NL8402232A - Netwerk met een aantal toegangen. - Google Patents

Description

I ^ >

S

* -1-VO 6306

Netwerk met een aantal toegangen.

De uitvinding heeft betrekking op een netwerk met een aantal toegangen en op aftakkingen ten gebruike bij dergelijke netwerken.

Aftakkingen met kleine demping vormen een essentiele component van een lokaal gebiedsverdelingsnetwerk met een aantal toegangen.

5 In elk knooppunt van dergelijke netwerken, onderschept een aftakking een klein gedeelte van het doorgaande signaal en koppelt dit met een lokale ontvanger. Tegelijkertijd dient de aftakking ook om een lokale zender met het netwerk te koppelen. Bij voorkeur wordt de koppel-coefficient van de koppelinrichting klein gemaakt in een poging om de 10 demping langs de doorgaande baan tot een minimum terug te brengen. Door een te grote demping zou het aantal knooppunten, dat langs het netwerk kan worden opgesteld, op een ernstige wijze worden beperkt. Anderzijds reduceert een geringe koppelcoefficient het rendement, waarmede de lokale zender met het netwerk is gekoppeld. Hierdoor worden op hun beurt IS de uitgangsverraogeneisen van de zender vergroot.

Aan deze verschillende in tegenspraak met elkaar zijnde eisen kan worden voldaan, onder gebruik van actieve aftakkingen, waarbij, een gedeelte van de energie, die in elk knooppunt wordt afgenomen, in een parallel baan wordt versterkt en dan opnieuw in het netwerk wordt ge-20 introduceerd. Hierdoor wordt het mogelijk, gebruik te maken van koppel-inrichtingen met grote koppelcoefficienten, terwijl toch. in elk knooppunt nog een geringe demping aanwezig is. (Zie bijv. Amerikaans oc-trooischrift 4.310.217).

Een probleem bij actieve aftakkingen zijn de kosten daarvan.

25 Indien mogelijk geeft men er de voorkeur aan gebruik te maken van passieve aftakkingen.

Volgens de uitvinding wordt een geringe demping en een groot koppelrendement bij een passieve aftakking gerealiseerd, onder gebruik van een modus selectieve koppelinrichting en een moduscodeerinrichting.

30 Bij een modus-selectieve koppelinrichting,. wordt de voortplantings-constante van een van de voortplantingsmodes in een van de twee gekoppelde golfbanen aangepast voor slechts een modus (of een groep van modes), die door de andere gekoppelde golfbaan wordt gevoerd. Dientengevolge wordt slechts energie met de voorkeursmodus op een doeltreffende 35 wijze tussen de twee golfbanen gekoppeld. Derhalve wordt de uitgang van 3402232 * * - -¾ - ·" · - _ · '" ."•'r-'rz. -2-- de lokale zender, die met de voorkeursmodus werkt, op een eenvoudige wijze met het..netwerk gekoppeld. Tengevolge van de moduscodeerinrichting evenwel, wordt de golfenergie, die aan het netwerk wordt toegevoerd, over. alle modes gediffundeerd. Derhalve wordt slechts de kleine fraktie 5 van het totale, signaal met de voorkeursmodus in elk knooppunt uit het netwerk onttrokken. Derhalve maakt de uitvinding een zeer hoog koppel-rendement voor het injecteren van signalen in het netwerk mogelijk, terwijl tegelijkertijd de fraktie van het totale signaal, dat in elk knooppunt wordt verwijderd, gering blijft.......Op deze wijze wordt voldaan 10 aan de bovengenoemde aan de aftakking opgelegde met elkaar in tegenspraak zijnde eisen.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: figuur i in blokschema. een van de knooppunten van een netwerk 15 met een aantal toegangen; en figuur 2 een illustratieve uitvoeringsvorm van een aftakking volgens de uitvinding.

In de tekening toont figuur 1 in blokschemavorm een van de knooppunten van een netwerk met een aantal toegangen, dat is voorzien 20 van:, een aftakking 10 met een modusselectieve koppelinrichting 11 en een moduscodeerinrichting 12; een lokale ontvanger 14; en een lokale zender 15. Tijdens het bedrijf wordt een gedeelte van het multimodus- signaal, dat langs de doorgaande baan 13 wordt voortgeplant, door de koppelinrichting 11 afgenomen en aan de ontvanger 14 toegevoerd. De 25 koppelinrichting 11 dient ook om het uitgangssignaal van de zender 15 aan de doorgaande baan 13 toe te voeren.

Voor een conventionele koppelinrichting, is de relatie tussen het signaal vermogen P , dat aan de lokale ontvanger wordt toegevoerd, en het totale signaal vermogen P op de baan 13 gegeven door s 30 P =Pk.. (1) r s 1.4 waarbij k^4 de koppel coefficient tussen de poorten 1 en 4 van de koppelinrichting is.

Op een soortgelijke wijze wordt de hoeveelheid energie P^, die tussen de zender 15 en de baai 13 wordt, gekoppeld, gegeven door 35 h . PoK23 (2) waarbij Pq het uitgangsvermogen van de zender is; . .

8402232 *> Λ -ο— en 3C22 de koppelcoefficient tussen de poorten 2 en 3 van de koppelinrichting is.

Bij bekende passieve aftakkingen, is k^4 bij voorkeur veel kleiner dan een. De reciprociteit schrijft evenwel voor, dat k^4=k22 5 en dientengevolge moet PQ voor een bepaald niveau P^ van het geïnjecteerde signaal groot zijn.

Om dit te vermijden, wordt volgens de uitvinding een modus-selectieve koppelinrichting zodanig gebruikt, dat de koppelcoefficienten k^4 en 'k22 voor slechts een modus op een kleine groep van modes groot 10 en voor alle andere modes klein zijn. Bij een dergelijke inrichting kunnen k^4 en k^^ relatief groot zijn. Indien bijv. k^^ gelijk is aan 0,5, wordt de helft van het zenderuitgangsvermogen in de voorkeursmodus aan de doorgaande baan toegevoerd. Wanneer het vermogen zich eenmaal in de doorgaande baan bevindt, wordt het over alle modus, die in 15 de baan worden gevoerd, gediffundeerd door middel van de moduscodeer-inrichting 12. Aangezien een typische multimodusvezel honderden modes kan. voeren, wordt het geïnjecteerde vermogen,. P^, zodanig over het grote aantal modes verdeeld, dat het vermogen in elke modus gemiddeld slechts P^/N is, waarbij N het aantal modes. is. Derhalve is in elk 20 knooppunt het vermogen, dat uit de doorgaande baan wordt afgenomen, slechts gelijk aan .

F* * (Ρ±/Ν)π&14 (3) waarbij m het aantal voorkeursmodes is, y 1.

Zoals uit vergelijking (3) blijkt, is waar de koppelcóeffi-25 cienten k^' &23 voor voorkeursmodes relatief groot zijn, waardoor wordt voorzien in een doeltreffende koppeling voor de zender, de fraktie van het totale vermogen, dat uit het netwerk bij elk knooppunt wordt onttrokken, relatief klein, gelijk aan slechts (m/N)k14, waarbij N» m.

30 De thans te beschouwen figuur 2 toont een illustratieve uit voeringsvorm van een aftakking volgens de uitvinding. De modusselec-tieve koppelinrichting 20 omvat meer in het bijzonder twee ongelijke golfgeleiderstelsels 21 en 22, die over een interval L met elkaar zijn gekoppeld. Deze stelsels kunnen geïntegreerde optische golfgeleider-35 stroken zijn, die in een gemeenschappelijk substraat zijn ingebed of kunnen, zoals weergegeven, uit optische vezels bestaan. Ofschoon zij - .

8402232 Ο Ί -4- in het algemeen beide multimodusvezels kunnen zijn, zal terwille van de toelichting worden aangenomen/ dat de doorgaande/ baanvezel 22 een multimodus vezel is, terwijl de vezel 21, die met de lokale zender is gekoppeld, een enkelvoudige modusvezel is. Deze laatste voert een 5 enkele voortplantingsmodus met een voortplantingsconstante . De multi-modusvezel 22 daarentegen voert een groot aantal modes met verschillende voortplantingsconstanten β^. β£, β^· · · Pm· Volgens de uitvinding worden de parameters van de twee vezels zodanig gekozen, dat de voortplantings-constante van de enkelvoudige modusvezel gelijk is aan de voortplantings-10 constante van slechts een (of een kleine groep) van de modes, welke worden gevoerd door de multimodus vezel, en verschilt van de voortplantingsconstanten van alle andere modes. Zo heeft bijv. een multi-modusvezel, met een parabolische indexverdeling, gegeven door

(nlm(I-Va£ )2> *<V

“ - (n r a. ? (4)

Lom m een voortplantingsconstante β , gegeven door . b) 20 waarbij: r de- radiale afstand tot het midden van de vezel is; n^m-de brekingsindex bij r=0 is? a een constante is (namelijk de. kemstraal);

Hl n de vezelindex voor r ^ a is, om (d.w.z. de bekledingsindex); ^ Δ· =(n. - n )/n. ; m lm om lm Λ de golflengte in de vrije ruimte van het signaal is; p en v de modusnummers zijn; en V — ?^nlmam m m _ 2Q Voor een enkelvoudige modusvezel met een trapindexverdeling, gegeven door f n, r<! a ? \ ls s n = j (6)

In r > a ; \ os ' s 22 wordt de voortplantingsconstante β3 gegeven door 8402232 -5- y 1 2 \ 2*n / 1+ 2

Ps * ‘ Λ 1+Δβ l+(4+V^)1/4 _ J (7) 2**"nlsas f“~"" waarfDij V. * ^L· s 5 * nls “ nos en Δ = ............ .

s n.

Is

De voorkeursmodes (p, v) zijn die, waarvoor geldt β =β .

m s

Voor een numeriek voorbeeld worden de volgende parameters voor de multimodusvezel verondersteld: 10 a * 15 ,u m / λ = l,3^u

“la- US

n * 1,4925. om

Een dergelijke vezel voert bij benadering 30 modes. Voorts 15 kan warden aangetoond, dat de maximale waarde van (2p+v+l) voor de vezel gelijk is aan 5,4. Indien op een willekeurige wijze geldt {2p+v+l)=5, zullen alle modes, waarvan de modusnummers p en v aan deze relatie voldoen, een faseconstante β =7,2165 ,u * hebben.

Om aan de gewenste modusselectiviteit te voldoen, moet 20 voor de enkelvoudige modusvezel ook gelijk zijn aan 7,2165. Indien een enkelvoudige modusvezel met een kemstraal a =3,5 ,u wordt aan ge- s / nomen en voor het gemak een bekledingsindex n =1,4925, blijkt, dat de

OS

voortplantingsconstanten gelijk zijn voor n^s=l,4952.

Het is duidelijk, dat andere vezelconstructies kunnen worden 25 verkregen door andere vezelparameters en modusnummers te kiezen.

Het signaal, dat aan de doorgaande baan wordt toegevoerd, wordt over alle voortplantingsmodes gediffundeerd door de moduscodeer-inrichting 23, welke kan bestaan uit een vezelsectie, die op een bepaalde wijze is vervaardigd en- een vergrote moduskoppeling bezit, zoals bijv.

30 is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.687.514. Dergelijke vezels worden opzettelijk zodanig ontworpen, dat in de transmissie-karakteristieken daarvan variaties aanwezig zijn, wélke worden veroorzaakt door veranderingen in de fysische afmetingen en/of elektrische parameters van de vezels. De lengte L·^ van de moduscodeerinrichting wordt 35 zodanig gekozen, dat het gewenste modusmengniveau wordt verkregen. - 8402232 iSt Λ, β -6-

Een voordeel van de uitvinding is, dat de signaaldemping bij elk knooppunt klein kan worden gemaakt. Dientengevolge kan het aantal passieve aftakkingen, dat in het netwerk kan worden opgenomen, dienovereenkomstig worden vergroot en/of kan de afstand tussen de aftakkingen 5 groter worden gemaakt. Derhalve kan de lokale lus groter zijn en kan * het aantal abonnees worden vergroot.

Ofschoon de uitvinding is beschreven voor een evanescente veldkoppelinrichting, is het duidelijk, dat andere typen modusselec-tieve koppelinrichtingen kunnen worden toegepast. Zo Wordt bijv. gewezen 10 op het Amerikaanse octrooischrift 4.060.308, waarin een hoekselectieve koppelinrichting is beschreven, welke kan worden gebruikt bij optische vezels.

15 8402232

Claims (4)

1. Passieve optische koppelinrichting, gekenmerkt door een modusseiectieve koppelinrichting (11) om golfenergie met een voor-keursvoortplantingsmodus tussen een eerste ^golfgeleider en een tweede 5 golf geleider te koppelen, en een moduscodeerinrichting (12), die zich in de eerste van de golf geleiders bevindt, om golf energie tussen de voomkeursmodus en andere voortplantingsmodes, die door de eerste golf-geleider worden gevoerd, te koppelen.

2. Passieve optische koppelinrichting volgens conclusie 1, 10 met het kenmerk, dat de eerste golf geleider verschilt van de tweede golfgeleider en de eerste en tweede golfgeleiders over een interval met elkaar zijn gekoppeld, waarbij de eerste golfgeleider bestemd is om een aantal voortplantingsmodes met verschillende voortplantings-constanten te voeren, en de tweede golfgeleider bestemd is voor het 15 voeren van een enkele voortplantingsmodus met een voortplantingsconstante, die gelijk is aan de voortplantingsconstante van. een kleine groep van het aantal voortplantingsmodes, die door de eerste golfgeleider worden gevoerd, en verschilt van de voortplantingsconstanten van alle andere modes.

3. Passieve optische koppelinrichting volgens conclusie 2, - met het kenmerk, dat de tweede golfgeleider bestemd is om slechts een voortplantingsmodus te voeren.

4. Passieve optische koppelinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste en tweede golfgeleiders uit optische 25 vezels bestaan en de moduscodeerinrichting een sectie van een optische multimodusvezel omvat, waarvan de transmissiekarakteristiek over de lengte van deze sectie varieert. 8402232