NO171819B - Fremgangsmaate for optisk telekommunikasjonsoverfoering - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for optisk telekommuikasjonsoverføring av den art som angitt i innled-ningen til krav 1.

Prinsippet med en laser-heterodynmottaker er kjent fra den optiske måleteknikken.

Fra tidsskriftet "ELECTRONICS DESIGN", vol. 15, nr. 12, Juni 1967, side 104, er kjent en optisk superheterodynmottaker for mottakelse av amplitudemodulerte signaler, idet overførings-banen dannes av atmosfæren. Mottakeren inneholder en laser, hvilken utgangsstråle spaltes i to deler. Den ene delen, som danner lokallaserbølgen, føres gjennom en frekvensforskyver, mens den andre delen, som danner bærerandelen, går gjennom den atmosfæriske overføringsbanen. Bærerandelen reflekteres fra en fjerntstående retroreflektor og fanges opp ved hjelp av en optikk til mottakeren. Ved passering gjennom atmosfæren endres den reflekterte bærerandelen i sin amplitude. Ved hjelp av et optisk system blir lokallaserbølgen og den reflekterende bærerandelen blandet etter optisk heterodyn-fremgangsmåte. En fotodetektor tilveiebringer differanse-frekvensen (mellomfrekvensen), som tilføres en elektronikk for videre bearbeidelse.

Denne anordningen er en optisk mottaker, som arbeider etter superheterodynmetoden til kjente radiomottakere. På en ugunstig måte finner det ikke sted noen målrettet amplitude-modulasjon til den overførte andelen, slik at det kun dreier seg om et apparat for måleteknisk registrering av atmosfæriske forstyrrelser da ampiitudeendringen til den over-førende strålen foregår gjennom atmosfæren.

Dessuten er den på fig. 2 i denne publikasjonen viste optiske oppbygning svært komplisert og lider av justeringsproblemer slik at det er vanskelig å anvende den innenfor telekommuni-kasj onsteknikken.

Forøvrig er prinsippet med en-laser-heterodynmottaker kjent innenfor optisk måleteknikk.

Dette måleprinsippet er beskrevet i flere publikasjoner, f.eks. i "Electronic Letters", vol. 16 (1980) s. 630-631 eller i "IEEE Journ. of Quantum Electronics", vol. 22 (1986) s. 2070-2074. Hensikten er alltid å tilstrebe måling av spektraleffekttetthet til laserfasestøyen. De kjente målesystemene blir alltid bygd opp ved et sted, f.eks. i et laboratorium.

Det egner seg derfor ikke for overføring av modulerte optiske signaler mellom to rommessig fra hverandre adskilte steder.

Foreliggende oppfinnelse har av ovenfornevnte grunner til oppgave å tilveiebringe en fremgangsmåte for optisk tele-kommunikasjonsoverføring av den innledningsvis nevnte art, spesielt for bredbåndet overføring, som er ufølsom for ytre forstyrrelser og arbeider med et minimum av komponenter.

Denne oppgaven løses ifølge foreliggende oppfinnelse med en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art hvis karakte-ristiske trekk fremgår av krav 1. Ifølge oppfinnelsen dannes overføringsbanen ved hjelp av en enmodusfiber, gjennom hvilken den første andelen til laserstrålen, bærerandelen, går i begge retninger. Derved blir bærerandelen på sendesiden forsynt med nyttesignalet ved hjelp av en refleksjonsmodulator. Mottakersidig foregår frekvensforskyvning av lokal-laserbølgen ved hjelp av en refleksjonsforskyvningsenhet.

Som spesielt fordelaktig er at senderen ved anvendelse av en refleksjonsmodulator kun består av denne. Et innkoblings-element eller utkoblingselement henholdsvis en stråledeler er således ikke nødvendig. Også på mottakersiden blir ved anvendelse av en refleksjonsforskyvningsenhet tilveiebrakt en vesentlig forenkling i forhold til tidligere kjente mottakere da lokallaserbølgen og bærerandelen blandes i samme koblings-element, i hvilket også det foregår oppdeling av den på mottakersiden anordnede laser i en første og andre andel, dvs. bærerandelen og lokallaserbølgen.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de øvrige "uselvstendige kravene.

Fordelen tilveiebrakt ved hjelp av foreliggende oppfinnelse består især deri, at ved blanding av et sterkt signal (lokallaser) med et svakt fra overføringsbanen kommende modulert signal, blir mottakerfølsomheten øket i forhold til direktemottakerprinsippet, at det på sendesiden anvendes kun passive optiske komponenter, at det anvendes kun en laser og at frekvensreguleringen av lokallaseren bortfaller som følge av mellomfrekvens-spenningstilbakeføringen, da det er tilstede en laserfrekvensdrift i begge retningene i samme retning som opptrer tidsmessig forskjøvet kun med signal-gangtiden gjennom enmodusfiberen. Da en slik frekvensdrift i hovedsaken har en teknisk årsak, er denne ved en godt temperaturstabilisert laser langsom, slik at gangtids-forskjellen ikke virker forstyrrende.

Dessuten er det fordelaktig at en frekvensmessig avstemning av forskjellige lasere ikke er nødvendig, og at innstillingen av mellomfrekvensen ikke foregår over laseren, som er svært frekvensfølsom med hensyn til strøm- og temperaturendringer, men foregår ved hjelp av en passiv frekvensforskyvningsenhet. Derved bortfaller den kritiske innstillingen av laser-arbeidspunktet.

Alle systemtekniske variasjonsmuligheter, som er gitt ved heterodyne systemer, forefinnes også her. Det forefinnes således ikke noen begrensning for modulasjonsmetode med hensyn til analog og digital teknikk. I stedet for polarisa-sjonsregulering kan det også foretas en polarisasjons-multippelmottagning. Optiske forsterkere kan anvendes ved egnede sy st ems t eder og det er også mulig med en optisk frekvensmultipleksdrift. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan mellom annet med fordel anvendes for bredbåndsoverføring innenfor abonnenttilslutningsområdet. Innenfor dette området er tilslutningslengdene mellom formidlingsstedet og abonnenten kort (maksimalt 10 km) og antall ventede anvendingstilfeller er svært høyt. Slike system må derfor være billige og enkle, noe som sikres ved hjelp av foreliggende system sammenlignet med kjente glassfibersammenbundne to-laser-heterodynsystemer.

Oppfinnelsen skal i det påfølgende beskrives nærmere ved hjelp av utførelseseksempel med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et blokkretsdiagram av et optisk overførings-system med heterodynmottaker ved anvendelse av kun en laser og tre koblere. Fig. 2 viser et blokkdiagram av et optisk overføringssystem med heterodynmottaker ved anvendelse av kun en laser og kun en kobler.

På fig. 1 er vist blokkdiagrammet til et optisk overførings-system med heterodynmottaker ved anvendelse av kun en laser L og tre koblere KS, KE, KP.

Laseren L sender ut en ikke-modulert optisk bærer med en båndbredde < 10 MHz. Denne bæreren forløper over en første optisk enveislinje EWL1, som forhindrer laserfrekvens- og laserfasefluktasjon som følger reflekterte strålingsandeler. Den ikke-modulerte optiske bæreren blir ført inn på porten 1 til den mottakersidig anordnede kobleren KE, som arbeider i retning av sendesiden som forgrener, og oppdelt på portene 3 og 4. Bærerandelen som forlater kobleren KE ved porten 4 er lokallaserbølgen LL, mens bærerandelen som opptrer ved porten 3 tilføres sendesiden via enmodusfiberen EMF. Her finner sted, alternativt til frekvensforskyvningen i den mottaker-sidige grenen ved porten 4 fra kobleren KE, først den optiske frekvensforskyvningen med A f i frekvensforskyvningsenheten FV så vel som modulasjonen av bæreren med nyttesignalet i modulatoren MOD.

Den sendersidige andre enveislinjen EWL2 er nødvendig når bærerandelene, som går gjennom modulatoren MOD og f rek-vensf orskyvningsenheten FV i begge retninger, forstyrrer hverandre. Den ved utgangen til den andre enveislinjen EWL2 moduleres med nyttesignalet og den frekvensforskjøvne bæreren føres via kobleren KS på enmodusfiberen EMF og forløper i retning av mottakersiden.

I kobleren KE blir det modulerte optiske signalet overkoblet fra porten 3 til porten 2 og ført via en polarisasjonsregula-tor PR, i hvilken polarisasjonstilstanden til det modulerte optiske signalet tilpasses den til lokallaserbølgen LL, kobleren KP sammen med lokallaserbølgen LL, som i sin effekt kan innstilles på optimal mottakerfølsomhet i et optisk demperledd D.

Blandingen og mellomfrekvensfrembringelsen foregår, som ved den kjente løsningen for andre heterodynsystemer, også i en fotodiode PD. Påfølgende mellomfrekvensfilter ZF må bli innstilt på midtfrekvensen A f, slik at ZF-signalet blir stort sett ikke-forvrengt tilført demodulasjonstrinnet.

Fig. 2 viser et blokkdiagram av et optisk overføringssystem med en heterodynmottaker, ved hvilket det kun er nødvendig med en laser L og en kobler K.

I motsetning til utførelseseksempelet vist på fig. 1 blir det ved dette utførelseseksempelet kun anvendt en 4-ports kobler K. Frekvensforskyverenheten FV og modulatoren MOD er utført som reflekterende komponenter, altså som refleksjonsfor-skyverenheten RFV og refleksjonsmodulatoren RMOD, inngangs-og utgangssignalene benytter samme port, men i forskjellige retninger.

Laseren L, enveislinjen EWL, det optiske demperleddet D, polarisasjonsregulatoren PR, fotodioden PD og mellom-frekvensfilteret ZF har samme funksjon som ved utførelses-eksempelet vist på fig. 1. Den ikke modulerte optiske bæreren blir oppdelt i kobleren K. Det ved porten 4 opptredende optiske signalet tilføres via polarisasjonsregulatoren PR og det optiske demperleddet D til refleksjonsfrekvensforskyv-ningsenheten RFV og forskyves i sin optiske frekvens med størrelsen å f. Dette optiske signalet når som lokallaser-bølge LL kobleren K ved porten 4 og går ut ved porten 2. Andelen som går ut av porten 1 blir blokkert ved enveislinjen EWL. Det ved porten 3 til kobleren K utgående optiske signal overføres av overføringsbanen EMF i retning av sendesiden, hvor det moduleres i refleksjonsmodulatoren RMOD med nyttesignalet og går gjennom på nytt i denne formen over-føringsbanen EMF, men nå i motsatt retning for å gå inn i porten 3 til kobleren K og via porten 2 til kobleren K for således å bli blandet med den frekvensforskjøvne lokal-laserbølgen LL ved hjelp av fotodioden PD. Den videre bearbeidelsen foregår som ved utførelseseksempelet på fig. 1.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for optisk telekommunikasjonsoverføring, især for "bredbåndet overføring mellom rommessig fra hverandre adskilte sender og mottaker, idet en ikke-modulert optisk bærer til en på mottakersiden anordnet laser deles opp i to andeler ved hjelp av en første fiberoptiske kopler (K) som er anordnet på mottakersiden, idet den første andelen danner en bærerandel som tilføres en overføringsstrekning, og den andre andelen danner lokallaserbølgen, som frekvensforskyves med størrelsen A f og som blandes med den over overføringsbanen fra senderen tilbakekommende og med et nyttesignal modulerte bærerandel ifølge det optiske heterodynprinsippet, hvorved det tilveiebringes en mellomfrekvens, karakterisert ved at som overføringsstrekning anvendes en enmodusfiber (EMF), som bærerandelen går gjennom i begge retninger, at bærerandelen moduleres på sendesiden ved hjelp av en refleksjonsmodulator (RMOD) med nyttesignalet, og at frekvensforskyvningen til lokallaserbølgen (LL) foregår i en refleksjonsforskyvningsenhet (RFV).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at begge andeler av den ikke-modulerte optiske bæreren er like store.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes en enmodusfiber som er polarisasjons-opprettholdende.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at frekvensforskyvningen foretas på sendesiden.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at frekvensforskyvningen foregår på mottakersiden.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at størrelsen A f til frekvensforskyvningen kan innstilles.