SE534444C2

SE534444C2 - Kommunikationssystem innefattande en avstämbar laser.

Info

Publication number: SE534444C2
Application number: SE0850057A
Authority: SE
Inventors: Gert Sarlet; Pierre-Jean Rigole
Original assignee: Syntune Ab
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2011-08-23
Also published as: US8559817B2; WO2010050878A1; SE0850057A1; EP2347529A4; JP2014079013A; US20110274439A1; EP2347529A1; JP2012507242A

Abstract

14 Samandrag Kommunikationssystem innefattande en kommunikationsenhet med en första del (l) (2), är anordnad att placeras hos en slutanvända- och ett antal av en andra del där denandra delen (2)re, såsom en bostad, kontorsrum eller motsvarande och där denförsta delen (1)(2), innefattar en laser (6) är gemensam för ett antal av nämnda andradelar där den första och respektive den andra delen och där varje andra del är förbundenmed första delen medelst en fiberoptisk kabel (4;l2,l3) (3) och ett frekvensfilter och där den första delen (l) och den respektive andra delen (2) är anordnade att utbyta informa- tion medelst laserljus. Uppfinningen utmärkes av, att var och en av de andra delarna(6), är anordnad att analysera från en andra del (2) (2) innefattar en avstämbar laser delen (l) av att den första mottaget ljus och av att den första delen (1) är anordnad att sända information till den andra delen (2) under det att denförsta delen mottager ljus från den andra delen och av attnämnda information innehåller information till den andradelen (2) att vid behov justera dess frekvens/våglängd samtav att den andra delen (2) därvid är anordnad att ändra fre- kvens/våglängd. Figur la, lb, lc önskas publicerade. H:\DOCWORK\Ansökningstext.doc , 2008- I 0-28 0801 77SE

Description

25 30 35 534 444 En ytterligare sort är en DBR-laser (Distributed Bragg Re- flector). En SGDBR-laser Reflector) och en digital super-mode (DS) DBR-laser samt en (Sampled Grating Distributed Bragg MG-Y-laser är monolitiska anordningar, d.v.s. hela den av- stämbara lasern består av endast ett chip av InP med vägleda- re av InGaAsP. Genom att dylika lasrar tillverkas på en wa- fer, blir tillverkningen kostnadseffektiv. En MG-Y-laser finns beskriven i det svenska patentet nr. 529 492. Eftersom dessa lasrar avstäms medelst ströminjektion till en eller flera sektioner är avstämningen mycket snabb. Dessa lasrar är också de minsta avstämbara lasrarna.

Nuvarande applikationer för storstads- och långdistansnätverk fordrar att lasrarnas frekvens/våglängd styrs med hög nog- grannhet utan att trafiken avbryts och över mycket lång tid.

Detta fordrar i sin tur att lasrarnas temperatur styrs nog- grant och att det finns någon form av frekvensreferens. Det vanliga sättet att styra en lasers temperatur är att använda en Peltier kylare. Denna är dock dyr och är känslig för fukt, varför hela anordningen måste byggas in i en hermetiskt slu- ten enhet. Alla lasrar fordrar också en optisk isolator för att undertrycka reflexer, som kan påverka frekvensstabilitet.

På grund av det ovan sagda är kostnaden för att tillverka lasrar och kontrollera dessa för hög för att det skall vara möjligt att installera en laser vid varje slutanvändare, så- som i ett stort antal bostäder i ett bostadsområde.

Föreliggande uppfinning löser detta problem genom ett annat angreppssätt än det som är rådande vid laserkommunikations- system.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till ett kommuni- kationssystem innefattande en kommunikationsenhet med en första del och ett antal av en andra del, där den andra delen är anordnad att placeras hos en slutanvändare, såsom en bo- stad, kontorsrum eller motsvarande och där den första delen 10 15 20 25 30 35 534 444 är gemensam för ett antal av nämnda andra delar, där den första och respektive den andra delen innefattar en laser och där varje andra del är förbunden med första delen medelst en fiberoptisk kabel och ett frekvensfilter och där den första delen och den respektive andra delen är anordnade att utbyta information medelst laserljus, där var och en av de andra de- larna innefattar en avstämbar laser, där den första delen är anordnad att analysera från en andra del mottaget ljus, där den första delen är anordnad att sända information till den andra delen, där nämnda information innehåller information till den andra delen att vid behov justera dess frekvens/vàg- längd, där den andra delen därvid är anordnad att ändra fre- kvens/våglängd, där var och en av lasrarna inte är bundna till vissa våglängder/frekvenser och var och en av lasrarna är anordnade att växla mellan olika våglängder/frekvenser me- delst styrströmmar, som pàföres lasern och utmärkes av, kom- binationen att var och en av nämnda lasrar är anordnade att sända på olika frekvenser/våglängder motsvarande olika kana- ler, av att från den andra delen utsänt ljus, som mottages av den första delen analyseras av den första delen och av att den första delen är anordnad att översända nämnda informa- tion, avseende justering av den mottagna vàglängden/frekven- sen, under det att den första delen mottager ljus från den andra delen.

Nedan beskrives uppfinningen närmare, delvis i samband med bifogade ritning, där - figur la illustrerar föreliggande kommunikationssystem schematiskt - figur lb visar principiellt transmission genom ett optiskt filter som funktion av optisk frekvens/våglängd - figur lc visar ett blockschema över en andra del i ett utförande - figur 2 illustrerar ett utföringsexempel av uppfinningen - figur 3a illustrerar datatrafik från en slutanvändare till en basstation i exemplet från figur 2 10 15 20 25 30 35 534 444 - figur 3b illustrerar datatrafik från en basstation till en slutanvändare i exemplet från figur 2 - figur 4 illustrerar ett alternativt utförande relativt det i figur 2 visade.

Figur l visar ett kommunikationssystem innefattande en kommu- (Central Office) och ett där den andra delen 2 är nikationsenhet med en första del l antal av en andra del 2 (End user), anordnad att placeras hos en slutanvändare, såsom en bostad, kontorsrum eller motsvarande. Föreliggande uppfinning är an- vändbar i allehanda sammanhang där en central enhet är kopp- lad till ett antal slutanvändare. I figur 1 visas endast en andra del 2. Den första delen l är gemensam för ett antal av nämnda andra delar 2, där den första 1 och respektive den andra 2 delen innefattar en laser.

Varje andra del 2 är förbunden med första delen l medelst en fiberoptisk kabel 3 och ett frekvensfilter 4 (Optical filter) och där den första delen och den respektive andra delen är anordnade att utbyta information medelst laserljus. I figur la kan även den första delen sända ljus till den andra delen 2 genom den fiberoptiska kabeln 5.

Frekvensfiltret 4 behöver bara finnas i förbindelsen från den andra delen 2 till den första delen l. ett filter i förbindelsen från den första delen 1 till den Det kan även finnas andra delen 2, men det är inget absolut krav. Om det finns ett filter i förbindelsen från den första delen l till den andra delen 2 så är det inte heller nödvändigtvis samma fil- ter som i förbindelsen från den andra delen 2 till den första delen 1.

I exemplet i figur 2 kommer kommunikationen från den andra delen 2 till den första delen l att ske i ett annat frekvens- band än kommunikationen från den första delen 1 till den and- ra delen 2. 10 15 20 25 30 35 534 444 Enligt uppfinningen innefattar var och en av de andra delarna 2 en avstämbar laser (Tunable transmitter) 6.

Den första delen 1 är anordnad att analysera från en andra del 2 mottaget ljus medelst en mottagare (Rx) 7, se figurerna 2 och 3a. tion till den andra delen 2 medelst en sändare Den första delen l är anordnad att sända informa- (TX) av en laser under det att den första delen l mottager ljus 8 i form från den andra delen 2. Pilen 5 illustrerar att information sänds från den första delen 1 till den andra delen 2.

Vidare innehåller, enligt uppfinningen, nämnda information till den andra delen 2 om att vid behov justera dess frekvens /våglängd samt av att den andra delen 2 därvid är anordnad att ändra frekvens/våglängd.

I en basstation (Central Office) form av en laser, (Tx) i som sänder en ljussignal nedströms i en sitter en sändare fiber 3. I en punkt nära en grupp slutanvändare (End user) 2 delas signalen över olika fibrer 9, 10, ll, se figur 3b, som var och en löper till en enda slutanvändare. Nämnda fiber 3 kan vara lång, exempelvis 10 - 20 km, medan de sista fibrerna 9, 10, 11 till slutanvändarna bara är exempelvis 100 meter långa. Längderna beror givetvis av geografiska omständighe- ter.

Genom att använda våglängdsmultiplexering erhålles en högre kapacitet. För detta ändamål innefattar sändaren i basstatio- nen en array av lasrar, som utsänder signaler av olika fre- kvenser/våglängder. De olika signalerna skickas in i fibern 3 med hjälp av en våglängdsmultiplexer (MUX) 12. I slutet av fibern 3 delas signalerna upp i de individuella våglängderna medelst en vàglängdsdemultiplexer (DEMUX) 13, se figur 3b.

Detta är ett exempel på ett så kallat WDM-PON system (Wave- length Division Muliplexing Passive Optical Network). 10 15 20 25 30 35 534 444 En fördel med att använda tekniken WDM-PON är att det är re- lativt enkelt att uppgradera existerande PON-system, genom att det endast fordras att komponenter byts ut i slutpunkter- na (del 1 och delarna 2), samt delningspunkten, där ljuset delas upp i olika våglängder.

Ovan har signaler från basstationen till slutanvändare be- handlats. Emellertid sker även signaltrafik från slutanvän- darna till basstationen. Vid sådana signaler 14, 15, 16, se figur 3a, kommer nämnda DEMUX 13 att få egenskaper som en MUX och nämnda MUX 12 får egenskaper av en DEMUX. Det är härvid ytterst väsentligt att ljuset, som sänds från en specifik slutanvändare har rätt våglängd för att ljuset skall kopplas vidare in i nämnda fiber 3 av MUX:en.

I figurerna 3a och 3b anger ”V” med ett index olika optiska frekvenser/våglängder.

Det är ett önskemål att kunna använda en universell transcei- ver Detta fordrar att transceivern 17 innefattar en avstämbar laser 6. (sändar-/mottagarenhet) 17 hos slutanvändarna.

Föreliggande uppfinning möjliggör att man kan ha en univer- sell transceiver (sändar-/mottagarenhet).

Det är allmänt känt att en laser driver i frekvens/våglängd med tiden. Därför måste laserns styrströmmar, spänningar och/ eller temperatur och därmed frekvens/våglängd ändras med ti- Det är tidi- gare känt olika anordningar för att en kommunikationslaser den för att ovan nämnda kommunikation skall ske. skall kompenseras för drift i frekvens/våglängd så att lasern håller sin frekvens/våglängd, men sådana anordningar är dyra.

Föreliggande uppfinning bygger på idén att låta slutanvända- rens laser driva, men att ge den information, som gör att den (oftast iterativt) kan justera frekvensen/våglängden till den frekvensen/våglängd, på vilken den skall sända för att kunna 10 15 20 25 30 35 534 444 kommunicera med basstationen. Denna information får slutan- vändarens laser från basstationens laser.

Enligt en föredragen utföringsform saknar således den andra delens laser en anordning innefattande en frekvensreferens och interna anordningar för att upprätthålla en förutbestämd frekvens/våglängd.

När en transceiver (sändar-/mottagarenhet) med en laser in- stallerats hos en slutanvändare är lasern anordnad att sända successivt på olika frekvenser. Den andra delens 2 trans- ceiver (sändar/mottagarenhet) 17 innefattar förutom en av- (Rx) se figur lc. Vilka frekvenser lasern 6 sän- stämbar laser 6 en mottagare 18 och en styrkrets 19 (Control Logic), der på styrs av styrkretsen 18. Basstationen l mottager det utsända laserljuset under förutsättning att det passerat det optiska filtret 4; 12, 13. växla mellan olika frekvenser kommer vid ett visst tillfälle Genom att lasern 6 är anordnad att ljus att mottagas i basstationens mottagare och där analyse- ras.

Enligt en föredragen utföringsform är den första delen l an- ordnad att analysera fràn en andra del 2 mottaget ljus direkt eller indirekt med avseende pà dess frekvens/våglängd.

Enligt en föredragen utföringsform är den första delen l, basstationen, anordnad att mäta frekvensen/våglängden indi- rekt genom att mäta ljusets intensitet. I figur lb visas en kurva över mottagen ljuseffekt som funktion av frekvens/våg- längd. För det fall den första delen 1 inte mottager en för- väntad effekt är den första delen anordnad att sända nämnda information till den andra delen 2 att ändra frekvensen/våg- längden. Styrkretsen 18 är anordnad att dekodera denna in- formation och styra ut laserns 6 styrströmmar, spänningar och/eller temperatur så att frekvensen/våglängden ändras. 10 15 20 25 30 35 534 444 Enligt ett föredraget alternativt utförande är den första delen l anordnad att direkt mäta frekvensen/våglängden.

Enligt ett föredraget utförande, för det fall frekvensen/våg- längden avviker från ett förutbestämt värde, är den första delen 1 anordnad att utsända information till den andra delen 2 att ändra frekvens/våglängd, varvid den andra delens 2 styrkrets 18 är anordnad att ändra frekvensen/våglängden, varefter den första delen 1 återigen analyserar frekvensen/ våglängden och är anordnad att eventuellt utsända ytterligare information till den andra delen 2 att ytterligare ändra fre- kvensen/våglängden.

Enligt en föredragen alternativ utföringsform av uppfinningen är den andra delen anordnad att frekvensmodulera det ljus, som utsändes och den första delen är anordnad att mäta deri- vatan och tecknet på derivatan, av den mottagna effekten som funktion av frekvensen/våglängden hos det mottagna ljuset. Om våglängden fràn en andra del ligger på en flank av filterre- sponsen vid transmissionen genom en MUX/DEMUX kommer fre- kvensmodulationen att konverteras till en amplitudmodulation.

Enbart om våglängden ligger på toppen av filterresponsen kom- mer amplitudmodulationen att vara lika med noll. Den första delen är anordnad att mäta amplituden och på basis av mät- ningen sända information till den andra delen om ändringar i frekvensen/våglängden.

Det kan förekomma att en laser i en andra del 2 inte går att styra lasern mot en annan frekvens/våglängd på grund av att exempelvis styrströmmarna inte kan ökas mera. Härvid är den första delens laser anordnad att avge information till den andra delens styrkrets 18 att nollställa eller omstarta den andra delens laser. Alternativt kan den andra delen vara an- ordnad att, efter information från den första delen, välja ut en annan arbetspunkt, d.v.s. exempelvis en annan kombination av styrströmmar, som ger samma frekvens/våglängd. 10 15 20 25 534 444 I figur 4 visas en annan möjlig implementation av uppfinning- en, där, till skillnad från utföringsexemplen beskrivna ovan, en fiberring 20 med optiska add/drop multiplexers 2l,22,23 (OADM) används för att ansluta slutanvändare 24, 25, 26. En OADM tar ut en eller flera frekvenser ur en inkommande optisk fiber och skickar övriga frekvenser vidare på en utgående fi- ber. En OADM kan också lägga till nya signaler på en utgående fiber, där signalerna har samma frekvenser som de som plocka- des ut från den inkommande fibern. En MUX 27 och en DEMUX 28 finns placerad i basstationen.

Föreliggande uppfinning löser de inledningsvis nämnda proble- men och tillåter att en billig avstämbar laser kan användas hos slutanvändare, genom att den tillåts driva i frekvens/ våglängd genom att en styrning sker från basstationen när denna mottager ljus från en viss slutanvändare.

Ovan har ett antal utföringsexempel beskrivits. Det är dock uppenbart att dessa kan varieras med avseende på ingående op- tiska komponenter för att uppnà resultatet att en laser hos en slutanvändare styrs vad avser dess frekvens/våglängd av en laser i en basstation.

Föreliggande uppfinning skall därför inte anses begränsad till ovan angivna utföringsexempel, utan kan varieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram.

Claims

10 15 20 25 30 35 534 444 10 Patentkrav

1. Kommunikationssystem innefattande en kommunikationsenhet med en första del (1) (2), är anordnad att placeras hos en slutan- och ett antal av en andra del där den andra delen (2) vändare, såsom en bostad, kontorsrum eller motsvarande och där den första delen (1) är gemensam för ett antal av nämnda andra delar (2), där den första och respektive den andra de- (Tx,17) och där varje andra del är förbunden med första delen medelst en fiberoptisk kabel (3) (4;l2,l3) och den respektive andra delen (2) len innefattar en laser och ett frekvensfilter och där den första delen (1) är anordnade att utbyta information medelst laserljus, där var och en av de andra de- larna (2) innefattar en avstämbar laser (6), där den första delen (1) är anordnad att analysera från en andra del (2) mottaget ljus, där den första delen (l) är anordnad att sända information till den andra delen (2), innehåller information till den andra delen (2) där nämnda information att vid behov justera dess frekvens/våglängd, där den andra delen (2) där- vid är anordnad att ändra frekvens/vàglängd, där var och en av lasrarna (6) inte är bundna till vissa våglängder/frekven- ser och var och en av lasrarna (6) är anordnade att växla mellan olika våglängder/frekvenser medelst styrströmmar, som påföres lasern, k ä n n e t e c k n a t a v, kombinationen att var och en av nämnda lasrar (6) är anordnade att sända på olika frekvenser/våglängder motsvarande olika kanaler, av att från den andra delen (2) utsänt ljus, som mottages av den första delen (1) analyseras av den första delen (1) och av att den första delen (1) formation, avseende justering av den mottagna våglängden/fre- under det att den första delen är anordnad att översända nämnda in- kvensen, (1) mottager ljus från den andra delen (2).

2. Kommunikationssystem enligt krav l, k ä n n e t e c k - att den första delen (1) ra från en andra del n a t a v, är anordnad att analyse- (2) mottaget ljus direkt eller indirekt med avseende på dess frekvens/våglängd. 10 15 20 25 30 35 534 444 ll

3. Kommunikationssystem enligt krav l eller 2, k ä n n e - t e c k n a t a v, att den andra delens (2) laser (6) saknar en anordning innefattande en frekvensreferens och interna an- ordningar för att upprätthålla en förutbestämd frekvens/våg- längd.

4. Kommunikationssystem enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n n e- att den andra delen (2) för att styra laserns (6) t e c k n a t (18) ningar och/eller temperatur och därmed frekvens/våglängd, (18) kvens/våglängd när den andra delen (2) mottagit information a v, innefattar en styrkrets styrströmmar, spän- vilken styrkrets är anordnad att ändra laserns (6) fre- från den första delen (l) att den andra delens frekvens/våg- längd skall ändras.

5. Kommunikationssystem enligt krav 4, k ä n n e t e c k - n a t a v, att för det fall frekvensen/våglängden avviker från ett förutbestämt värde, den första delen (1) är anordnad att utsända information till den andra delen (2) att ändra frekvens/våglängd, av att den andra delens (2) styrkrets (18) är anordnad att ändra frekvensen/våglängden, varefter den första delen (1) återigen analyserar frekvensen/våglängden och är anordnad att eventuellt utsända ytterligare informa- tion till den andra delen (2) att ytterligare ändra frekven- sen/våglängden.

6. Kommunikationssystem enligt krav 2, 3, 4 eller 5, k ä n - att den första delen (1) att mäta frekvensen/våglängden indirekt genom att mäta lju- n e t e c k n a t a v, är anordnad sets intensitet.

7. Kommunikationssystem enligt krav 2, 3, 4 eller 5, k ä n - att den första delen (1) att direkt mäta frekvensen/våglängden. n e t e c k n a t a v, är anordnad

8. Kommunikationssystem enligt krav 2, 3, 4 eller 5, k ä n- 10 15 20 25 534 444 12 n e t e c k n a t är anordnad a v, att den andra delen (2) att frekvensmodulera det ljus, som utsändes och av att den första delen (1) är anordnad att mäta derivatan av den mot- tagna effekten som funktion av frekvensen/våglängden hos det mottagna ljuset.

9. Kommunikationssystem enligt krav 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 el- ler 8, att den första delen (1) innefattar en array av fixvàglängdslasrar. k ä n n e t e c k n a t a v,

10. Kommunikationssystem enligt krav l, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 eller 9, (1) innefattar avstämbara lasrar. k ä n n e t e c k n a t a v, att den första delen

11. ll. Kommunikationssystem enligt krav 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 eller 10, k ä n n e t e c k n a t (12) och en demultiplexer (13) (1) och den andra (2) delen, vilken multiplexer och demulti- plexer är anordnade att leda ljus från nämnda första del till respektive andra del och vice versa. a v, att en multiplexer förefinns mellan den första