DE69131601T2

DE69131601T2 - Optisches übertragungssystem und verfahren zur datenübertragung durch einen einzelnen optischen wellenleiter

Info

Publication number: DE69131601T2
Application number: DE69131601T
Authority: DE
Inventors: William Brooks
Original assignee: PYR Systems Inc
Current assignee: PYR Systems Inc
Priority date: 1990-01-25
Filing date: 1991-12-19
Publication date: 2000-04-13
Anticipated expiration: 2011-12-20
Also published as: CA2104103A1; EP0572457A4; EP0572457A1; JP3333193B2; WO1993012591A1; AU667465B2; DE69131601D1; JPH06504420A; AU1236692A; DK0572457T3; US5146358A; EP0572457B1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Datenübertragung, wobei optische Wellenleiter, wie Faseroptiken, verwendet werden.

Hintergrundgebiet

Aus W-O-A-91/14321 ist ein optischer Multiplexer bekannt, der ein akusto-optisches Element verwendet, einen monochromatischen Laserstrahl in einen divergenten, polychromatischen Strahl zu streuen, der kollimiert und auf einen räumlichen Lichtmodulator zur Modulation einzelner Kanäle gerichtet wird, d. h., Frequenzen des zerstreuten Strahls. Aus der japanischen Patentzusammenfassung, Bd. 11, Nr. 319 (P-627) und der JP-A-62106433 ist ein optisches System zur Wellenlängenmultiplexmodulation bekannt, das ein Ultraschallelement einsetzt, das die akusto-optische Wirkung verwendet, um zu ermöglichen, daß Signale unabhängig voneinander auf Strahlen mit unterschiedlicher Wellenlänge unmittelbar aufgebracht werden, ohne optische Signale in elektrische Signale zur Wellenlängenmultiplexübertragung umzuwandeln. Aus der japanischen Patentzusammenfassung, Bd. 5, Nr. 167 (E-079) und JP-A-56094853 ist ein optisches Übertragungssystem bekannt, das ein elastisches Wellenelement verwendet, um einen ihm eingegebenen Laserstrahl zu beugen. Dann werden ein gebeugter und ein ungebeugter Strahl konzentriert und einer optischen Faser eingegeben und durch sie übertragen. Die Demodulation auf der Ausgangsseite ist nicht besonders angegeben.
Die Datenübertragung mittels Faseroptikverbindungen liefert eine relativ sichere Hochgeschwindigkeitseinrichtung zum Datenaustausch. Gegenwärtige Architekturen von Faseroptikverbindungen sind in ihrer Leistung durch ihre Unfähigkeit beschränkt, mehrere Datenkanäle entweder gleichzeitig oder bidirektional zu übertragen. Die Ausgestaltung gegenwärtiger, herkömmlicher Systeme verlangt eine Laserdiode für einen Sender zusammen mit einer Photodiode für einen Empfänger. Die direkte Datenmodulation des Injektionsstroms zu der Laserdiode erzeugt einen intensitätsmodulierten, optischen Trägerstrahl. Der Trägerstrahl wird dann auf ein Ende einer optischen Faser fokussiert, die als ein Wellenleiter wirkt und den Trägerstrahl zu der Photodiode an dem anderen Ende der Faser leitet. Eine quadratische Bestimmung des intensitätsmodulierten, optischen Trägerstrahls durch die Photodiode wird verwendet, um die ursprünglichen Daten zu rekonstruieren. Somit sind für jeden Datenkanal ein Paar aus einer Laserdiode und einer Photodiode notwendig. Eine Zunahme der Anzahl der Datenkanäle pro Laser-Photodiodenpaar kann merkliche Verbesserungen des Kostenwirkungsgrads der Faseroptikverbindungen ergeben, wobei jedoch mehrere gegenwärtig bekannte Verfahren zur Erhöhung der Anzahl der Datenkanäle über eine einzige, optischen Faser bedeutende Nachteile aufweisen.
Das erste, bekannte Verfahren verwendet eine Zeitmultiplex-(TDM)-Codierung der Daten. Diese Methode verlangt eine diskrete Abtastung der Eingangsdatensignale mit Raten, die größer als die Nyquist Grenze sind, und erzeugt eine Hochgeschwindigkeitsanforderung für die Komponenten der Faseroptik, selbst wenn nur geringe Eingangsdatenraten verwendet werden. Es werden eine kritische Synchronisierung der Datenverschachtelungsblöcke und eine komplexe, und deshalb teure, Elektronik zur Ausführung verlangt.
Ein zweites, bekanntes Verfahren erzeugt eine Gruppe HF Nebenträger, von denen jeder durch unterschiedliche Daten moduliert wird, wobei irgendeine geeignete Modulationstechnik verwendet wird, wie Amplitudentastung (ASK), Phasentastung (PSK) oder Frequenzschiebetastung (FSK). Die sich ergebenden, datenmodulierten Träger werden dann linear zusammen mit dem Injektionsgleichstrom der Laserdiode summiert. Das Ergebnis ist ein Frequenzmultiplex (FTM), ein "HF-Nebenträger, der den Ausgangsstrahl der Laserdiode intensitätsmoduliert. Es gibt mehrere Nachteile, die dieser Methode innewohnen, von denen einer ist, daß die optische Übertragungsfunktion für den Ausgangsintensitätsinjektionsstrom nur über einen begrenzten Bereich linear ist. Sie hat häufig Unstetigkeiten (oder "Knicke") in ihrem Verlauf, was nichtlineare Modulationsübertragungsgrößen ergibt. Des weiteren bewirkt die Intensitätsmodulation des Laserdioden- Injektionsstroms ein optisches Modusspringen, insbesondere in verstärkungsgeführten Lasern, und eine verringerte Betriebslebensdauer der Laserdiode. Die Modulation des Injektionsstroms erzeugt eine dynamische Instabilität bei der Wärmeleitfähigkeit der La serdiode und verkürzt in Kombination mit nachfolgenden Wärmespannungen die Arbeitslebensdauer der Laserdiode.
Ein drittes, bekanntes Verfahren ist, einfach die Anzahl der Datenkanäle zu erhöhen, die pro Faser verwendet werden. Diese Methode verwendet mehrere Laserdioden, von denen jede bei einer unterschiedlichen optischen Wellenlänge arbeitet und mit fremden Daten moduliert wird. Die sich ergebenden, intensitätsmodulierten, optischen Strahlen werden dann linear kombiniert, wobei ein Wellenlängenmultiplexgitter (WDM) verwendet wird. Die sich ergebenden, optischen Trägerstrahlen mit mehreren Wellenlängen werden dann durch ein anderes Wellenlängenmultiplexgitter an dem Empfangsende des Faserwellenleiters demultiplext und durch getrennte Photodioden aufgenommen. Bei dieser Methode werden eine Laserdiode und eine Photodiode für jeden Datenkanal verlangt, obgleich nur eine einzige, optische Faser verwendet wird. Gegenwärtig verfügbare Wellenlängenmultiplexgitter sind äußerst kostspielig. Des weiteren erhöht die Verwendung von mehreren Laserdioden, die bei unterschiedlichen, optischen Wellenlängen arbeiten können, stark sowohl die Kosten als auch die Fehleranfälligkeit des Übertragungssystems, in dem sie verwendet werden.

Offenbarung der Erfindung

Die oben angegebenen Probleme beim Stand der Technik werden durch ein optisches Übertragungssystem gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 28 überwunden.
Bei einem optischen Übertragungssystem zur Datenübertragung von einem ersten Ort zu einem zweiten Ort umfaßt das System eine Eingangseinrichtung zur Erzeugung eines akustischen Strahls, der durch die Daten moduliert wird und eine akustische Strahlfrequenz aufweist, eine Lichtquelleneinrichtung zur Erzeugung eines CW-Laser-Lichtstrahls (Gleichwellen-Laser-Lichtstrahl) bei einer im wesentlichen festen, optischen Frequenz, und eine Modulationseinrichtung zum Empfang des akustischen Strahls und des Laserlichtstrahls und zur Erzeugung eines ungebeugten Laserlichtstrahls und eines gebeugten Laserlichtstrahls. Der gebeugte Laserlichtstrahl wird durch die Frequenz des akustischen Strahls von der Frequenz des ungebeugten Laserlichtstrahls verschoben und unter einem Winkel gebeugt, der von der Frequenz des akustischen Strahls ab hängt. Das System umfaßt des weiteren an dem ersten Ort eine Einrichtung, um den ungebeugten und den gebeugten Laserlichtstrahl zu kombinieren, damit ein kombinierter Laserlichtstrahl erzeugt wird, und eine Übertragungseinrichtung zur Übertragung des Laserlichts zwischen dem ersten Ort und dem zweiten Ort. Bei der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform ist die Übertragungseinrichtung ein einzelner, optischer Wellenleiter. Der Wellenleiter empfängt an dem ersten Ort den kombinierten Laserlichtstrahl und überträgt den kombinierten Laserlichtstrahl zu dem zweiten Ort, damit der kombinierte Laserlichtstrahl von dem optischen Wellenleiter aufgenommen und der gebeugte Laserlichtstrahl demoduliert wird, damit ein demoduliertes Signal erzeugt wird, das die Frequenz des akustischen Strahls aufweist und den Informationsinhalt des akustischen Strahls enthält.
Bei einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Modulationseinrichtung ein akusto-optischer Modulator, umfaßt die Lichtquelleneinrichtung eine einzelne Laserdiode, die in einem von den Informationen nicht modulierten CW-Modus arbeitet, und umfaßt die Ausgangseinrichtung eine einzelne Photodiode. Die Ausgangseinrichtung umfaßt des weiteren eine Abstimmungsschaltung, die mit der Photodiode verbunden ist und auf die Frequenz des akustischen Strahls abgestimmt wird, damit das demodulierte Signal erzeugt wird. Die Ausgangseinrichtung des Systems umfaßt einen Demodulator, der mit der Abstimmungsschaltung verbunden ist und das demodulierte Signal demoduliert, um ein Ausgangsdatensignal zu erzeugen, das den Informationsinhalt des akustischen Strahls enthält. Die Ausgangseinrichtung umfaßt des weiteren einen rauscharmen Verstärker, der das demodulierte Signal verstärkt, das durch die Abstimmungsschaltung vor der Eingabe in den Demodulator erzeugt wird.
Bei der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Eingangseinrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung eines CW-Signals mit der Frequenz des akustischen Strahls, eine Einrichtung zur Modulation des CW-Signals mit einem Datensignal, das die Informationen enthält, damit ein Ansteuersignal mit der Frequenz des akustischen Strahls erzeugt wird, und eine Einrichtung zur Erzeugung des akustischen Strahls in Reaktion auf das Ansteuersignal. Die Lichtquelleneinrichtung umfaßt eine Einrichtung zur Kollimierung des Laserlichtstrahls, und die Einrichtung zur räumlichen Kombination des ungebeugten und des gebeugten Laserlichtstrahls umfaßt eine Sammellinse, die den un gebeugten und den gebeugten Laserlichtstrahl empfängt und den kombinierten Laserlichtstrahl erzeugt.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung umfaßt der von der Eingangseinrichtung erzeugte, akustische Strahl eine Mehrzahl akustischer Strahlen, wobei jeder akustische Strahl eine unterschiedliche Frequenz aufweist und durch einen getrennten Abschnitt der Informationen moduliert wird, die durch das System übertragen werden. Die Modulationseinrichtung erzeugt eine entsprechende Vielzahl gebeugter Laserlichtstrahlen, wobei jeder gebeugte Laserlichtstrahl unter einem verschiedenen Beugungswinkel gebeugt und durch die Frequenz des entsprechenden akustischen Strahls frequenzverschoben wird. Die Ausgangseinrichtung demoduliert die Mehrzahl gebeugter Laserlichtstahlen, um eine Mehrzahl demodulierter Signale zu erzeugen, die der Mehrzahl akustischer Strahlen entsprechen, wobei jedes demodulierte Signal den Informationsinhalt des entsprechenden akustischen Strahl enthält. Bei dieser Ausführungsform werden mehrere, getrennte Informationskanäle gleichzeitig über den einzelnen, optischen Wellenleiter übertragen.
Noch andere alternative Ausführungsformen der Erfindung stellen eine bidirektionale Übertragung bereit, wobei ein einzelner oder mehrere Datenkanäle verwendet werden, wie es erwünscht ist. Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, ausführlichen Beschreibung offensichtlich, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm einer ersten Ausführungsform eines unidirektionalen, optischen Übertragungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm einer ersten Ausführungsform eines Senders, der in dem System der Fig. 1 verwendet wird, das einen einzigen Datenkanal verwendet.
Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm einer ersten Ausführungsform eines Empfängers, der in dem System der Fig. 1 verwendet wird, das einen einzigen Datenkanal verwendet.
Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm einer zweiten Ausführungsform eines Senders gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei mehrere Datenkanäle verwendet werden.
Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm einer zweiten Ausführungsform eines Empfängers gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei mehrere Datenkanäle verwendet werden.
Fig. 6 ist ein schematisches Diagramm eines bidirektionalen, optischen Übertragungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.

Beste Ausführungsart der Erfindung

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm einer ersten Ausführungsform eines unidirektionalen, optischen Übertragungssystems 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das optische Übertragungssystem 10 überträgt Informationen von einem ersten Ort 12 zu einem zweiten Ort 14, wobei ein einzelner, optischer Wellenleiter verwendet wird, wie eine optische Faser 16. Man beachte, daß andere Mittel zur Laserlichtübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Ort auch verwendet werden können. Ein Sender 18 wird an dem ersten Ort 12 angeordnet und ein Empfänger 20 wird an dem zweiten Ort 14 angeordnet. Die optische Faser 16 ist zwischen dem Sender 18 und dem Empfänger 20 verbunden. Der Empfänger 18 erhält die zu übertragenden Informationen in der Form eines Eingangsdatensignals 22, entweder in analoger oder digitaler Form. Der Sender 18 wandelt das Eingangsdatensignal 22 in eine optische Form um, die zur Übertragung durch die optische Faser 16 zu dem Empfänger 20 geeignet ist. Der Empfänger 20 wandelt bei Erhalt des optischen Signals, das durch die optische Faser 16 übertragen wird, das optische Signal in ein Ausgangsdatensignal 24 um, das die übertragenen, analogen oder digitalen Informationen enthält.
Eine erste Ausführungsform des Senders 18 der Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt. Der Sender 18 umfaßt eine Laserstrahlquelle, wie eine Laserdiode 30. Die Laserdiode 30 arbeitet in einem Gleichwellenmodus (CW-Modus), wobei Laserlicht bei einer im wesentlichen konstanten Frequenz erzeugt wird. Wenn die Laserstrahlquelle eine Laserdiode ist, wird der Laserstrahl erzeugt, indem die Injektionsstromquelle 32 einer Gleichstromlaserdiode angesteuert wird, die die Laserdiode aktiviert.
Das Datensignal 22 und der CW-Ausgang eines HF-Oszillators 34 werden einem Modulator 36 eingegeben, der ein elektrisches HF Ansteuersignal 38 erzeugt, das mit dem Datensignal 22 moduliert wird. Das Ansteuersignal 38 wird auf den piezoelektrischen Kristall 49 angewendet, der Teil eines akusto-optischen Modulators 50 bildet, wie er unter der Artikelnummer 4050 von Crystal Technology Inc. hergestellt wird. Der piezoelektrische Kristall 49 erzeugt einen akustischen Strahl 51 mit einer sich mit einer Radiofrequenz in dem doppelbrechenden Material des akusto-optischen Wanderwellenmodulators.
Die Laserdiode 30 liefert einen optischen CW-Strahl 40, der zu dem akusto-optischen Modulator 50 übertragen wird. Der optische Strahl 40 wird durch eine Kollimatoroptik 42 kollimiert und durch den Modulator 50 gelenkt, so daß er durch den akustischen Strahl 51 mit sich fortbewegender Welle unter einem im allgemeinen dazu orthogonalen Winkel hindurchgeht.
Der Modulator 50 ist ein Wanderwellenmodulator, der den optischen Strahl 40 in einen oder mehrere gebeugte, optische Strahlen 52 streut (nur ein gebeugter Strahl ist gezeigt und wird bei der Ausführungsform der Fig. 2 verwendet). Der gebeugte, optische Strahl 52 hat einen Beugungswinkel 56, der von der akustischen Radiofrequenz des sich fortpflanzenden, akustischen Strahls 51, der durch den Modulator 50 hindurchgeht, und der Geometrie des Modulators abhängt. Der Modulator 50 erzeugt auch einen ungebeugten, optischen Strahl 54, der im wesentlichen bei seinem Durchgang durch den Modulator unbeeinflußt bleibt. Da der optische Strahl 40 eine unmodulierte Gleichwelle ist, amplitudenmoduliert der akusto-optische Modulator 50 auch den gebeugten, optischen Strahl 52 als Funktion der Amplitude der fortschreitenden Welle des akustischen Strahls 51 in dem Modulator 50. Indem diese Eigenschaften des akusto-optischen Modulators 50 verwendet werden, ist es möglich, eine Amplitudenmodulation und/oder eine Frequenzmodulation zu verwenden, um einen unidirektionalen Datenkanal über die optische Faser 16 zu übertragen, oder, wenn es erwünscht ist, gleichzeitig mehrere Datenkanäle über die einzelne, optische Faser unidirektional oder bidirektional zu übertragen, wie es ausführlicher unten beschrieben ist.
Das optische Übertragungssystem 10 der vorliegenden Erfindung verwendet auch eine Eigenschaft des akusto-optischen Modulators 50, die ergibt, daß die optische Frequenz des gebeugten, optischen Strahls 52 dopplerverschoben wird. Die Größe der Dopplerverschiebung ist gleich der Frequenz der laufenden Welle des akustischen Strahls 51. Diese Dopplerverschiebung ist ein Ergebnis der Energieerhaltung zwischen der Wechselwirkung des Photons des akustischen Strahls 51 und des Photons des optischen Strahls 40 und ergibt sich aus der Tatsache, daß sich der gebeugte, optische Strahl 52 auf einem gegenüber dem ungebeugten, optischen Strahl 54 unterschiedlichen Weg in dem akusto-optischen Modulator 50 fortpflanzt. Dies wird durch die folgenden Gleichungen angegeben:
deshalb ist ωd = ω + ωs
worin ω die ursprüngliche, optische Frequenz des optischen Strahls 40 ist, va die akustische Wellengeschwindigkeit der laufenden Welle des akustischen Strahls 51 ist, λs die Signalwellenlänge der laufenden Welle des akustischen Strahls 51 ist, sinθ der Winkel der laufenden Welle des akustischen Strahls 51 ist, c die Lichtgeschwindigkeit ist, η der Brechungsindex des akusto-optischen Modulators 50 ist, vs die akustische Signalgeschwindigkeit der laufenden Welle des akustischen Strahls 51 ist, ωd die dopplerverschobene Frequenz des gebeugten, optischen Strahls 52 ist und ωs die Frequenz der akustischen Welle der sich fortpflanzenden Welle des akustischen Strahls 51 ist. Als ein Ergebnis kann die dopplerverschobene Frequenz (d. h., ωd) als die Summe der ursprünglichen optischen Frequenz des optischen Strahls 40 (d. h., ω) und der Frequenz der akustischen Welle der laufenden Welle des akustischen Strahls 51 (d. h., ωs) ausgedrückt werden.
Wie es oben angegeben wurde, geht der ungebeugte, optische Strahl 54 im wesentlichen ungestört durch den akusto-optischen Modulator 50 hindurch. Die einzige Wirkung des Modulators 50 auf den ungebeugten, optischen Strahl 54 ist der Verlust der optischen Intensität, die gleich der Intensität des gebeugten Strahls 52 ist. Dies ist auch als "Abwärtsmodulation" bekannt.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Amplitudenmodulation oder eine Frequenzmodulation oder beides zu verwenden, wie es ausführlicher unten beschrieben ist. Wenn es erwünscht ist, kann die Intensität der laufenden Welle des akustischen Strahls 51 durch das Datensignal 22 amplitudenmoduliert werden, was ergibt, daß der gebeugte, optische Strahl 52 auch amplitudenmoduliert wird. Als solcher bleibt, wenn die Frequenz der laufenden Welle des akustischen Strahls 51 konstant gehalten wird, während seine Amplitude durch das Datensignal 2 moduliert wird, der Beugungswinkel 56 des gebeugten, optischen Strahls 52 konstant (der in bezug auf den ungebeugten, optischen Strahl 54 gemessen wird). Die Wirkung des Winkels 56 zwischen dem gebeugten und dem ungebeugten, optischen Strahl 52 und 54 ist, daß eine virtuelle einzelne, optische Punktquelle für die zwei optischen Strahlen 52 und 54 gebildet wird.
Wenn es erwünscht ist, die laufende Welle des akustischen Strahls 51 mit dem Datensignal 22 zu modulieren, hat der Strahl 51 eine sich ändernde Frequenz und der Beugungswinkel 56 des gebeugten, optischen Strahls 52 ändert sich ebenso. Beispielsweise kann, wenn binäre, digitale Daten übertragen werden sollen, das Datensignal 22 verwendet werden, ein frequenzmoduliertes Ansteuersignal 38 zu erzeugen und daher die laufende Welle des akustischen Strahls 51 zu modulieren, so daß der Strahl 51 bei einer ersten Frequenz ist, um ein "1" Bit darzustellen, und bei einer unterschiedlichen, zweiten Frequenz ist, oder wenn eine EIN/AUS Tastung verwendet wird, nicht vorhanden, um ein "0" Bit darzustellen. Als solches wird ein "1" Bit durch den gebeugten, optischen Strahl 52 dargestellt, der einen ersten Beugungswinkel 56 entsprechend der ersten Frequenz aufweist, und ein "0" Bit wird durch den gebeugten, optischen Strahl dargestellt, der einen unterschiedlichen, zweiten Beugungswinkel aufweist oder, wenn eine EIN/AUS Tastung verwendet wird, nicht vorhanden ist. Diese Änderung des Beugungswinkels und die sich ergebende Änderung der Dopplerverschiebung des gebeugten, optischen Strahls 52, der sich ergibt, wird verwendet, die digitalen Daten zu übertragen, und diese dann bei dem Empfänger 20 zu rekonstruieren. Es ist auch möglich, gleichzeitig die laufende Welle des akustischen Strahls 51 in bezug auf die Amplitude und die Frequenz zu modulieren, und daher den gebeugten, optischen Strahl 52, damit noch mehr Informationen übertragen werden. Während sie gerade für digitale Daten beschrieben worden sind, können diese Modulationstechniken auch verwendet werden, analoge Informationen zu übertragen.
Wie es oben gezeigt ist, wird der gebeugte, optische Strahl 52 mit einer Größe dopplerverschoben, die gleich der Frequenz ωs der laufenden Welle des akustischen Strahls 51 ist. Ein optisches Konvergenz- oder Sammellinsenelement 60 ist angeordnet, damit es den gebeugten und den ungebeugten, optischen Strahl 52 und 54 schneidet und die zwei Strahlen räumlich zu einem kombinierten optischen Strahl 62 kombiniert. Der kombinierte, optische Strahl 62 wird dann unter Verwendung herkömmlicher Mittel in die optische Faser 16 gelenkt und durch die optische Faser hindurch zu dem Empfänger 20.
Eine erste Ausführungsform des Empfängers 20 der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. Der Empfänger 20 umfaßt eine Photodiode 70, die mit dem kombinierten optischen Strahl 62 beleuchtet wird und somit gleichzeitig mit dem gebeugten und dem ungebeugten, optischen Strahl 52 und 54 beleuchtet wird, die der kombinierte optische Strahl enthält. Die Photodiode 70 und die dazugehörige elektronische Schaltung, die allgemein mit dem Bezugszeichen 72 angegeben ist, sind mit einer elektrischen Bandbreite vorgesehen, die gleich oder größer als die Frequenz der laufenden Welle des akustischen Strahls 51 ist. Als solche wirkt die Photodiode 70 als ein optischer Überlagerungsmischer und erzeugt Summen- und Differenzfrequenzkomponenten, wie es durch die folgende Gleichung gezeigt ist:
E&sub0;(t) = E&sub1;E&sub2; + E&sub1;E&sub2;cos(ω&sub1; - ω&sub2;)t + E&sub1;E&sub2;cos(ω&sub1; + ω&sub2;)t
worin E&sub1; die Amplitude des ungebeugten, optischen Stahls 54 ist, E&sub2; die Amplitude des gebeugten, optischen Strahls 52 ist, ω&sub1; die dopplerverschobene Frequenz des gebeugten, optischen Strahls 52 ist und ω&sub2; die Frequenz des ungebeugten, optischen Strahls 54 ist.
Das erste Glied der Gleichung ist das Glied der Gleichstromeinhüllung. Das dritte Glied in der Gleichung ist die Summenfrequenz, die tatsächlich in der Photodiode 70 nicht vorliegen kann, da die Summenfrequenz größer als die Ansprechfrequenzbandbreite der Photodiode ist. Das zweite Glied der Gleichung ist das erwünschte Differenzfrequenzglied (ω&sub1; - ω&sub2;).
Indem das Differenzfrequenzglied (ω&sub1; - ω&sub2;) verwendet wird, kann die Frequenz der laufenden Welle des akustischen Strahls 51 (d. h., ωs), die mit dem Datensignal 22 moduliert worden ist, das die Eingangsdaten enthält, abgetrennt werden und die Eingangsdaten können in dem Empfänger 20 rekonstruiert werden. Da ω&sub1; die dopplerverschobene Frequenz des gebeugten, optischen Strahls 52 (d. h., ωd = ω + ωs) ist, und ω&sub2; die Frequenz des ungebeugten, optischen Strahls 54 ist (d. h., ω, die ursprünglich ungeänderte Frequenz des optischen Strahls 40), ist die Differenzfrequenz ω&sub1; - ω&sub2; = ωd - ω = ωs. Da ωs die Frequenz der laufenden Welle des akustischen Strahls 51 ist, die mit dem Datensignal 22 bei dem Sender 18 moduliert worden ist, enthält sie die Eingangsdaten, wenn eine Frequenzmodulation verwendet wird. Der dritte Glied der Gleichung enthält auch alle amplitudenmodulierten Informationen. Durch die Verwendung eines einfachen Frequenzbereichbandpaßfilters, das die elektronische Schaltung 72 verwendet, das auf die Frequenz der laufenden Welle des akustischen Strahls 51 abgestimmt ist, kann, wie es unten beschrieben ist, ein Datenkanal wirksam erzeugt werden. Die Verwendung einer einfachen Intensitätsdemodulation der wiedergewonnenen, akustischen Welle erzeugt die Eingangsdaten an dem Empfänger 20 und liefert das Ausgangssignal 24, das die Daten enthält.
Die elektronische Schaltung 72, die verwendet wird, die Intensitätsdemodulation auszuführen, umfaßt einen Abstimmungskreis 74 (wie ein LC Resonanzkreis), um die Frequenz der laufenden Welle des akustischen Strahls 51 auszuwählen, sowie einen Kopplungskondensator 76, der mit dem Knoten zwischen der Photodiode 70 und der Abstimmungsschaltung 74 verbunden ist. Der Ausgang des Kopplungskondensators 76 geht durch einen rauscharmen Verstärker 78 zu einem Demodulator 80. Der Demodulator 80 kann eine herkömmliche Entscheidungsschaltung (nicht gezeigt) umfassen, und der Ausgang des Demodulators ist das Ausgangssignal 24.
Die akusto-optische Modulation, die durch den Modulator 50 der Fig. 2 vorgesehen ist, ist typischerweise linear sowohl über einen großen Intensitätsbereich als auch über einen großen Frequenzbereich. Wie unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 5 ausführlicher beschrieben ist, können durch die gleichzeitige Verwendung von mehreren laufenden Wellen akustische Strahlen unterschiedlicher akustischer Frequenzen mehrere Datenkanäle gleichzeitig erzeugt und übertragen werden, wobei eine einzelne, optische Phase 16 verwendet wird. Wie es oben angegeben wurde, streut der akusto-optische Modulator 50 den optischen Strahl 40 in einen oder mehrere gebeugte, optische Strahlen 52, wobei der Beugungswinkel 56 von jedem gebeugten, optischen Strahl von der akustischen Radiofrequenz der laufenden Welle des akustischen Strahls 51 abhängt, die die Beugung des gebeugten, optischen Strahls in dem Modulator 50 bewirkte. An sich können durch die Verwendung mehrerer akustischer Strahlen, von denen jeder getrennt durch ein unterschiedliches Datensignal moduliert wird, mehrere gebeugte, optische Strahlen gleichzeitig in dem Modulator 50 erzeugt werden. Jeder gebeugte, optische Strahl hat eine unterschiedliche Dopplerverschiebung in Abhängigkeit von der bestimmten Frequenz des akustischen Strahls, die ihn erzeugte. Wie es oben erörtert wurde, enthält, diese Frequenz, wenn sie durch ein Datensignal moduliert wird, die zu übertragenden Daten. Indem die mehreren gebeugten, optischen Strahlen zusammen mit dem ungebeugten, optischen Strahl kombiniert werden und der kombinierte, optische Strahl 62 durch die optische Faser 16 hindurch übertragen wird, können mehrere Datenkanäle parallel in einer einzelnen, optischen Faser unter Verwendung einer einzelnen Laserdi ode 30 übertragen werden, und wobei eine einzelne Photodiode 70 in dem Empfänger 20 verwendet wird, wie es unten beschrieben ist.
Eine schematische Zeichnung der zweiten Ausführungsform des Senders 18' der Erfindung, die zur Übertragung mehrerer Datenkanäle ausgelegt ist, ist in Fig. 4 geoffenbart. Der Einfachheit halber wurde den Bauteilen, die die gleichen wie jene sind, die bei der ersten Ausführungsform gezeigt wurden, die gleichen Bezugszeichen gegeben. Der Sender 18' der Fig. 4 kann eine erwünschte Mehrzahl N einzelner Datensignale 22-1, 22-2, ... und 22-N gleichzeitig verarbeiten. Jedes der Datensignale 22-1 bis 22-N wird einem entsprechenden getrennten Modulator 36-1, 36-2, ... und 36-N eingegeben, der auch den CW-Ausgang eines entsprechenden getrennten HF Oszillators 34-1, 34-2, ... und 34-N erhält, von denen jeder in seinem eigenen unterschiedenen Frequenzband arbeitet. Bei der oben beschriebenen Weise kann jedes der Eingangssignale 22-1 bis 22-N getrennt durch einen Empfänger 20' an dem zweiten Ort 14 demoduliert werden (s. Fig. 5).
Die datenmodulierten Ausgänge der Modulatoren 36-1 bis 36-N werden durch einen linearen Leistungskombinator 37 kombiniert, der ein elektrisches HF Ansteuersignal 38' erzeugt. Das Ansteuersignal 38' wird an den akusto-optischen Modulator 50 gelegt und erzeugt gleichzeitig N-fache laufende akustische Strahlen 51-1, 51-2, ... und 51-N in dem Modulator 50. Ebenso, wie es oben für einen einzelnen Strahl beschrieben worden ist, erzeugt dies N gebeugte, optische Stahlen 52-1, 52-2, ..., 52-N, von denen jeder unter einem unterschiedlichen Beugungswinkel 56-1, 56-2, ... bzw. 56-N gebeugt wird.
Ein schematisches Diagramm des Empfängers 20', der mit dem Sender 18' der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, ist in Fig. 5 gezeigt. Die elektronische Schaltung 72' des Empfängers 20' besteht aus N getrennten Abstimmungskreisen 74-1, 74-2, ... und 74-N. Jeder der Abstimmungskreise ist mit der Photodiode 70 und auch mit einem entsprechenden getrennten rauscharmen Verstärker 78-1, 78-2, ... und 78-N verbunden. Jeder Verstärker hat einen Ausgang, der mit einem entsprechenden getrennten Demodulator 80-1, 80-2, ... und 80-N verbunden ist, der ein entsprechendes bestimmtes Ausgangssignal 24-1, 24-2, ... und 24-N erzeugt. Jeder der Abstimmungskreise 74-1 bis 74-N wird auf das Frequenzband des entsprechenden HF Oszillators 34- 1 bis 34-N abgestimmt. Dies erzeugt wirksam N Datenkanäle, von denen jeder seine eigene Kanalfrequenz hat.
Das optische Übertragungssystem der Fig. 4 und 5 kann gleichzeitige, parallele Datenkanäle schaffen, die in der Zeit fortlaufend sind (d. h., nicht abgetastet), während die einzelne optische Faser 16, die einzelne Laserdiode 30 und die einzelne Photodiode 70 verwendet werden. Des weiteren wird die Modulation außerhalb der Laserdiode 30 durchgeführt, was der Laserdiode ermöglicht, in einem Gleichwellenmodus zu arbeiten. Die Anzahl der verfügbaren Kanäle ist nur durch die Bandbreite des akusto-optischen Modulators 50 begrenzt. Die Anzahl der Kanäle, die beibehalten werden kann, wird berechnet, indem die Bandbreite des Modulators 50 durch die Bandbreite dividiert wird, die für die einzelnen Kanäle verwendet wird.
Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, kann ein wahrer bidirektionaler Datenkanalbetrieb erzielt werden, indem einfach eine Gruppe von Datenkanalfrequenzen für die Übertragung in einer Richtung durch die optische Faser 16 hindurch und eine andere Gruppe von Datenkanalfrequenzen zur Übertragung in der entgegengesetzten Richtung zugeteilt wird. Ein Sender 18&sub1;" und ein Empfänger 20&sub1;" sind an dem ersten Ort 12 angeordnet, und ein Sender 18&sub2;" und ein Empfänger 20&sub2;" sind an dem zweiten Ort 14 angeordnet. Der Sender 18&sub1;" und der Empfänger 20&sub2;" arbeiten zusammen und verarbeiten Datensignale 22- 1 bis 22-K, und der Sender 18&sub2;" und der Empfänger 20&sub1;" arbeiten zusammen und verarbeiten Datensignale 22-L bis 22-N. Somit können Informationen, die in den Datensignalen 22-1 bis 22-K des ersten Orts 12 enthalten sind, gleichzeitig zu dem zweiten Ort 14 übertragen werden, damit Ausgangsdatensignale 24-1 bis 24-K erzeugt werden, und Informationen, die in den Datensignalen 22-L bis 22-N des zweiten Orts 14 enthalten sind, können gleichzeitig zu dem ersten Ort 12 übertragen werden, damit die Ausgangsdatensignale 24-L bis 24-N erzeugt werden, wobei alle Übertragungen gleichzeitig durch die einzelne optische Faser 16 auftreten. Das Ergebnis ist eine wahre, gleichzeitige, bidirektionale Übertragung von Informationen. Die Eingangs- und Ausgangssignale an dem ersten Ort 12 werden durch den Y-Verbinder 90&sub1; getrennt, und die Eingangs- und Ausgangssignale an dem zweiten Ort 14 werden durch den Y-Verbinder 90&sub2; getrennt. Während gerade der Betrieb für mehrere Datenkanäle beschrieben worden ist, wie er oben für die Fig. 4 und 5 beschrieben wurde, wird angemerkt, daß die Sender und Empfänger der Fig. 6 für einen Betrieb mit einem einzelnen Datenkanal in jeder Richtung verwendet werden können, wie es oben für Fig. 2 und 3 beschrieben wurde.

Claims

1. Optisches Übertragungssystem (10) zum Übertragen von Informationen von einer ersten Stelle (12) zu einer zweiten Stelle (14), das aufweist:

eine Eingangseinrichtung (36) zum Produzieren eines akustischen Strahls (51), der durch ein Informationssignal (22) moduliert ist und eine akustische Strahlfrequenz besitzt;

eine Lichtquelleneinrichtung (30) zum Produzieren eines CW-Laser-Lichtstrahls (40) bei einer im wesentlichen festgelegten, optischen Frequenz;

eine Modulationseinrichtung (50) zum Aufnehmen des akustischen Strahls und des Laserlichtstrahls und zum Produzieren eines ungebeugten Laserlichtstrahls (54) und eines gebeugten Laserlichtstrahls (52);

eine Einrichtung (60), an der ersten Stelle, zum räumlichen Kombinieren des ungebeugten und gebeugten Laserlichtstrahls, um einen kombinierten Laserlichtstrahl (62) zu produzieren;

ein Medium, das einen freien Raum oder einen einzelnen, optischen Wellenleiter (16), verbunden zwischen der ersten Stelle (12) und der zweiten Stelle (14), aufweist, der an der ersten Stelle den kombinierten Laserlichtstrahl (62) aufnimmt und den kombinierten Laserlichtstrahl zu der zweiten Stelle überträgt; und

eine Ausgangseinrichtung (20), an der zweiten Stelle (14), zum Aufnehmen des kombinierten Laserlichtsstrahls (62) und zum Demodulieren des gebeugten Laserlichtstrahls (52);

dadurch gekennzeichnet, daß

der akustische Strahl (51) ein akustischer HF-Strahl ist, der durch ein HF-Informationssignal (22) moduliert ist, das eine akustische HF-Strahlfrequenz besitzt, wobei der ungebeugte Laserlichtstrahl (54), der durch die Modulationseinrichtung (50) produziert ist, als ein lokaler Oszillator dient, wobei der gebeugte Laserlichtstrahl (52) in der Frequenz von der Frequenz des ungebeugten Laserlichtstrahls durch die akustische HF-Strahlfrequenz verschoben ist und um einen Winkel (56) gebeugt ist, der von der akustischen HF-Strahlfrequenz abhängt, wobei die Frequenz-Differenz exakt gleich zu dem Eingangs-HF-Informationssignal (22) ist, wobei der räumlich kombinierte ungebeugte und gebeugte Laserlichtstrahl so kombiniert werden, um einen Laserlichtstrahl (62) zu produzieren, der aus phasenverriegelten Photon-Paaren zusammengesetzt ist, wobei das HF-Informationssignal (22) als die Differenz in der Frequenz zwischen den phasenverriegelten Photon-Paaren enthalten ist, wobei die Ausgangseinrichtung (20) den empfangenen, gebeugten Laserlichtstrahl über eine Homodyn-Erfassung demoduliert, unter Verwendung des ungebeugten Laserlichtstrahls (54) als den lokalen Oszillator, und dadurch die phasenverriegelten Photon- Paare von der optischen Domäne zurück zu der HF-Domäne auflistet, um ein demoduliertes Signal zu produzieren, das die akustische Strahlfrequenz-Differenz besitzt, die das Eingangs-HF-Informationssignal (22) enthält.

2. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 1, wobei die Modulationseinrichtung (50) ein akusto-optischer Modulator ist.

3. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelleneinrichtung (30) eine einzelne Laserdiode umfaßt, die in einem kontinuierlichen bzw. CW-Modus arbeitet.

4. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 1, wobei die Ausgangseinrichtung (20) eine einzelne Photodiode (70) umfaßt, die eine Homodyn-Erfassung einsetzt, die als ein nicht-linearer Mischer ohne Einführen eines externen, lokalen Oszillators an der zweiten Stelle wirkt.

5. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 4, wobei die Ausgangseinrichtung (20) weiterhin einen Abstimmschaltkreis (74) umfaßt, der mit der Photodiode (70) verbunden ist und auf die akustische HF-Strahlfrequenz abgestimmt ist, um das demodulierte Signal zu produzieren.

6. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 5, wobei die Ausgangseinrichtung (20) weiterhin einen Demodulator (80) umfaßt, der mit dem Abstimmschaltkreis (74) verbunden ist und das demodulierte Signal demoduliert, um ein Ausgangs-Daten-Signal (24) zu produzieren, das den Informationsgehalt des akustischen HF- Strahls (51) enthält.

7. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 6, wobei die Ausgangseinrichtung (20) weiterhin einen Verstärker (78) mit niedrigem Rauschen umfaßt, der das demodulierte Signal verstärkt, das durch den Abstimmschaltkreis (74) produziert ist, vor einer Eingabe zu dem Demodulator (80).

8. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 1, wobei die Eingangseinrichtung (36) eine Einrichtung (34) zum Produzieren eines CW-Signals mit der akustischen HF-Strahlfrequenz und eine Einrichtung (36) zum Modulieren des CW-Signals durch das HF-Informationssignal (22) umfaßt, um ein Treibersignal (38) zu produzieren, wobei die akustische HF-Strahlfrequenz an die Modulationseinrichtung (50) angelegt wird, um den akustischen HF-Strahl (51) in Abhängigkeit des Treibersignals zu produzieren.

9. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelleneinrichtung (30) eine Einrichtung (42) zum Kollimieren des Laserlichtstrahls (40) umfaßt.

10. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (60) für ein räumliches Kombinieren des ungebeugten (54) und gebeugten (52) Laserlichtstrahls eine Sammellinse umfaßt, die den ungebeugten und gebeugten Laserlichtstrahl aufnimmt und den kombinierten Laserlichtstrahl (62) produziert.

11. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 1, wobei der akustische Strahl (51), der durch die Eingangseinrichtung (36) produziert ist, eine Vielzahl von akustischen HF-Strahlen aufweist, wobei jeder akustische HF-Strahl eine unterschiedliche HF-Frequenz besitzt, die durch ein unterschiedliches HF-Informationssignal (22-N) moduliert ist, wobei die Modulationseinrichtung (50) eine Vielzahl von gebeugten Laserlichtstrahlen (52-N) produziert, wobei jeder einem der Vielzahl der akustischen HF-Strahlen entspricht, wobei jeder gebeugte Laserlichtstrahl durch einen unterschiedlichen Brechungswinkel (56-N) gebeugt wird und in der Frequenz durch die Frequenz des entsprechenden, akustischen HF-Strahls verschoben wird, wobei die Einrichtung (60) zum räumlichen Kombinieren des ungebeugten (54) und des gebeugten (52-N) Laserlichtstrahls einen kombinierten Laserlichtstrahl (62) produziert, der den ungebeugten Laserlichtstrahl und jeden der Vielzahl der gebeugten Laserlichtstrahlen besitzt, und wobei die Ausgangseinrichtung (20) die Vielzahl gebeugter Laserlichtstrahlen unter Verwendung der ungebeugten Laserlichtstrahlen als den lokalen Oszillator demoduliert, um eine Vielzahl von demodulierten Signalen entsprechend der Vielzahl akustischer HF-Strahlen zu produzieren, wobei jedes demodulierte Signal den Informationsgehalt des entsprechenden, akustischen HF-Strahls enthält, der das entsprechende HF-Informationssignal (22-N) enthält, wodurch eine Vielzahl separater Informationskanäle simultan über den einzelnen, optischen Wellenleiter übertragen werden.

12. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 11, wobei die Modulatoreinrichtung (50) ein akusto-optischer Modulator ist.

13. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 11, wobei die Lichtquelleneinrichtung (30) eine einzelne Laserdiode umfaßt, die in einem CW-Modus arbeitet.

14. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 11, wobei die Ausgangseinrichtung (20) eine einzelne Photodiode (70) umfaßt, die eine Homodyn-Erfassung einsetzt, die als ein nicht-linearer Mischer ohne Einführen eines externen, lokalen Oszillators an der zweiten Stelle wirkt.

15. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 14, wobei die Ausgangseinrichtung (20) weiterhin eine Vielzahl von Abstimmschaltkreisen (74-N) umfaßt, die jeweils mit der Photodiode (70) verbunden sind und auf die akustische HF-Strahlfrequenz eines unterschiedlichen einen der Vielzahl der akustischen HF-Strahlen abgestimmt sind, um eines der Vielzahl der demodulierten Signale zu produzieren.

16. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 15, wobei die Ausgangseinrichtung (20) weiterhin eine Vielzahl von Demodulatoren (80-N) umfaßt, wobei jeder Demodulator mit einem entsprechenden einen der Abstimmschaltkreise (74-N) verbunden wird und einen entsprechenden einen der Vielzahl der demodulierten Signale demoduliert, um ein Ausgangssignal (24-N) zu produzieren, das den Informationsgehalt des entsprechenden, akustischen HF-Strahls (22-N) enthält.

17. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 16, wobei die Ausgangseinrichtung (20) weiterhin eine Vielzahl von Verstärkern (78-N) mit niedrigem Rauschen umfaßt, wobei jeder Verstärker ein unterschiedliches eines der Vielzahl der demodulierten Signale vor einer Eingabe des demodulierten Signals zu dem entsprechenden einen der Vielzahl der Demodulatoren (80-N) verstärkt.

18. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 11, wobei die Eingangseinrichtung (36) eine Einrichtung (34-N) zum Produzieren einer Vielzahl von CW-Signalen, wobei jedes CW-Signal die Frequenz eines der Vielzahl akustischer HF-Strahlen besitzt, und eine Einrichtung (36-N) zum Modulieren jedes CW-Signals durch ein unterschiedliches HF-Informationssignal (22-N) umfaßt, um eine Vielzahl von modulierten HF-Treibersignalen mit der entsprechenden, akustischen HF-Strahlfrequenz, gekoppelt mit der Modulationseinrichtung (50), zu produzieren, um die Vielzahl von akustischen HF-Strahlen in Abhängigkeit der Vielzahl der Treibersignale zu produzieren.

19. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 18, wobei die Eingangseinrichtung (36) eine Kombiniereinrichtung (37) umfaßt, die die modulierten HF-Treibersignale kombiniert, um ein kombiniertes Treibersignal in dem akustischen HF-Band zu produzieren, das an die Modulationseinrichtung (50) angelegt ist, um die Vielzahl akustischer HF-Strahlen in Abhängigkeit des Treibersignals zu produzieren.

20. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 11, wobei die Lichtquelleneinrichtung (30) eine Einrichtung (42) zum Kollimieren des Laserlichtstrahls (40) umfaßt.

21. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 11, wobei die Einrichtung (60) zum räumlichen Kombinieren des ungebeugten (54) und gebeugten (52-N) Laserlichtstrahls eine Sammellinse umfaßt, die den ungebeugten und gebeugten Laserlichtstrahl aufnimmt und den kombinierten Laserlichtstrahl (62) produziert.

22. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 1, das weiterhin umfaßt:

eine Eingangseinrichtung (182) einer zweiten Stelle zum Produzieren eines zweiten akustischen HF-Strahls, der durch ein Informationssignal (23-L-N) der zweiten Stelle moduliert ist und eine akustische HF-Strahlfrequenz der zweiten Stelle besitzt;

eine Lichtquelleneinrichtung der zweiten Stelle zum Produzieren eines CW-Laserlichtstrahls der zweiten Stelle bei einer im wesentlichen festgelegten optischen Frequenz der zweiten Stelle;

eine Modulationseinrichtung der zweiten Stelle zum Aufnehmen des akustischen HF- Strahls der zweiten Stelle und des Laserlichtstrahls der zweiten Stelle und zum Produzieren eines ungebeugten Laserlichtstrahls der zweiten Stelle, der als ein lokaler Oszillator dient, und eines gebeugten Laserlichtstrahls der zweiten Stelle, wobei der gebeugte Laserlichtstrahl der zweiten Stelle in der Frequenz zu der Frequenz des ungebeugten zweiten Laserlichtstrahls durch die akustische Strahlfrequenz der zweiten Stelle verschoben ist und durch einen Winkel der zweiten Stelle gebeugt wird, der von der akustischen HF-Strahlfrequenz der zweiten Stelle abhängig ist, wobei die Frequenz-Differenz exakt gleich zu dem Eingangsinformationssignal der zweiten Stelle ist;

eine Einrichtung der zweiten Stelle für ein räumliches Kombinieren des ungebeugten und gebeugten Laserlichtstrahls der zweiten Stelle, um einen kombinierten Laserlichtstrahl der zweiten Stelle zu produzieren, der aus phasenverriegelten Photon- Paaren zusammengesetzt ist, wobei das HF-Informationssignal der zweiten Stelle als die Differenz in der Frequenz zwischen den phasenverriegelten Photon-Paaren enthalten ist, und Richten des kombinierten Laserlichtstrahls der zweiten Stelle in das Medium, das einen freien Raum oder den optischen Wellenleiter zum Übertragen des kombinierten Laserlichtstrahls der zweiten Stelle zu der ersten Stelle aufweist; und

eine Ausgangseinrichtung, an der ersten Stelle, zum Aufnehmen des kombinierten Laserlichtstrahls der zweiten Stelle und zum Demodulieren des aufgenommenen, gebeugten Laserlichtstrahls der zweiten Stelle über eine Homodyn-Erfassung unter Verwendung des aufgenommenen, ungebeugten Laserlichtstrahls der zweiten Stelle als den lokalen Oszillator und dadurch Wiederauflistung der phasenverriegelten Photon-Paare von der optischen Domäne zurück zu der HF-Domäne, um ein demoduliertes Signal zu produzieren, das die akustische HF-Strahlfrequenz-Differenz der zweiten Stelle besitzt, die das Eingangs-HF-Informationssignal der zweiten Stelle enthält, wodurch sich ein bidirektionales, optisches Übertragungssystem ergibt.

23. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 22, wobei jede der Modulationseinrichtungen einen akusto-optischen Modulator umfaßt.

24. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 22, wobei jede der Lichtquelleneinrichtungen eine einzelne Laserdiode umfaßt, die in einem CW-Modus arbeitet.

25. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 24, wobei die Laserdioden Lichtquellen aufweisen, die Laserlichtstrahlen bei im wesentlichen derselben Frequenz erzeugen.

26. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 22, wobei jede der Ausgangseinrichtungen eine einzelne Photodiode umfaßt, die eine Homodyn-Erfassung einsetzt, die als ein nicht-linearer Mischer ohne Einführen eines externen, lokalen Oszillators wirkt.

27. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 22, wobei jede der Ausgangseinrichtungen weiterhin einen Abstimmschaltkreis umfaßt, der mit der entsprechenden Photodiode verbunden ist und auf die entsprechende, akustische HF- Strahlfrequenz abgestimmt ist, um das entsprechende, demodulierte Signal zu produzieren.

28. Verfahren zum optischen Übertragen von Informationen von einer ersten Stelle zu einer zweiten Stelle, das die Schritte aufweist:

Produzieren eines akustischen HF-Strahls, der durch ein HF-Informationssignal moduliert ist und eine akustische HF-Strahlfrequenz besitzt;

Produzieren eines CW-Laserlichtstrahls bei einer im wesentlichen festgelegten, optischen Frequenz;

Aufnehmen des akustischen HF-Strahls und des Laserlichtstrahls und Produzieren eines ungebeugten Laserlichtstrahls, der als ein lokaler Oszillator dient, und eines gebeugten Laserlichtstrahls, wobei der gebeugte Laserlichtstrahl in der Frequenz von der Frequenz des ungebeugten Laserlichtstrahls um die akustische Strahlfrequenz verschoben ist und um einen Winkel gebeugt wird, der von der akustischen HF-Strahlfrequenz abhängig ist, wobei die Frequenz-Differenz exakt gleich zu dem Eingangs-HF-Informationssignal ist;

räumliches Kombineren an der ersten Stelle des ungebeugten und gebeugten Laserlichtstrahls, um einen kombinierten Laserlichtstrahl zu produzieren, der aus phasenverriegelten Photon-Paaren zusammengesetzt ist, wobei das HF-Informationssignal als die Differenz in der Frequenz zwischen den phasenverriegelten Photon-Paaren enthalten ist;

Vorsehen eines Mediums, das einen freien Raum oder einen einzelnen, optischen Wellenleiter aufweist, verbunden mit der ersten und der zweiten Stelle, der an der ersten Stelle den kombinierten Laserlichtstrahl aufnimmt und den kombinierten Laserlichtstrahl zu der zweiten Stelle überträgt; und

Aufnehmen an der zweiten Stelle des kombinierten Laserlichtstrahls und Demodulieren des gebeugten Laserlichtstrahls über eine Homodyn-Erfassung unter Verwendung des ungebeugten Laserlichtstrahls als den lokalen Oszillator und dadurch Wiederauflisten der phasenverriegelten Photon-Paare von der optischen Domäne zurück zu der HF-Domäne, um ein demoduliertes Signal zu produzieren, das die akustische Strahlfrequenz-Difterenz besitzt, die das Eingangs-HF-Informationssignal enthält.

29. Übertragungsverfahren nach Anspruch 28, wobei der Schritt eines Produzierens des ungebeugten und gebeugten Laserlichtstrahls den Schritt eines Richtens des Laserlichtstrahls und des akustischen HF-Strahls unter Querwinkeln durch einen akusto-optischen Modulator umfaßt.

30. Übertragungsverfahren nach Anspruch 28, wobei der Schritt eines Produzierens des Laserlichtstrahls den Schritt eines Betreibens einer einzelnen Laserdiode in einem CW-Modus umfaßt.

31. Übertragungsverfahren nach Anspruch 28, wobei der Schritt eines Demodulierens des gebeugten Laserlichtstrahls den Schritt eines Beleuchtens einer einzelnen Photodiode mit dem kombinierten Laserlichtstrahl für eine Homodyn-Erfassung umfaßt, wobei die Photodiode als ein nicht-linearer Mischer ohne Einführen eines externen, lokalen Oszillators an der zweiten Stelle wirkt.

32. Übertragungsverfahren nach Anspruch 31, wobei der Schritt eines Demodulirens des gebeugten Laserlichtstrahls den Schritt eines Anlegens des Ausgangssignals der Photodiode an einen Abstimmschaltkreis, der auf die akustische HF- Strahlfrequenz abgestimmt ist, umfaßt, um das demodulierte Signal zu produzieren.

33. Übertragungsverfahren nach Anspruch 28, wobei der Schritt eines Produzierens des akustischen HF-Strahls die Schritte eines Produzierens eines CW-Signals mit der akustischen HF-Strahlfrequenz, eines Modulierens des CW-Signals durch das HF-Informationssignal, um ein Treibersignal mit der akustischen HF-Strahlfrequenz zu produzieren, und eines Produzierens des akustischen HF-Signals in Abhängigkeit des Treibersignals umfaßt.