Via Optical Fibers" gepubliceerd in Proc. of the IEEE, Vol. 68, NO. 10, blz. 1173-1174, oktober 1980.

Nu deze beginperiode van experimentele en beproevingsinstalla-ties een einde neemt, wordt rekening gehouden met de behoefte om meer 15 informatie over elke vezel te kunnen overdragen. Daartoe zal een verdere ontwikkeling van nieuwe componenten nodig zijn en volgens de onderhavige uitvinding wordt een meer efficiënt gebruik gemaakt van momenteel beschikbare componenten.

In een optisch communicatiestelsel volgens de onderhavige uit-20 vinding wordt gebruik gemaakt van een combinatie van tijd- en golf-lengte-multiplexering aan de zendzijde, en van golflengte-demulti-plexering aan de ontvangzijde. De zender omvat een aantal lasers ofwel LED's, die elk een reeks van korte lichtpulsen met verschillende bedrijfsgolflengten teweegbrengen. Als modulatiemethode kan worden 25 toegepast puls-amplitude, puls-breedte, puls-positie of elke andere soort van pulsmodulatie. Deze pulsen worden voorafgaande aan uitzending over een gemeenschappelijk door een vezel gevormd golf pad, naar de tijd gemultiplexeerd. In de ontvanger worden de oorspronkelijke signalen teruggewonnen door middel van een golflengte-demulti-30 plexeerinrichting.

Het is een voordeel van de onderhavige uitvinding dat puls-spreiding, die bijvoorbeeld het gevolg is van modusdispersie in zulk een stelsel geen beperking vormt, aangezien naburige, elkaar overlappende pulsen onderling verschillende golflengten bezitten en in de 35 ontvanger op eenvoudige wijze van elkaar kunnen worden gescheiden.

8205000 \ -2-

Oe uitvinding zal in het onderstaande nader worden toegelicht met verwijzing naar de tekening, waarin: fig. 1 een blokschema weergeeft van een optisch communicatie-stelsel volgens de onderhavige uitvinding; 5 fig. 2 illustratief is voor een zendinrichting waarin gebruik is gemaakt vein de uitvinding; fig. 3 een schema weergeeft van een golflengte-demultiplexeer-inrichting met een cascadeconfiguratie van golflengte-selectieve filters; en 10 fign. 4, 5, 6 en 7 golfvormen weergeven ter illustratie en verklaring van de signalen zoals deze in verschillende plaatsen van het stelsel aanwezig zijn.

In fig. 1 is in blokschemavorm weergegeven een optisch commu-nicatiestelsel volgens de onderhavige uitvinding, van welk stelsel 15 deel uitmaken een zender 10 met een aantal op basis van tijdverdeling-multiplex georganiseerde optische signaalbronnen 13, en een ontvanger 11 met een golflengte-demultiplexeerinrichting 14. De zender en de m ontvanger zijn met elkaar verbonden via een optische golfgeleider 15.

Tijdens de werking van het stelsel wordt elk van de optische 20 signaalbronnen die zich aan de zendzijde bevindt met een afzonderlijk modulatiesignaal m^, m2 ... mn gemoduleerd teneinde een trein van optische pulsen teweeg te brengen met één van een aantal verschillende golflengten λ^, λ2, — λβ. De verschillende signalen worden op basis van tijdverdeling gemultiplexeerd door middelen die onder het 25 bestuur staan van een tijdsignaal dat afkomstig is van een kloksig-naalbron 12, teneinde aldus via een gemeenschappelijke golfgeleider 15 te worden uitgezonden. In de zender worden de verschillende signalen hersteld door de golflengte-demultiplexeerinrichting 14 waarbij deze signalen aan de uitgangen 1, 2, ... n daarvan ontstaan.

30 Fig. 2 geeft een schema van een voor de onderhavige uitvin ding illustratieve zendinrichting. Typerend is dat zulk een zender een kloksignaalbron 12 omvat die fan zijn uitgang een pulstrein teweegbrengt met een pulsherhalingsfrequentie die gelijk is aan 1/n maal de bitfrequentie van het signaal dat via het optische golfpad 15 moet 35 worden uitgezonden, en waarin n gelijk is aan het aantal van kanalen dat moet worden gemultiplexeerd. De pulsen zijn gekoppeld met een 8205000 4 ..........

-3- aantal basisband-signaalmodulators 20-1, 20-2 ... 20-n samen met de modulatiesignalen ... o^. Heer in het bijzonder wordt de trein van klokpulsen aangeboden rechtstreeks aan de eerste modulator 20-1, en via vertragingslijnen 21-1, 21-2 ... 21-(n-1) aan de opeenvolgende 5 modulators, waarbij elk van deze vertragingslijnen een vertraging τ ten aanzien van de klokpulsen introduceert, en waarbij geldt dat

T

γ as —· n waarin T de klokpulsperiode voorstelt. De aan elke willekeurige modulator 20-i toegevoerde klokpulsen worden aldus met betrekking tot 10 de klokpulsen zoals aangeboden aan de eerste modulator 20-1, vertraagd over een tijdsinterval T(i-l), waarin i elk willekeurig geheel getal kan zijn dat voldoet aan de voorwaarde l<i<n.

De uitgangssignalen afkomstig van de verschillende modulators worden op hun beurt toegevoerd aan de respectievelijke optische sig-15 naalbronnen 22-1, 22-2 ... 22-n, die elk zijn afgestemd op een verschillende van de golflengten λ,, ... λ . De optische bronnen kun- i α n nen zijn uitgevoerd in de vorm van omschakelbare halfgeleider lasers van de soort zoals bijvoorbeeld is beschreven in een artikel van J.A. Copeland e.a., getiteld "Triggerable Semiconductor Lasers", 20 gepubliceerd in IEEE Journal of Quantum Electronics, april 1980,

Vol. OE-16, No. 4, blz. 388-390. Een andere mogelijkheid is om gebruik te maken van duale-golflengte LED' s, waarbij de desbetreffende twee LED's achtereenvolgens worden gekrachtigd. (Zie bijvoorbeeld "Dual Wavelength Surface Emitting In GaAsP L.E.D.S." van T.P. Lee e.a., 25 gepubliceerd in Electronic Letters, van 25 oktober 1980, Vol. 16,

No. 22, blz. 845-546).

Ongeacht de aard van de bron zal elk van deze bronnen een optische pulstrein teweegbrengen met een optische golflengte die verschillend is van de golflengten van al de andere optische signalen 30 en die naar de tijd is verschoven met betrekking tot al de andere optische pulstreinen. Een en ander wordt hierna door middel van een schakelaar 23 gecombineerd en toegevoerd aan het gemeenschappelijke optische golfpad 15. Het resulterende signaal is een naar de tijd verdeeld gemultiplexeerd signaal waarvan naburige pulsen verschillende 35 golflengten bezitten.

8205000 -4- Λ

In de ontvanger bevindt zich een golflengte-demultiplexeer-inrichting met een aantal van n-1 golflengte-selectieve filters 30-1, 30-2 ... 30-(n-1), die in cascade met elkaar zijn verbonden zoals is weergegeven in fig. 3. Hierdoor worden de optische signalen 5 met verschillende golflengten gescheiden teneinde langs afzonderlijke signaalpaden 1, 2 ... n te worden overgedragen.

In een andere uitvoeringsvorm van de ontvanginrichting kan het aantal van golflengtefilters worden gehalveerd door gebruik te maken van duale-golflengtedetectors van de soort zoals beschreven door 10 J.C. Campbell e.a.in een artikel getiteld "Improved Two-Wavelength Demultiplexing InGaAsP Photodetector", gepubliceerd in IEEE Journal of Quantum Electronics, van juni 1980, Vol. OE-16, No. 6, biz. 601-603.

De figuren 4, 5, 6 en 7 die bij wijze van illustratie hierin zijn opgenomen, geven een weergave van respectievelijk de klokpuls-15 treinen die worden aangelegd aan de verschillende modulators, de uitgezonden en de ontvangen, naar de tijd verdeelde gemultiplexeerde optische pulstreinen en de gedemultiplexeerde ontvangen signalen.

De fig. 6 en 7 in het bijzonder zijn illustratief voor één van de belangrijkste voordelen van de uitvinding. Zoals bekend is heeft ver-20 strocding van verschillende soorten de neiging om de signaalpulsen te verbreden. Naarmate de transmissielijn langer is zal de verbreding van de pulsen groter zijn en het is inderdaad dit laatste effect waardoor de pulsbitsnelheid en/of de afstand tussen de regeneratoren in een optisch communicatiestelsel wordt of worden beperkt. Door ge-25 bruik te maken van golflengte-multiplexering alsook van tijdverdeling-multiplexering, vormt de overlapping van naburige pulsen geen beperkende factor ten aanzien van de ontvanger om de veroorzaakte dubbelzinnigheid die kan ontstaan in een eenvoudig tijdverdeling-multiplex-stelsel op te heffen. In een stelsel volgens de onderhavige uitvin-30 ding worden de pulsen in de ontvanger op eenvoudige wijze onderscheiden door de golflengte-selectieve filters en de oorspronkelijke signalen kunnen gemakkelijk worden hersteld. Zulks betekent dat de bitsnelheid en de afstand tussen regeneratoren aanzienlijk kunnen worden vergroot.

Alhoewel deze zelfde resultaten kunnen worden bereikt wanneer 35 uitsluitend golflengte-multiplexering wordt toegepast zou zulks het vereiste meebrengen dat in de zender gebruik wordt gemaakt van golg- / 8205000 -5- lengte-selectieve filters teneinde de uitgangssignalen van de afzonderlijk gemoduleerde bronnen te combineren, alsook van golflengte-selectieve filters in de ontvanger teneinde de verschillende signalen te scheiden. In het optische gebied is het veel eenvoudiger en prak-5 tischer om in de zender gebruik te maken van tijdverdeling-multiplex-werking zonder dat golflengte-selectie wordt toegepast. Zulks is van bijzonder voordeel in verband met het beschikbaar zijn van de in het voorafgaande beschreven duale-golflengtebronnen die signalen met twee golflengten teweegbrengen en die zijn voorzien van een enkele uitgang, 10 hetgeen de kosten van de zender verlaagt.

8205000

Claims (4)

1. Optische zendinrichting gekenmerkt door een aantal van n sig naalbronnen die zijn ingericht om te werken bij verschillende golflengten , ... λ^; en middelen dienende om de van deze bronnen afkomstige signalen naar de tijd verdeeld te multiplexeren teneinde 5 deze te brengen in een voor transmissie langs een gemeenschappelijk transmissiemedium geschikte vorm.

2. Zendinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de signaalbronnen optische signaalbronnen zijn; en het genoemde transmissiemedium een optische vezel is. 10

3. Zendinrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het uitgangssignaal zoals afkomstig van genoemde tijdverdeling-multiplexeermiddelen een reeks van optische pulsen is die elk een golflengte bezitten die verschillend is van de golflengte van de direkt naburige pulsen. 15

4. Zendinrichting volgens één van de voorafgaande# conclusies, gekenmerkt door middelen dienende om genoemde signaalbronnen te moduleren. 8205000