NL8700108A

NL8700108A - Optische zendinrichting.

Info

Publication number: NL8700108A
Application number: NL8700108A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1987-01-19
Filing date: 1987-01-19
Publication date: 1988-08-16
Also published as: US4942568A; JPS63224429A; EP0275610A1; JP2641226B2; EP0275610B1; DE3777794D1

Description

PHN 12.014 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Optische zendinrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een optische zendinrichting, bevattende een aantal halfgeleiderlasers voor het uitzenden van evenzoveel met een informatiestroom gemoduleerde stralingsbundels met een voor iedere informatiestroom verschillende 5 golflengte, een meetsysteem voor het meten van iedere golflengte en een stuurinrichting voor het, als funktie van een door het meetsysteem opgewekt signaal, beïnvloeden van de golflengten van de halfgeleiderlasers.

Optische transmissielijnen, in de vorm van glasvezels, 10 worden in toenemende mate gebruikt voor het overdragen van informatie. Door de grote overdrachtskapaciteit van glasvezels kunnen grote informatiestromen aan een abonnee worden aangeboden. Een dergelijke informatiestroom kan bijvoorbeeld een televisie-uitzending, een ander video- of audioprogramma, of gegevens uit een centraal bijgehouden 15 bestand bevatten. Door gebruik te maken van een golflengtegevoelige ontvangstinrichting kan een veelvoud aan programma's, ieder met een eigen draaggolffrequentie, worden aangeboden, waaruit de abonnee, door afstemming, op eenvoudige wijze een keuze kan maken. Straling in het golflengtegebied van 1,3 tot 1,55 ym wordt in de glasvezel slechts in 20 geringe mate verzwakt zodat dit een van de gebieden is die geschikt zijn voor informatieoverdracht door een glasvezel. Binnen dit gebied kunnen enkele honderden informatiestromen, ieder met een aparte draaggolffrequentie, overgedragen worden.

In een centrale zendinrichting wordt ieder van de 25 informatiestromen door een halfgeleiderlaser als een reek^ optische signalen uitgezonden. De signalen worden met behulp van een stelsel bundelsplitsende en -samenvoegende elementen in een aantal glasvezeltransmissielijnen gevoerd die ieder naar een abonnee leiden.

De golflengte van door een halfgeleiderlaser uitgezonden 30 straling is afhankelijk van een aantal parameters, waaronder externe parameters bijvoorbeeld de omgevingstemperatuur. De golflengte heeft dus de neiging tot afdrijven bij een variatie van een of meer van deze ·’ ^ i ΡΗΝ 12.014 2 parameters. Teneinde verwarring bij de abonnee omtrent het geselekteerde programma te voorkomen dient bij een optische zendinrichting de golflengte van het draaggolfsignaal konstant te worden gehouden.

Een dergelijke optische zendinrichting is bekend uit de 5 bijdrage van E.J. Bachus et al. aan de conferentie IOOC-ECOC '85, gehouden in oktober 1985 te Venetië (Italië), getiteld "Coherent optical fiber subscriber line", biz. 61-64 van het verslag. Daarin wordt een optische zendinrichting van de in de aanhef genoemde soort beschreven waarin de golflengten van ieder van de halfgeleiderlasers 10 gestabiliseerd worden.

De bekende inrichting bevat drie halfgeleiderlasers voor het uitzenden van drie informatiestromen. De door de lasers opgewekte stralingsbundels worden samengevoegd en gesplitst naar twee uitgangen. Straling uit de ene uitgang wordt verder geleid naar een 15 ontvangstinrichting, straling uit de andere uitgang wordt samengevoegd met door een kontrolelaser opgewekte straling. De golflengte van de door de kontrolelaser uitgezonden straling wordt met behulp van een zaagtandgenerator gevarieerd over het golflengtebereik van de drie lasers. Wanneer de golflengte van de straling van de kontrolelaser 20 gelijk is aan de golflengte van de straling van een van de drie overige lasers wordt dit gedetekteerd met behulp van een pulsdetektor. Door de spanning aan de uitgang van de zaagtandgenerator op dat ogenblik te vergelijken met de nominale waarde van de golflengte van de bijbehorende halfgeleiderlaser is een eventuele afwijking tussen de werkelijke en de 25 nominale waarde vast te stellen. Door wijziging van de temperatuur wordt dan de desbetreffende laser bijgeregeld.

Om afdrijven van het golflengtegebied dat de kontrolelaser bestrijkt te voorkomen is een van de halfgeleiderlasers absoluut gestabiliseerd met behulp van een terugkoppeling waarin een 30 vezelringresonator is opgenomen. Een schijnbare afwijking van de golflengte van de van deze laser afkomstige straling wordt gekorrigeerd door de temperatuur van de kontrolelaser te wijzigen.

Een nadeel van de bekende inrichting is dat de vezelringresonator zeer goed moet worden afgeschermd van externe 35 invloeden om te voorkomen dat de resonantiefrequentie veranderd. Verder is een vezelringresonator omvangrijk en leent zich derhalve niet goed voor inbouw in een kompakte zendinrichting.

£· · f.

C·· ; .. - - „ w PHN 12.014 3

Een tweede nadeel van de bekende optische zendinrichting is dat de golflengtebepaling van de halfgeleiderlasers geschiedt door twee grootheden te vergelijken, namelijk de uitgangsspanning van de zaagtandgenerator en de golflengte van de in de kontrolelaser opgewekte 5 straling, die indirekt gekoppeld zijn via een aantal parameters van de kontrolelaser. Wanneer in de loop van de tijd één of meer van deze parameters gaan afwijken, bijvoorbeeld na een vervanging van deze laser, wijzigen de zendfrequenties van de niet-absoluut-gestabiliseerde halfgeleiderlasers zich.

10 De uitvinding heeft tot doel een optische zendinrichting te verschaffen waarbij deze bezwaren niet optreden.

Daartoe heeft de optische zendinrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat het meetsysteem een golflengtemeter en een selektie-inrichting bevat voor het achtereenvolgens in de tijd 15 selekteren en bepalen van de golflengten van de door ieder van de halfgeleiderlasers opgewekte stralingsbundels.

De golflengtemeter is vrijwel ongevoelig voor uitwendige invloeden die kunnen optreden in een zendinrichting. Tevens kan de golflengtemeter zonder bezwaar op enige afstand van de 20 halfgeleiderlasers worden geplaatst zodat een kompakte opbouw mogelijk blijft. De golflengtemeter meet rechtstreeks een golflengte en konversie via een aantal, mogelijk onzekere, parameters is dus overbodig.

Dat er een relatief groot tijdsinterval tussen twee achtereenvolgende metingen aan dezelfde halfgeleiderlaser bestaat is 25 geen bezwaar wanneer de onderlinge afstand tussen de frequentiegebieden van verschillende halfgeleiderlasers zo groot gekozen wordt dat gedurende het tijdsinterval de drift niet meer dan een gedeelte van het frequentie-interval beslaat. In dat geval is verwarring bij de abonnee niet mogelijk en het bijregelen van de ontvangstinrichting kan 30 automatisch gebeuren.

Een eerste uitvoeringsvorm van de optische zendinrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de selektie-inrichting een schakelinrichting is voor het tot stand brengen en verbreken van een stralingsweg van ieder van de halfgeleiderlasers naar de 35 golflengtemeter. Bij deze uitvoeringsvorm wordt de golflengte van ieder van de halfgeleiderlasers rechtstreeks gemeten.

Deze uitvoeringsvorm van de optische zendinrichting r~s PHN 12.014 4 volgens de uitvinding kan als verder kenmerk hebben, dat de schakelinrichting is voorzien van elektro-optische middelen voor het tot stand brengen en verbreken van de respektievelijke stralingswegen. Hierdoor zijn bewegende delen in de schakelinrichting niet nodig.

5 Een tweede uitvoeringsvorm van de optische zendinrichting volgens de uitvinding waarbij de zendinrichting een kontrolelaser en een stelsel van bundelsamenvoegende elementen bevat, welke kontrolelaser geschikt is voor het uitzenden van straling waarvan de golflengte varieerbaar is over het gehele golflengtebereik van de 10 halfgeleiderlasers, welk stelsel van bundelsamenvoegende elementen geplaatst is in de stralingswegen van de door de halfgeleiderlasers en de kontrolelaser uitgezonden straling voor het verkrijgen, aan ten minste één uitgang van het stelsel, van een samengevoegde stralingsbundel die ten minste een gedeelte van de van iedere laser 15 afkomstige straling bevat, en waarbij de selektie-inrichting van de zendinrichting de kontrolelaser bevat en een daarmee samenwerkende opto-elektrische omzetter, heeft als kenmerk, dat de golflengtemeter in een stralingsweg van van de kontrolelaser afkomstige straling is aangebracht, en dat het golflengtebereik van de opto-elektrische 20 omzetter kleiner is dan het verschil van de nominale golflengten van de halfgeleiderlasers. De opto-elektrische omzetter geeft, als gevolg van het beperkte golflengtebereik, alleen een wisselstroomsignaal af wanneer de golflengte van de door de kontrolelaser uitgezonden straling vrijwel gelijk is aan die van een van de halfgeleiderlasers. Door op dat 25 ogenblik deze golflengte te meten wordt, door een rechtstreekse meting, ook de golflengte van de door de desbetreffende halfgeleiderlaser uitgezonden straling bepaald.

Deze uitvoeringsvorm kan verder als kenmerk hebben dat de golflengte van de van de kontrolelaser afkomstige straling varieerbaar 30 is door verandering van zowel de temperatuur van als de stroomsterkte door de kontrolelaser. Hierdoor is een golflengtegebied te bestrijken dat groter is dan het golflengtegebied dat bestreken kan worden met behulp van een stroomsturing alleen. Het aantal halfgeleiderlasers kan in de optische zendinrichting volgens de uitvinding dus groter zijn dan 35 in de inrichting die bekend is uit de reeds genoemde bijdrage van E.J. Bachus et al. aan I00C-EC0C '85.

De optische zendinrichting volgens de uitvinding heeft |700i 08 PHN 12.014 5 verder als kenmerk, dat de golflengten van de door de halfgeleiderlasers uitgezonden straling wordt beïnvloed door de temperatuur van en de stroomsterkte door de halfgeleiderlasers te beïnvloeden. De door de halfgeleiderlaser lopende stroom beïnvloedt de optische eigenschappen 5 van de laser, waardoor een golflengteregeling mogelijk is die sneller reageert dan een temperatuursverandering alleen.

De uitvinding wordt nu toegelicht aan de hand van de tekening waarin figuur 1, schematisch het stabilisatiesysteem in een 10 optische zendinrichting volgens de uitvinding weergeeft, figuur 2, schematisch een eerste uitvoeringsvorm van de optische zendinrichting laat zien, en figuur 3 schematisch een tweede uitvoeringsvorm van de optische zendinrichting toont.

15 In figuur 1 is met de reeks λ^, -··· λΝ een aantal halfgeleiderlasers aangegeven. Straling afkomstig van ieder van de lasers wordt via de bundel vezels 12 toegevoerd aan de selektie-inrichting 10. De uitgang 19 van de selektie-inrichting 10 zendt straling uit waarvan de golflengte overeenkomt met de golflengte van de 20 een van de ingangen binnentredende straling. Deze golflengte wordt gemeten in de golflengtemeter 20 waarna de waarde daarvan via de verbinding 21 naar de stuurinrichting 30 wordt doorgegeven. Bij een verschil tussen de werkelijke en nominale waarden van de golflengte wordt via een van de verbindingen 32 vanuit de stuurinrichting 30 de 25 temperatuur van en/of de stroomsterkte door de desbetreffende laser aangepast zodat de uitgezonden golflengte wordt gekorrigeerd.

In figuur 2 is een eerste uitvoeringsvorm van een optische zendinrichting volgens de uitvinding schematisch weergegeven.

De uitgangen van de halfgeleiderlasers , ..., λΝ zijn via de 30 verbindingswegen 11, bijvoorbeeld optische vezels, verbonden met de sterkoppelaar 50. Deze voegt de straling samen die in ieder van de ingangen binnentreedt en splitst de samengevoegde straling in een aantal stralingsbundels die ieder via een van de uitgangen 51 naar een abonnee geleid worden. Ieder van deze stralingsbundels bevat straling afkomstig 35 uit alle halfgeleiderlasers tot λκ.

Tussen iedere halfgeleiderlaser tot λΝ en de sterkoppelaar bevindt zich een koppelaar 13 die een gedeelte van de zich 8 7' λ ;; it r ^ ' PHN 12.014 6 door de verbinding 11 voortplantende straling uitkoppelt en via de verbinding 12 naar de selektie-inrichting 10 leidt. De selektie-inrichting selekteert één van de aangeboden signalen en leidt deze via de verbinding 19 verder naar de golflengtemeter 20. De door de 5 golflengtemeter gemeten numerieke waarde wordt via de verbinding 21 naar de in een computer 40 ondergebrachte stuurinrichting doorgegeven. Via de verbinding 31 is de selektie-inrichting 10 met de computer 40 verbonden zodat informatie betreffende de geselekteerde halfgeleiderlaser in de stuurinrichting aanwezig is. Met behulp van de computer wordt de 10 werkelijke waarde van de golflengte vergeleken met de nominale waarde voor de geselekteerde halfgeleiderlaser en bij een afwijking worden de temperatuur van en/of de stroomsterkte door de laser aangepast met behulp van de daarvoor aanwezige regelschakelingen 41.

De informatiestromen die de lasers moeten doorgeven 1 15 kunnen aan de lasers worden aangeboden via de computer 40 en de regelschakelingen 41 maar ook kan daarvoor een apart informatieverwerkend systeem in de inrichting opgenomen worden.

De belangrijkste eis die aan de golflengtemeter gesteld wordt is dat deze een goede stabiliteit moet hebben, onafhankelijk van 20 omgevingsinvloeden zoals temperatuur en atmosferische druk. Omdat afdrijven van de werkelijke golflengten van de halfgeleiderlasers getolereerd kan worden binnen grenzen die bepaald worden door de nominale afstand tussen naast elkaar liggende kanalen is een hoge meetsnelheid van veel minder belang. Een golflengtemeter die aan de 25 eisen voldoet is door Advantest op de markt gebracht onder het typenummer TQ8325.

In figuur 3 is een tweede uitvoeringsvorm van de optische zendinrichting volgens de uitvinding schematisch weergegeven. Evenals in figuur 2 zijn met λ^, ..., λΝ de halfgeleiderlasers voor het 30 uitzenden van de informatiestromen aangegeven. De straling van deze lasers wordt via de verbindingen 11 naar de sterkoppelaar 50 geleid en daar samengevoegd en gesplitst en vervolgens via de uitgangen 51 naar de abonnees gezonden. De selektie-inrichting is samengesteld uit een aantal elementen die binnen de stippellijn 10 zijn getekend. De straling uit 35 een van de uitgangen van de sterkoppelaar 50, aangegeven met 52, wordt met behulp van de koppelaar 64 samengevoegd met straling opgewekt door de kontrolelaser Xc. De samengevoegde straling wordt via de verbinding 6 7 C 010 8 PHN 12.014 7 65 naar de opto-elektrische omzetter 60 geleid. Deze is slechts gevoelig voor lage frequenties en geeft alleen een wisselstroomsignaal af wanneer het frequentieverschil tussen de van de kontrolelaser en een van de andere halfgeleiderlasers afkomstige straling voldoende klein is. Een 5 gedeelte van de kontrolelaserstraling wordt met behulp van de koppelaar 62 en de verbinding 63, toegevoerd aan de golflengtemeter 20. De daarin bepaalde numerieke waarde van de golflengte van de halfgeleiderlaserstraling vormt samen met het wisselstroomsignaal uit de opto-elektrische omzetter 60 voldoende informatie voor het bepalen van 10 de werkelijke golflengte van de straling uit de te meten halfgeleiderlaser. Door met behulp van de regelschakeling 61 de golflengte van de kontrolelaser Xc te laten variëren is de werkelijke golflengte van ieder van de halfgeleiderlasers λ1, ..., achtereenvolgens te meten, waarna deze zo nodig met behulp van de 15 bijbehorende regelschakelingen 41 is bij te régelen.

I ' ·

Claims

1. Optische zendinrichting, bevattende een aantal halfgeleiderlasers voor het uitzenden van evenzoveel met een informatiestroom gemoduleerde stralingsbundels met een voor iedere informatiestroom verschillende golflengte, een meetsysteem voor het 5 meten van iedere golflengte en een stuurinrichting voor het, als funktie van een door het meetsysteem opgewekt signaal, beïnvloeden van de golflengten van de halfgeleiderlasers, met het kenmerk, dat het meetsysteem een golflengtemeter en een selektie-inrichting bevat voor het achtereenvolgens in de tijd selekteren en bepalen van de golflengten 10 van de door ieder van de halfgeleiderlasers opgewekte stralingsbundels.

2. Optische zendinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de selektie-inrichting een schakelinrichting is voor het tot stand brengen en verbreken van een stralingsweg van ieder van de halfgeleiderlasers naar de golflengtemeter.

3. Optische zendinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de schakelinrichting is voorzien van elektro-optische middelen voor het tot stand brengen en verbreken van de respektievelijke stralingswegen.

4. Optische zendinrichting volgens conclusie 1, waarbij de 20 zendinrichting een kontrolelaser en een stelsel van bundelsamenvoegende elementen bevat, welke kontrolelaser geschikt is voor het uitzenden van straling waarvan de golflengte varieerbaar is over het gehele golflengtebereik van de halfgeleiderlasers, welk stelsel van bundelsamenvoegende elementen geplaatst is in de stralingswegen van de 25 door de halfgeleiderlasers en de kontrolelaser uitgezonden straling voor het verkrijgen, aan ten minste één uitgang van het stelsel, van een samengevoegde stralingsbundel die ten minste een gedeelte van de van iedere laser afkomstige straling bevat, en waarbij de selektie-inrichting van de zendinrichting de kontrolelaser bevat en een daarmee 30 samenwerkende opto-elektrische omzetter, met het kenmerk, dat de golflengtemeter in een stralingsweg van van de kontrolelaser afkomstige straling is aangebracht, en dat het golflengtebereik van de opto-elektrische omzetter kleiner is dan het verschil van de nominale golflengten van de halfgeleiderlasers.

5. Optische zendinrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de golflengte van de van de kontrolelaser afkomstige straling varieerbaar is door verandering van zowel de temperatuur van 870 01 ö 8 PHN 12.014 9 als de stroomsterkte door de kontrolelaser,

6. Optische zendinrichting volgens conclusie 1, 2, 3, 4 of 5, met het kenmerk, dat de golflengten van de door de halfgeleiderlasers uitgezonden straling wordt beïnvloed door de temperatuur van en de 5 stroomsterkte door de halfgeleiderlasers te beïnvloeden. V ' ' f: