DE1226912B - Nachrichtenuebertragungssystem mit einem impulsmaessig betriebenen Laser - Google Patents
Nachrichtenuebertragungssystem mit einem impulsmaessig betriebenen LaserInfo
- Publication number
- DE1226912B DE1226912B DEG40352A DEG0040352A DE1226912B DE 1226912 B DE1226912 B DE 1226912B DE G40352 A DEG40352 A DE G40352A DE G0040352 A DEG0040352 A DE G0040352A DE 1226912 B DE1226912 B DE 1226912B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- light
- information
- light pulse
- pulse
- transmitter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
- H04B10/112—Line-of-sight transmission over an extended range
- H04B10/1121—One-way transmission
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B14/00—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B14/02—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
F21q
G02f;G08b
Deutsche KL: 74 d-8/02
Deutsche KL: 74 d-8/02
Nummer: 1226 912
Aktenzeichen: G 40352IX d/74 d
Anmeldetag: 15. April 1964
Auslegetag: 13. Oktober 1966
Die Erfindung bezieht sich auf ein Nachrichtenverbindungssystem, in dem ein impulsmäßig betriebener
Laser verwendet wird.
Nachrichtenverbindungssysteme werden üblicherweise durch die Frequenz der elektromagnetischen
Energie oder Strahlung definiert, auf der die Information übertragen wird. Diese elektromagnetische
Strahlung wird als Trägerwelle verwendet. Die Information, die übertragen werden soll, wird dieser
Trägerwelle aufmoduliert oder überlagert. Diese Informationsmodulation wird im allgemeinen in einem
absoluten Maß als Informations- oder Modulationsbandbreite angegeben und dabei in Frequenzeinheiten
gemessen. Andererseits ist es auch üblich, eine prozentuale Bandbreite oder eine prozentuale Modulation
anzugeben, die dann in Prozenten der Trägerfrequenz gemessen ist. Je größer nun diese
Informationsbandbreite oder die prozentuale Bandbreite ist, desto größer ist die Informationsmenge,
die von der Trägerwelle übertragen werden kann. Die prozentuale Bandbreite ist im allgemeinen auf
etwa 100/o begrenzt. Wenn die Frequenz der Trägerwelle
vergrößert wird, entsteht aus einer festen prozentualen Bandbreite eine laufend anwachsende
größere Informationsbandbreite. Dadurch ergibt sich zwar der Vorteil, daß die Zahl der verfügbaren
Übertragungskanäle, die in der Trägerwelle enthalten sind, vergrößert wird, andererseits ergibt sich dadurch
jedoch der Nachteil, daß ein größerer Teil des gesamten Spektrums der elektromagnetischen Strahlung
durch diese Nachrichtenübertragung belegt ist. Diese beiden Eigenschaften gehören mit zu den
Gründen, warum Übertragungskanäle in das Mikrowellengebiet des elektromagnetischen Spektrums
ausgedehnt worden sind.
Aber auch dieses Gebiet des Spektrums wird sehr schnell immer stärker belegt, da der Bedarf für
weitere Nachrichtenverbindungskanäle immer weiter anwächst. Es besteht daher der Zwang, Nachrichtenverbindungskanäle
zu noch höheren Frequenzbereichen im Spektrum der elektromagnetischen Strahlung zu verschieben, und der nächsthöhere Frequenzbereich
enthält die optischen Wellenlängen.
Eine der Schwierigkeiten, die mit Nachrichtenverbindungen über optisches Licht verbunden sind,
besteht in der atmosphärischen Streuung von sichtbaren Lichtwellen. Nun ist kürzlich ein Gerät
entwickelt worden, das heute üblicherweise als »optischer Molekularverstärker« bezeichnet wird. In
der amerikanischen Fachliteratur wird dieses Gerät als »Laser« bezeichnet. Verwendet man nun in einem
optischen Übertragungssystem einen optischen MoIe-
Nachrichtenübertragungssystem mit einem
impulsmäßig betriebenen Laser
impulsmäßig betriebenen Laser
Anmelder:
General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13
Als Erfinder benannt:
Kiyo Tomiyasu, Scotia, N. Y.; '
James Robert Whitten,
Ballston Lake, N. Y. (V. St. A.)
Kiyo Tomiyasu, Scotia, N. Y.; '
James Robert Whitten,
Ballston Lake, N. Y. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. April 1963 (273 518)
kularverstärker als Sender, so ist das optische Übertragungssystem
wesentlich weniger durch die atmosphärische Streuung des Lichtes beeinträchtigt als
Übertragungssysteme, die mit üblichen Lichtquellen arbeiten. Ein optischer Molekularverstärker gibt
Licht in einem sehr schmalen Lichtstrahl ab, dessen Frequenz in sichtbaren oder im fast sichtbaren Frequenzbereich
des elektromagnetischen Energiespektrums liegt. Die Energiedichte innerhalb dieses Lichtstrahls
ist außerordentlich hoch, da das gesamte Licht in diesem schmalen Strahl konzentriert ist und
da das von dem optischen Molekularverstärker abgegebene Licht kohärent ist, d. h., daß die Führungswellen
der einzelnen Lichtquanten miteinander in Phase liegen. Die hohe Energie innerhalb des
Lichtstrahls eines optischen Molekularverstärkers erlaubt Nachrichtenverbindungen über außerordentlich
weite Entfernungen (solche Lichtstrahlen sind bereits von der Mondoberfläche reflektiert worden), und
außerdem läuft eine solche Nachrichtenverbindung praktisch demodulations- und störfrei ab, da die
Lichtstrahlen so schmal sind.
Außerdem ermöglicht der Laser, Lichtwellen mit einem Nutzeffekt und einer Frequenzgenauigkeit zu
erzeugen, wie man es von Röhrengeneratoren gewohnt ist. Im Gegensatz zu den elektromagnetischen
Schwingungen eines Röhrengenerators, die einwellig (schmalbandig) und relativ frei von Rauschen sind,
609 670/128
4 4
stellen die üblichen Lichtquellen eher ideale Rausch- Empfangsseitig ist das Nachrichtenübertragungs.-quellen
dar, die sich nur für einfache Anforderungen system mit einer optischen Anordnung ausgerüstet,
der Nachrichtentechnik eignen. In bezug auf die die die Lichtimpulse sammelt. Weiterhin ist ein DeGenauigkeit
und die Konstanz der erzeugten Fre- modulator .vorgesehen, der Lichtimpulse in elekquenz
kann der Laser mit guten Quarzgeneratoren 5'trische Signale umsetzt. Schließlich sind; noch eine
rivalisieren. ... Datenspeicherschaltung, Synchronisationsschaltungen
Es sind deshalb zwar eine Reihe von Vorschlägen und eine Vorrichtung vorgesehen, die die Ausgangs-
zur Anwendung des Lasers für Nachrichtenübertra- signale der Datenspeicherschaltung ablesen kann,
gungen gemacht worden, diese sind aber alle mehr Die hier verwendete Impulskodemodulation ist
oder weniger noch nicht über ein erstes Versuchs- io nicht mit einer Impulskodemodulation vergleichbar,
Stadium hinaus gediehen. bei der die Abstände der einzelnen Lichtblitze digi-
Dies liegt im wesentlichen daran, das es bislang tal kodiert sind, etwa derart, daß jeder Lichtblitz
noch nicht gelungen ist, Festkörper-Laser herzustel- ein 1-Bit und jeder ausbleibende Lichtblitz ein O-Bit
len, die kontinuierliches Laserlicht erzeugen. Bisher bedeutet. Dies hätte den Nachteil, daß bei einer
ist mit Festkörper-Lasern nur Impulsbetrieb möglich. 15 Lichtblitzfolgefrequenz von 1 Hz nur 1 Bit pro Se-Für
Nachrichtenübertragungsaufgaben hielt man je- künde übertragen würde. Die pro Zeiteinheit überdoch
»Dauerstrich-Betrieb« für erforderlich, um die tragene Informationsmenge wäre für die: meisten
Amplitude oder Frequenz des Lichtstrahls direkt mit Anwendungsfälle viel zu gering, und schon die Überder
zu übertragenden Nachricht kontinuierlich mo- tragung einer geringen Informationsmenge würde
dulieren zu können. Man war also bestrebt, Laser zu 20 verhältnismäßig lange dauern,
verwenden, die einen kontinuierlichen Lichtstrahl Die Erfindung gestattet es dagegen, in einem abgeben. Im Gegensatz zum Festkörper-Laser er- Laser-Lichtblitz von etwa einer Millisekunde Dauer möglicht der Gas-Laser einen kontinuierlichen .Be- und einer Folgefrequenz von etwa IHz bis zu trieb; der Gas-Laser hat aber eine vergleichsweise 16 000 000 Bits zu übertragen. Dazu tragen im wekleinere Ausgangsleitung und eine schmalere Band- 25 sentlichen der sende- und der empfangsseitige Speibreite der Nutzstrahlung, so daß es vorteilhaft ist, eher bei. Im sendeseitigen Speicher wird die während einen Impuls-Laser zu verwenden, wenn man weite einer Sekunde anfallende Information zunächst digi-Strecken überbrücken und eine größere Anzahl von tal in einem Binärkode gespeichert und dann inner-Übertragungskanälen erhalten will. Das der Erfin- halb von einer Millisekunde Bit für Bit ausgelesen dung zugrunde liegende Problem besteht also im 30 und dabei dem Lichtblitz des Lasers aufmoduliert, wesentlichen darin, einen impulsmäßig betriebenen Im Empfänger läuft im wesentlichen der umge-Laser für Nachrichtenübertragungszwecke auf· der kehrte Vorgang ab.
verwenden, die einen kontinuierlichen Lichtstrahl Die Erfindung gestattet es dagegen, in einem abgeben. Im Gegensatz zum Festkörper-Laser er- Laser-Lichtblitz von etwa einer Millisekunde Dauer möglicht der Gas-Laser einen kontinuierlichen .Be- und einer Folgefrequenz von etwa IHz bis zu trieb; der Gas-Laser hat aber eine vergleichsweise 16 000 000 Bits zu übertragen. Dazu tragen im wekleinere Ausgangsleitung und eine schmalere Band- 25 sentlichen der sende- und der empfangsseitige Speibreite der Nutzstrahlung, so daß es vorteilhaft ist, eher bei. Im sendeseitigen Speicher wird die während einen Impuls-Laser zu verwenden, wenn man weite einer Sekunde anfallende Information zunächst digi-Strecken überbrücken und eine größere Anzahl von tal in einem Binärkode gespeichert und dann inner-Übertragungskanälen erhalten will. Das der Erfin- halb von einer Millisekunde Bit für Bit ausgelesen dung zugrunde liegende Problem besteht also im 30 und dabei dem Lichtblitz des Lasers aufmoduliert, wesentlichen darin, einen impulsmäßig betriebenen Im Empfänger läuft im wesentlichen der umge-Laser für Nachrichtenübertragungszwecke auf· der kehrte Vorgang ab.
Sendeseite einzusetzen, und zwar so, daß auch kon- So wird die Information praktisch zeitlich kom-
tinuierlich anfallende Informationen oder Nachrich- primiert übertragen und im Empfänger wieder zeit-
ten, trotz der verhältnismäßig geringen Impulsfolge- 35 lieh gedehnt. Dadurch werden auch die während der
frequenz von etwa IHz und der verhältnismäßig übrigen 999 Millisekunden der Periodendauer der
geringen Impulsbreite von einer Millisekunde der .Lichtimpulse anfallenden Informationen übertragen,
Lichtimpulse des Lasers, etwa ebenso kontinuierlich so daß empfangsseitig ein nahezu lückenloses Bild
auf der Empfangsseite wiedergegeben werden, wie des zeitlichen Verlaufs der empfangsseitigen Infor-
sie am Eingang des Senders anfallen. 40 mationen wiedergegeben wird.
Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß erfin- Der Auslesevorgang aus dem empfangsseitigen
dungsgemäß die zu übertragende Information in Speicher wird mit der Vorderflanke des Lichtblitzes
einem Speicher digital gespeichert ist und aus diesem ausgelöst. Das hat den Vorteil, daß die zeitliche
Speicher seriell (d. h. Bit für Bit) jedem einzelnen Schwankung, die zwischen dem Einleiten und dem
Lichtimpuls des Lasers zu mehreren Bits impuls- 45 Auftreten eines Laser-Lichtimpulses liegt und die
kodiert aufmoduliert ist und daß die empfangsseitig statistisch ist, für die Informationsübertragung keine
demodulierte Information ebenfalls in einem Spei- Rolle spielt; d. h., die Information wird von Anfang
eher digital gespeichert ist. an übertragen, ohne daß etwa die ersten Bits ver-
Das erfindungsgemäße optische Nachrichtenüber- lorengingen.
tragungssystem ist also sendeseitig zur Erzeugung der 50 Die Erfindung und weitere Anwendungsgebiete
Trägerwelle mit einem Laser oder optischen Mole- sowie Vorteile werden nun auch an Hand der Figuren
kularverstärker ausgerüstet, der dazu dient, einen ausführlich beschrieben.
gepulsten Lichtstrahl zu erzeugen. Weiterhin wird F i g. 1 zeigt mehrere Nachrichtenverbindungswege
eine Datenspeicherschaltung dazu verwendet, die für einen gepulsten Lichtstrahl aus einem optischen
Eingangsinformation in digitaler Form zu speichern 55 Molekularverstärker, die zusammen mit der Erfin-
und diese Information als Serieninformation abzu- dung verwendet werden können;
geben, die während der Zeitspanne, in der in dem Fig. 2 ist ein grundlegendes Blockschaltbild eines optischen Molekularverstärker ein Lichtimpuls er- Nachrichtenverbindungssystems über Lichtimpulse zeugt wird, für eine Übertragung geeignet ist. Die aus einem optischen Molekularverstärker;
Serieninformation steuert einen optischen oder Licht- 60 Fig. 3 ist ein genaueres Blockschaltbild und zeigt modulator an, der die digitale Information dem ge- die verschiedenen Komponenten eines Nachrichtenpulsten Lichtstrahl überlagert. Den einzelnen Licht- Übertragungssystems über Lichtimpulse aus optischen impulsen werden dabei mehrere Bits in einem Im- Molekularverstärkern nach der Erfindung,
pulskode aufmoduliert. Weiterhin sind Maßnahmen Ein Nachrichtenverbindungssystem über Lichtzur Synchronisierung getroffen, um den Ausgang der 65 impulse aus einem optischen Molekularverstärker Datenspeicherschaltung mit den Lichtimpulsen zu kann als ein Verbindungssystem beschrieben werden, synchronisieren, die aus dem optischen Molekular- in dem senderseitig Energie im sichtbaren und fast verstärker ausgesendet werden. \· sichtbaren Frequenzbereich ;des elektromagnetischen
geben, die während der Zeitspanne, in der in dem Fig. 2 ist ein grundlegendes Blockschaltbild eines optischen Molekularverstärker ein Lichtimpuls er- Nachrichtenverbindungssystems über Lichtimpulse zeugt wird, für eine Übertragung geeignet ist. Die aus einem optischen Molekularverstärker;
Serieninformation steuert einen optischen oder Licht- 60 Fig. 3 ist ein genaueres Blockschaltbild und zeigt modulator an, der die digitale Information dem ge- die verschiedenen Komponenten eines Nachrichtenpulsten Lichtstrahl überlagert. Den einzelnen Licht- Übertragungssystems über Lichtimpulse aus optischen impulsen werden dabei mehrere Bits in einem Im- Molekularverstärkern nach der Erfindung,
pulskode aufmoduliert. Weiterhin sind Maßnahmen Ein Nachrichtenverbindungssystem über Lichtzur Synchronisierung getroffen, um den Ausgang der 65 impulse aus einem optischen Molekularverstärker Datenspeicherschaltung mit den Lichtimpulsen zu kann als ein Verbindungssystem beschrieben werden, synchronisieren, die aus dem optischen Molekular- in dem senderseitig Energie im sichtbaren und fast verstärker ausgesendet werden. \· sichtbaren Frequenzbereich ;des elektromagnetischen
5 6
Spektrums ausgestrahlt wird, die aus diskreten les kann beispielsweise von scharf begrenzten WoI-Impulsen
dieser Energie besteht. Dieses Spektrum ken, von Gebäuden und auch von Satelliten auf
enthält die infraroten, die optischen und die einer Erdumlaufbahn reflektiert werden, so daß
ultravioletten Frequenzen und liegt in einem Fre- Nachrichtenverbindungen zwischen zwei Punkten
quenzbereich 107 und ΙΟ9 MHz. Eine vorgegebene 5 möglich sind, zwischen denen keine Sichtverbindüng
prozentuale Informationsbandbreite bedeutet bei so besteht. Eine andere wichtige Anwendung des Nachhohen
Frequenzen eine größere, in Hertz gemessene richtenverbindungssystems über Lichtimpulse aus
absolute Bandbreite als bei den niedrigeren Radio- optischen Molekularverstärkern liegt in einer Nach-
und Mikrowellenfrequenzen. Dadurch stehen bei richtenverbindung durch ein Plasma aus ionisiertem
diesen hohen Frequenzen eine größere Anzahl von io Gas hindurch. Wenn ein Raumfahrzeug wieder in
Nachrichtenverbindungskanälen zur Verfügung. Zum die Erdatmosphäre eintritt, bildet sich um dieses
Vergleich seien hier einmal folgende Werte ange- Raumfahrzeug herum ein Plasma. Übliche Radiogeben:
Im Mikrowellenfrequenzbereich ist die ver- frequenzen können sich nun durch dieses Plasma
fügbare Informations- oder Modulationsbandbreite hindurch nicht ausbreiten, da die Radiofrequenz im
auf einen kleinen Prozentsatz der Trägerfrequenz 15 Vergleich mit der Plasmafrequenz zu niedrig ist, so
beschränkt, der üblicherweise um 10 % herum liegt. daß das Radiofrequenzsignal an dem Plasma reflek-Daraus
ergibt sich im Z-Band eine Modulations- tiert wird. Die Plasmafrequenz beträgt 9 000 ]fn Hz.
bandbreite von etwa 1 000 MHz. Wenn man nun Dabei bedeutet η die Zahl der freien Elektronen pro
annimmt, daß die Ausgangsfrequenz eines optischen Kubikzentimeter. Wenn ein Raumfahrzeug in die
Molekularverstärkers bei 3 · 108 MHz liegt, und 20 Erdatmosphäre wieder eintaucht, beträgt die Zahl η
wenn man eine sehr schmale Modulationsband- in typischen Fällen 1016, steigt jedoch niemals über
breite von etwa 1% voraussetzt, ergibt sich 1017 an. Um also dieses Plasma zu durchdringen,
eine Modulationsbandbreite, die absolut gemessen muß die Frequenz des Signals größer als 3 · 1012 Hz
3 000 000 MHz beträgt. Diese Bandbreite von sein. Die Frequenz eines optischen Molekularverstär-3000000
MHz ist ausreichend, um etwa 1000000 25 kers aus Rubin beträgt nun 4,3 · 1014 Hz. Die Licht-Fernsehkanäle
zu übertragen. impulse eines Rubinverstärkers können daher leicht
Eine Nachrichtenverbindung über Lichtimpulse durch das dichteste Plasma hindurchtreten, das bei
aus optischen Molekularverstärker!! wird dadurch dem Wiedereintauchen eines Raumfahrzeuges in die
erreicht, daß man senderseitig kurze Lichtimpulse Erdatmosphäre auftritt. Eine zweite Forderung, die
von hoher Intensität erzeugt, deren Licht kohärent 30 gestellt werden muß, um eine Verbindung über
ist. Diese Lichtimpulse, die mit Hilfe eines optischen Lichtimpulse von optischen Molekularverstärkern
Molekularverstärkers erzeugt werden, werden mit durch ein Plasma hindurch durchzuführen, besteht
der Information moduliert, die übertragen werden darin, daß die Farbtemperatur des Lichtes des Molesoll.
Diese Lichtimpulse der optischen Molekular- kularverstärkers merklich höher als die Farbtempeverstärker
sind nur von kurzer Dauer. Ihre Impuls- 35 ratur des Plasmas bei der Frequenz des optischen
breite beträgt beispielsweise größenordnungsmäßig Molekularverstärkers ist. Diese Forderung ist not-1
Millisekunde. Als Modulationsart für den Licht- wendig, um ein unterscheidbares Signal-Rauschimpuls
wird eine Impuls-Kode-Modulation gewählt, verhältnis zu erhalten. Die Farbtemperatur eines
die anschließend noch im einzelnen beschrieben impulsmäßig betriebenen optischen Molekularverwird.
40 stärkers aus Rubin liegt in der Größenordnung von
Ein optischer Molekularverstärker gibt elektro- 108 bis 1012° K, während die Plasmatemperatur etwa
magnetische Energie ab, die in diskreten metastabilen bei IO40 K liegt. Es ist günstig, wenn man empfänger-Zuständen
gespeichert ist. Diese metastabilen Zu- seitig ein optisches Filter verwendet, das eine analoge
stände werden dadurch besetzt, daß der optische Funktion wie der Abstimmkreis eines üblichen
Molekularverstärker mit Hilfe eines elektromagne- 45 Radiofrequenzempfängers ausübt. Wenn dieses optischen
Signals der richtigen Frequenz angeregt wird. tische Filter nicht so schmal gemacht werden kann
Man kann den optischen Molekularverstärker also wie die Ausgangsbandbreite des optischen Molekumit
Hilfe einer Blitzlampe anregen oder ihm optische larverstärkers, so wird das Signal-Rausch-Verhältnis
Pumpenergie zuführen, so daß er in einen meta- in gewissem Umfang beeinträchtigt. Diese Beeinstabilen
höheren Energiezustand gelangt. Dadurch 50 trächtigung kann etwa im Bereich 10~2 bis 10~3
ist eine erzwungene Emission von monochroma- liegen. Aber auch mit dieser Beeinträchtigung des
tischer und kohärenter elektromagnetischer Strah- Signal-Rausch-Verhältnisses werden unterscheidbare
lung möglich, die von dem optischen Molekular- Ergebnisse erzielt.
verstärker ausgesendet wird. Diese elektromagne- Ein Nachrichtenverbindungssystem über Lichttische
Strahlung oder dieses Licht wird in einer 55 impulse eines optischen Molekularverstärkers kann
ebenen Welle emittiert, deren Divergenz sehr klein auch für eine Verbindung durch eine Luft-Wasserist
und in der Größenordnung von 0,05° oder Grenzfläche hindurch verwendet werden. Der Zuweniger
liegt. Diese kleine Divergenz konzentriert stand der Wasseroberfläche, d. h., die Änderungen in
die Energie des optischen Molekularverstärkers in der Oberfläche auf Grund der Bewegung der Wellen
einen Strahl von außerordentlich hoher Intensität, 60 des Wassers hat Frequenzkomponenten im Hörbeso
daß eine sehr hohe Energiedichte erreicht wird, reich, und daher ist es schwierig, mit Hilfe einer elekwodurch
Sichtverbindungen über weite Entfernungen tromagnetischen Trägerwelle solche Hörfrequenzmöglich sind. signale zu übertragen, da der Zustand des Wassers
Das Nachrichtenübertragungssystem über Licht- das Signal-Rausch-Verhältnis außerordentlich stark
impulse aus optischen Molekularverstärkern nach 65 beeinträchtigt. Ein Nachrichtenverbindungssystem
der Erfindung ist jedoch nicht auf Übertragungen über Lichtimpulse überträgt dagegen außerordent-
über Sichtverbindungen beschränkt. Die hohe Ener- lieh rasch, da die Lichtimpulse eine Impulsdauer in
giekonzentration innerhalb des schmalen Lichtstrah- der Größenordnung von einer'Millisekunde haben,
Die notwendigerweise sehr hohen Modulationsfrequenzen,
die diesen Trägerwellenimpulsen überlagert sind, stellen nun sich, daß die Übertragung durch
eine Luft-Wasser-Grenzfläche hindurch bereits stattgefunden hat, bevor der Zustand der Wasseroberfläche
merklich geändert worden ist.
■ Die verschiedenen Verfahren einer Nachrichtenverbindung über Lichtimpulse eines optischen Molekularverstärkers, die eben beschrieben worden sind, sind bildlich in der F i g. 1 dargestellt.
; Dabei bedeutet die Bezugsziffer 1 eine Sichtverbindung, die Bezugsziffer 2 eine Verbindung über reflektierte Strahlung, die Bezugsziffer 3 eine Verbindung durch ein Plasma hindurch, während die Bezugsziffer 4 eine Verbindung durch eine Luft-Wasser-Grenzfläche hindurch darstellen soll.
■ Die verschiedenen Verfahren einer Nachrichtenverbindung über Lichtimpulse eines optischen Molekularverstärkers, die eben beschrieben worden sind, sind bildlich in der F i g. 1 dargestellt.
; Dabei bedeutet die Bezugsziffer 1 eine Sichtverbindung, die Bezugsziffer 2 eine Verbindung über reflektierte Strahlung, die Bezugsziffer 3 eine Verbindung durch ein Plasma hindurch, während die Bezugsziffer 4 eine Verbindung durch eine Luft-Wasser-Grenzfläche hindurch darstellen soll.
In der Fig. 2 ist nun einfuhktionejlesBlockschaltbild
eines Nachrichtenverbindungssystems über Lichtimpulse eines optischen Molekularverstärkers gezeigt,
aus dem die Grundlagen dieses Systems hervorgehen. Senderseitig werden die Eingangsdaten, die die zu
übertragenden Informationen enthalten, von den Eingabebausteinen
des Systems zugeführt, in die sie entweder in gesprochener oder aufgezeichneter Form
eingegeben werden können. Die Eingabebausteine wandeln "dann diese Informationen in elektrische
Größen um, die dazu verwendet werden, die Lichtimpulse von hoher Intensität und kohärentem Licht
zu modulieren, die durch einen impulsgetasteten optischen Molekularverstärker 5 emittiert werden.
Der Lichtmodulator 6 kann ein Transmissionsmodulator ein, in dem die Impulse des optischen Molekularverstärkers
außerhalb des Verstärkers moduliert werden. Man kann aber auch einen Modulator verwenden, in dem die-Modulation innerhalb des
Materials des optischen Lichtverstärkers selbst durchgeführt wird. Empfängerseitig werden die Ausgangsdaten
des Systems, die die empfangenen Informationen enthalten, den Ausgabebausteinen zugeführt,
so daß man diese empfangenen Informationen aufzeichnen kann. Die Bausteine, sowohl senderseitig als
auch empfängerseitig, weisen übliche Nachrichtenverschlüsselungsgeräte
auf, wobei es günstig ist, solche Typen zu wählen, die mit hoher Geschwindigkeit
arbeiten können. Die Geschwindigkeit, mit der diese Nachrichtenverschlüsselungsgeräte Daten verarbeiten
können, ist nun wesentlich niedriger als die Geschwindigkeit, mit der die Eingangsdaten nach der
Erfindung übertragen werden. Aus diesem Grund können sowohl senderseitig' als auch empfängerseitig
ein Datenzwischenspeicher 7 und ein Datenumsetzer 8 - verwendet werden. Um nun insbesondere senderseitig
die Datenspeicherkapazität optimal ausnutzen zu können, wird der Speicher während eines Lichtimpulses
gelöscht.
Durch das Empfängerrauschen und, insbesondere in einem System, in dem ein optischer Molekularverstärker
aus Rubin verwendet wird, durch das Senderrauschen, wird die Zuverlässigkeit bei einer üblichen
analogen Modulation außerordentlich stark beeinträchtigt. Wenn man jedoch eine digitale Modulation
anwendet, kann man ein Empfänger- und ein Senderrauschen
in beträchtlichem Umfang zulassen, so daß die digitale Modulation in diesem Fall zu bevorzugen
ist. Man kann den Rauschpegel herabmindern, wenn man den optischen Molekularverstärker kühlt.
Als Beispiel für eine digitale Modulation sei angenommen,
daß' für jedes Informationselement oder für jedes Zeichen 8 Bits verwendet werden. Die digitalisierte
Information liegt in der Form von 6 Bits pro Zeichen vor, das 7. Bit wird als Fehlernachweisbit
verwendet, das als Paritätsbit bekannt ist. Das 8. Bit des Zeichens dient zur Synchronisierung. Wenn man
annimmt, daß 40 Bits oder Ziffern die mittlere Wortlänge darstellen, läßt sich eine Mindestübertragungsgeschwindigkeit
von 400 Worten pro Lichtimpuls von einer Millisekunde Dauer erreichen. Für diese
ίο eben angegebene Mindestübertragungsgeschwindigkeit
muß der Zwischendatenspeicher 7 in der Lage sein, 16 · 103 Bits pro Lichtimpuls zu verarbeiten,
während der Datengeschwindigkeitsumsetzer 8 in der Lage sein muß, 16 · 106 Bits pro Sekunde zu verarbeiten.
Der Datengeschwindigkeitsumsetzer 8 kann sendeseitig ein Parallel-Serien-Umsetzer sein, während
empfangsseitig ein Serien-Parallel-Umsetzer verwendet werden kann. Diese Umsetzertypen werden deswegen
verwendet, weil es am günstigsten ist, digitale Informationen zu speichern, jedoch hintereinander,
also serienmäßig zu übertragen. Es soll jedoch bemerkt werden, daß diese Umsetzer und Datenspeicher
dann nicht notwendig sind, wenn ein Nachrichtenverschlüsselungsgerät in der Lage ist, Daten mit
einer Geschwindigkeit von 16 · 106 Bits pro Sekunde zu verarbeiten. Weiterhin sind die Umsetzer dann
nicht notwendig, wenn ein Datenspeicher verwendet wird, der die digitalen Informationen nicht parallel,
sondern serienmäßig speichert. Empfängerseitig ist ein Lichtmodulator 9 verwendet, der dazu dient, die
übertragenen ' Lichtimpulse nachzuweisen und die digitalen Informationen, die in diesen Lichtimpulsen
enthalten sind, in elektrische Signale umzuwandeln.
In der F i g. 3 ist nun ein genaueres Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt.
Der optische Molekularverstärker 5 ist ein Rubinstab, der etwa 5 cm lang ist und dessen Durchmesser
6,25 mm beträgt. Dieser Rubinstab sitzt in einem inneren Gehäuse, das ein' doppelwandiges Glasrohr
aus Hartglas aufweist, das mit flüssigem Stickstoff gekühlt wird. Für den optischen Molekularverstärker
können aber auch andere Materialien und andere geeignete Behälter verwendet werden. Weiterhin ist ein
äußeres Gehäuse mit einer reflektierenden Oberfläche vorgesehen, die als Ellipsoid ausgebildet ist. Der
Rubinstab und das innere Gehäuse sind in einem Brennpunkt dieses Ellipsoiden angeordnet, während
im anderen Brennpunkt des Ellipsoiden eine gerade ausgebildete Xenonblitzlampe 10 angeordnet ist. Die
Blitzlampe und der Rubinstab verlaufen parallel zueinander. Die Xenonblitzlampe wird als Quelle für
die Anregungsenergie. des optischen Molekularverstärkers verwendet und wird mit einer Energiemenge
von 1000 J betrieben. Um die Blitzlampe zu den richtigen Zeitpunkten auszulösen, ist ein elektronischer
Impulsgenerator 11 vorgesehen, der üblich aufgebaut ist. In der hier beschriebenen Ausführungsform wird die Blitzlampe etwa einmal pro Sekunde
ausgelöst. Der Betrieb des elektronischen Impulsgenerators 11 kann programmiert sein, und jede Folge
kann durch das Herunterdrücken des Startknopfes 12 beginnen. In der F i g. 3 sind elektrische Verbindungen
als durchgezogene Linien dargestellt. Normales Licht ist durch unterbrochene Linien angezeigt, die
einen ziemlich großen Abstand voneinander haben,· während ein kohärenter Lichtstrahl durch unterbrochene
Linien dargestellt ist, die ziemlich dicht nebeneinander gezeichnet sind.
Die. Bausteine 13 am senderseitigen Eingang und am empfängerseitigen. Ausgang enthalten den Nachrichtenverschlüßler,
der beispielsweise einen Hochgeschwindigkeitsfernschreiber
enthalten kann, der auf einem Papierstreifen mit einer Geschwindigkeit von
60 Wörtern pro Minute die Informationen drucken oder lochen kann. Am senderseitigen Ende wird ein
Lochstreif en 7 aus Papier dazu, verwendet, um die Daten zu speichern, während empfangsseitig die einlaufenden
Daten auf den Papierstreifen 14 aufgedruckt werden, so daß die empfangenen Informationen
auf dem Papierstreifen 14 in gedruckter Form dargestellt sind. Der Lochstreifen 7 wird von einem
Lichtpunktabtaster 15 mit einer vorgegebenen Lesegeschwindigkeit von 16 · 103 Bits pro Millisekunde
abgelesen. Dazu wird ein binär kodiertes Lichtsignal, das den Lochungen in dem Lochstreifen 7 entspricht,
durch eine Sammellinse, (nicht gezeigt) hindurch einem Photodetektor 16 zugeführt. Der Inhalt einer
vorgegebenen Länge des Lochstreifens wird auf diese Weise am Ausgang des Photodetektors 16 in eine
Impulsfolge umgewandelt, die aus zahlreichen hintereinander auftretenden elektrischen Impulsen besteht.
Der Lichtpunktabtaster 15 weist eine Elektronenkanone mit zwei zueinander senkrecht stehenden Ablenkplattenpaaren
auf. An das eine Ablenkplattenpaar wird eine Ablenkspannung in Form, von Spannungsstufen
angelegt, während dem anderen Ablenkplattenpaar eine Ablenkspannung in Form eines Sägezahns
zugeführt ist. Die beiden Ablenkspannungen werden von dem Ablenkgenerator 17 geliefert. Die
beiden Spannungen lenken den Strahl des Lichtpunktabtasters über das perforierte Lochband ab.
Die Synchronisation der binären Serienimpulse mit dem Lichtimpuls des optischen Molekularverstärkers
wird durch eine Impulsformer'- und Abtaststufe 18 erreicht. Die Ausgangsgrößen dieser Stufe-18 bestehen
. aus Rechteckimpulsen, von denen jeder Impuls 1 Bit der Eingangsinfonnation darstellt. Diese
Rechteckimpulse werden in einem üblichen Breitbandverstärker
19 auf eine. Maximalspannung von 5 Kilovolt verstärkt, so daß diese Impulse eine ausreichend
hohe Leistung und Spannung besitzen, um eine etwa 5O°/oige Modulation des Lichtstrahles zu
erreichen, wenn dieser Lichtstrahl durch den Lichtmodulator 6 hindurchgeht.
Die kohärenten Lichtimpulse aus dem optischen Molekularverstärker 5 können entweder in dem
Material des Molekularverstärkers selbst moduliert werden. Dazu kann man sich Verfahren bedienen,
die alsZeeman- oder Kerrzellen-Modulation bekannt sind. Die Lichtimpulse können aber auch außerhalb
des optischen Molekularverstärkers moduliert werden.
Dazu kann man einen Transmissionsmodulator wie beispielsweise eine Pockels-, eine Kerr- oder eine
Faraday-Zelle verwenden oder auch einen Wellenleiter für eine Wanderwelle. Der Lichtmodulator, der
in dem hier beschriebenen Nachrichtenverbindungssystem über .Lichtimpulse verwendet wird, ist ein
elektrooptischer Transmissionsmodulator. Dieser Modulator arbeitet auf der- Grundlage einer veränderlichen
Phasenverzögerung und. steuert die relativen Phasenunterschiede der auf einander senkrecht
stehenden Komponenten von polarisiertem Licht, das durch ihn hindurchgeht. Dabei sind die relativen
Phasenunterschiede proportional der aufgeprägten elektrischen Feldstärke. Da dieser Modulator zum
Arbeiten polarisiertes einfallendes Licht benötigt, ist zwischen dem.Ausgang des optischen Molekularverstärkers
und dem Eingang des Lichtmodulators ein Eingangspolarisator eingesetzt, der nichtpolarisiertes
Licht zurückweist. Man kann aber auch denRubinstab 5 derart schneiden, daß die Kristallachse des
Rubins sowie die Achse des Stabes einen Winkel von 90° zueinander bilden. Dann ist der Polarisator 20
nicht mehr erforderlich. Die Ausgangsimpulse rufen in dem Lichtmodulator 6 ein elektrisches Feld hervor.
Die Eigenschaften dieses Modulators sind so gewählt, daß eine 100%ige Modulation, d. h. eine
Phasenverzögerung von 180° des Lichtes des optischen Molekularverstärkers bei einer Lichtwellenlänge
von 0,5 Mikron bei einer Modulationsspannung von 9000 Volt, erreicht wird. Bei der Maximalspannung
von 9000 Volt und einem Dauerbetrieb beträgt die maximale Betriebsfrequenz des Modulators
1,6 · 106 Hz. Die Frequenzgrenze ist durch die Verluste in den Metallelektroden bestimmt, die erforderlieh
sind, um in dem Modulationskristall das elektrische Feld hervorzurufen. Arbeitet man jedoch mit
einer verminderten Betriebsspannung oder geht man zu einem Impulsbetrieb über, läßt sich diese maximale
Modulationsbandbreite erhöhen, da die Veras luste direkt von der Betriebsspannung und dem Tastverhältnis
des Impulsbetriebes abhängen. Man kann eine Modulationsbandbreite von 25 MHz erreichen,
die eine Übertragung von 50 Megabits pro Sekunde erlauben würde (die dreifache Geschwindigkeit, die
zur Übertragung von 400 Wörtern in einem Lichtimpuls von einer Millisekunde Dauer und einer
Impulszahl von einem Impuls pro Sekunde erforderlich ist), wenn man mit einem Tastverhältnis von
l°/oo und lOOVoiger Modulation arbeitet. Die Leistungsverluste innerhalb des Kristalls belaufen sich
bei dieser Modulationsbandbreite auf etwa 1,25 Milliwatt. Die mittlere Leistung, die zur Erreichung dieser
Bandbreite erforderlich ist, beträgt pro MHz-Bandbreite etwa 3 Watt oder 75 Watt bei einem Tastverhältnis
von l°/oo. Der Verstärker 19 muß daher eine mittlere Ausgangsleistung von etwa 25 Watt abgeben,
damit sich die erforderliche Bandbreite erhalten läßt, die einer Übertragung von 16 Megabits
pro Sekunde entspricht. Hinter den Ausgang des Lichtmodulators 6 ist ein Ausgangspolarisator oder
ein Ausgangsanalysator 21 eingesetzt, der die Modulation der Welle in eine Intensitäts- oder Amplitudenmodulation
umsetzt. Das ist deswegen möglich, weil dieser Ausgangspolarisator nur das Licht hindurchläßt,
das richtig polarisiert ist.
Der Ablenkgenerator 17 kann mit einer Frequenz von 16 · 106 Hz betrieben und außerdem synchronisiert
werden, um die horizontalen und vertikalen Ablenkspannungen zum richtigen Zeitpunkt an den
Lichtpunktabtaster 15 anzulegen, der mit dem Beginn eines, jeden Lichtimpulses aus dem optischen Molekularverstärker
5 zusammenfällt. Das Synchronisationssignal wird mit Hilfe eines Lichtstrahlaufspaltungsgerätes
22 abgeleitet, das zwischen dem Ausgang des optischen Molekularverstärkers und dem
Polarisator 20 sowie einem Photodetektor 23 angeordnet ist, der den Anfang eines jeden Lichtimpulses
nachweist und ein Signal abgibt, das den Betrieb des Ablenkgenerators 17 auslöst. Der Ablenkgenerator 17
ist weiterhin durch den System- oder Sendertaktgeber 24 synchronisiert, um sicherzustellen, daß die horizontalen
und vertikalen Ablenkspannungen genau in Phase mit den Informationslöchern auftreten, die in
609 670/128
11 12
den Papierstreifen 7 eingestanzt sind. Dadurch ist Dauer des Lichtimpulses entspricht, der von den
sichergestellt, daß die Informationsbits am Ausgang optischen Molekularverstärkem abgegeben wird. Der
des Verstärkers 19 mit einer konstanten Geschwin- Umsetzer 8, der ein Schieberegister ist, sowie der
digkeit erzeugt werden. Das Ausgangssignal des Ab- Magnetkernspeicher 31 sind solche Typen, wie sie in
lenkgenerators 17 wird außerdem als zweites Ein- 5 elektronischen Digitalrechnern verwendet werden,
gangssignalfür die Impulsformer- und Auf taststufe Um den Serien-Parallel-Umsetzer 8 undden Magnet-18
verwendet, um ein Koinzidenzsignal zu erreichen, kernspeicher 31 mit den übertragenen Daten wähdurch
das das Ausgangssignal des Photodetektors 16 rend eines Datenspeicherzyklus zu synchronisieren,
derart geändert werden kann, daß es mit den Syn- ist ein Synchronisationsschaltkreis 32 mit einer
chronisationssignalen des Sendertaktgebers zusam- io Schaltlogik vorgesehen. Dieser Schaltkreis 32 weist
menfällt. Nichtlineare Lochabstände, die in dem die Signale nach, die jeweils die achte Ziffer dar-Lochstreifen
7 auftreten können, werden dadurch stellen und die Zeichensynchronisationsbits der Inkompensiert,
daß ein Ausgangssignal aus dem Photo- formation oder querpolarisierte Bits der Information
detektor 16 als drittes Eingangssignal dem Ablenk- sind. Man kann andererseits auch einen Binärkode
generator 17 zugeführt wird. Wie bereits beschrieben 15 aus sieben Ziffern verwenden. Dann kann die Synworden
ist, liegt die digitalisierte Information in chronisation mit Hilfe eines Empfängertaktgebers 33
einem Binärkode aus acht Ziffern vor, von denen und einer Synchronisationsschaltung 32 mit Schaltsechs
Ziffern oder Bits ein Zeichen darstellen. Die logik durchgeführt werden. In diesem Fall braucht
achte Ziffer wird dazu verwendet, die Zeichen zu man die achte oder die querpolarisierte Ziffer nicht
synchronisieren. Sie wird mit Hilfe des Sendertakt- 20 zu verwenden. Man kann vielmehr unmittelbar vor
gebers 24, eines nachgeschalteten Synchronimpuls- einer jeden übertragenen Nachricht eine Folge von
generators 25 und schließlich mit Hilfe eines Ver- Synchronisationsimpulsen aus dem Sendertaktgeber
stärkers 26 zugeführt. Diese achte Ziffer wird auf 24 übertragen. Diese Synchronisationsimpulse lösen
dem Strahl des optischen Molekularverstärkers in eine positive Synchronisation zwischen dem Sender-Form
eines Signals übertragen, das quer zur Polari- 25 zeitgeber 24 und dem Empfängertaktgeber 33 dasation
der anderen sieben Ziffern in dem Strahl polari- durch aus, daß sie einen Synchronisationsimpulssiert
ist. Der Rücklauf des Lichtpunktabtasters ge- generator 34 anstoßen, der seinerseits den Empfänschieht
während der Dauer, in der die achte Ziffer gertaktgeber 33 ansteuert. Wenn die eingelaufene
auftritt. Nachricht in dem Kernspeicher 31 gespeichert wor-
Der Licütdemodulatorteil des Empfängers in dem 30 den ist, wird das Adressenregister des Kernspeichers
Nachrichtenverbindungssystem über Lichtimpulse aus auf 0 zurückgestellt,' die einzelnen Speicherstellen
einem optischen Molekularverstärker weist die Modu- werden mit einer Geschwindigkeit aufgerufen, die
lation des Lichtstrahles eines optischen Systems nach, von der Geschwindigkeit des Eingangsbausternes 13
das aus einer Sammellinse 27, einer Blende 28 sowie abhängt, und die Nachricht wird in den Eingangs-
einem optischen Interferenzfilter 29 besteht. Weiter- 35 baustein 13 eingelesen und auf den Papierstreifen 14
hin ist noch ein polarisationsernpnndlicher Photo- gedruckt.
detektor 9 vorgesehen, der ein photoempfindliches Aus der vorstehenden Beschreibung geht also her-Gerät,
wie beispielsweise ein Photovervielfacher, ist, vor, daß die Erfindung ein neues System zur Nachder
auf die Frequenz der nachzuweisenden Strahlung richtenübertragung über Impulse ist, indem der sichtanspricht,
die bei 4,3 · 1014 Hz liegt. Die Blende 28 40 bare oder fast sichtbare Bereich der elektromagnedient
dazu, Streulicht sowie Licht aus der Umgebung tischen Strahlung als Trägerwelle für die zu überzu
reduzieren. Das optische Interferenzfilter 29 hat tragende Information verwendet wird. Die Lichtdafür
zu sorgen, daß eine optische Bandbreite er1. impulse von hoher Intensität, werden mit der zu
reicht wird, die nach Möglichkeit genauso schmal ist übertragenden Information moduliert. Diese Informawie
die Bandbreite des Lichtes, das aus dem Modu- 45 tion ist in digitale Form umgesetzt, um die Zuverlator
6 ausgesendet wird, um Untergrundstrahlung lässigkeit bei Vorhandensein von Sender- und Empweiterhin
zu reduzieren. Dieses optische System wird fängerrauschen zu verbessern. Wenn die Entwicklung
zweckdienlicherweise in geeigneten Teleskopen ein- von optischen Molekularverstärkem weiter fortschreigebaut.
Die Ausgangssignale des Photodetektors 9 tet, kann die Information diesem Licht der optischen
bestehen aus binären Impulsen oder Bits, die mit einer 5° Molekularverstärker auch in analoger Form auf-Impulsfolgefrequenz
von 16 · 106 auftreten können. moduliert werden. Weiterhin kann die Informations-
Diese Ausgangsimpulse werden in einem üblichen übertragungsgeschwindigkeit möglicherweise erhöht
Breitbandverstärker 30 verstärkt. Die Information, werden, wenn· verbesserte optische Molekularverstärdie
in den binären Bits enthalten Ist' wird mit Hilfe ker zur Verfügung stehen, so daß Impulswiedereines
verhältnismäßig langsam arbeitenden Endbau- 55 holungsfrequenzen angewendet werden können, die
Steines 13 dargestellt, der beispielsweise ein Fern- größer als 1 Hz sind, und so, daß Lichtimpulse von
schreiber sein kann. Daher ist ein Datenzwischen- längerer Dauer erzeugt werden können. Die Informaspeicher
notwendig, der beispielsweise ein magneti- tionsübertragungsgeschwindigkeit ist heutzutage durch
scher Kernspeicher 31 sein kann. Um die nachein-' die höchste Geschwindigkeit begrenzt, mit der komander
angeordneten digitalen Informationen, die am 60 merziell erhältliche Serien-Parallel-UmsetzerInforma-Ausgang
des Verstärkers 30 verfügbar sind, in eine tionsbits verarbeiten können. Wenn es gelingt, die
parallele Form umzuwandeln, so daß sie sich zur maximale Bitgeschwindigkeit zu steigern, die solche
Speicherung in dem Magnetkernspeicher 31 eignen, Umsetzer verarbeiten können, so daß sie die Modulawird
ein Serien-Parallel-Umsetzer 8 verwendet. Die tionsbandbreitengrenze der heute verfügbaren Licht-Datengeschwindigkeit
des Umsetzers 8 beträgt minde- 65 modulatoren erreicht (25 MHz/sec), und wenn man
stens 16 · 106 Bits pro Sekunde, und die Speicherge- ein Tastverhältnis von 1 %o annimmt, kann man
schwindigkeit des Magnetkernspeichers 31 liegt bei eine Informationsübertragungsgeschwindigkeit von
mindestens 16 · 10s Bits pro Millisekunde, was der 50 Megabits je Sekunde erreichen und dadurch etwa
1250 Worte pro Lichtimpuls von einer Millisekunde übertragen.
Das eben beschriebene Nachrichtenverbindungssystem über Lichtimpulse aus optischen Molekularverstärkern
kann in manchem abgewandelt und geändert werden. So kann man beispielsweise die Senderseite
des Systems, das in der F i g. 3 dargestellt ist, ähnlich wie die Empfängerseite des Systems ausrüsten.
Man kann also beispielsweise an Stelle des Serien-Serien-Umsetzers, der den Lochstreifen 7, den
Lichtpunktabtaster und den Photodetektor 16 enthält, einen Magnetkernspeicher und einen Parallel-Serien-Umsetzer
verwenden. Weiterhin können thermoplastische Aufzeichnungsbänder, Schieberegister,
elektronische Vorrichtungen mit Flip-Flops, elektrostatische Ladungsspeicherröhren und BiIdorthikons
als Datenspeicher benutzt werden. Auch der verwendete Impulskode für die Modulation ist
nicht auf einen Binärkode mit einer bestimmten Anzahl von Bits pro Adresse beschränkt. Es können ao
vielmehr auch andere Kodes verwendet werden. Schließlich ist es auch nicht notwendig, die sendeseitige
Modulation außerhalb des optischen Molekularverstärkers durchzuführen. Das kann vielmehr
auch in dem optischen Molekularverstärker selber geschehen.
Claims (3)
1. Nachrichtenübertragungssystem mit einem impulsmäßig betriebenen Laser auf der Sendeseite,
dadurch gekennzeichnet, daß die zu übertragende Information in einem Speicher (7) digital gespeichert ist und aus diesem Speicher
(7) seriell (d. h. Bit für Bit) jedem einzelnen Lichtimpuls des Lasers zu mehreren Bits impulskodiert
aufmoduliert ist und daß die empfangsseitig demodulierte Information ebenfalls in
einem Speicher (7, 31) digital gespeichert ist.
2. Nachrichtensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der senderseitige
Speicher (7) ein Lochstreifen oder Magnetband ist, daß die digitale Information synchron mit dem
Lichtimpuls mit einer Geschwindigkeit von mehreren Wörtern pro Lichtimpuls lesbar ist, daß die
gelesene digitale Information in einem binären Serienkode umgesetzt ist, mit dem jeder einzelne
Lichtimpuls moduliert ist, und daß der empfängerseitig einlaufende Binärkode mit dem senderseitig
ausgesendeten Binärkode synchronisiert ist.
3. Nachrichtenübertragungssystem nach Ansprüchen 1 und 2, insbesondere zur Übertragung
digitaler Informationen mit einer Geschwindigkeit von mindestens 400 Wörtern in einem Lichtimpuls
von einer Millisekunde Dauer, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser (5) pro Sekunde
einen Lichtimpuls abgibt, daß die zu übertragende Information senderseitig in binärer Form parallel
gespeichert ist, pro Zeichen 8 Bits aufweist und mit. einer Mindestgeschwindigkeit von 2 · 10e
Zeichen pro Sekunde gelesen wird, daß ein Parallel-Serien-Umsetzer (8) mit den Ausgängen
des senderseitigen Speichers verbunden und mit einer Mindestumsetzgeschwindigkeit von 16 · 106
Bits/sec arbeitet, daß zum synchronen Auslösen des Parallel-Serien-Umsetzers (8) mit dem Beginn
des Lichtimpulses aus dem Laser (5) in den Weg des Lichtstrahles eine Vorrichtung (22) zur
Aufspaltung des Lichtstrahles eingesetzt ist, daß ein Lichtmodulator (6) eine solche Modulationsbandbreite aufweist, daß bei der Übertragung
eines Lichtimpulses aus dem Laser (5) der senderseitige Speicher (7) mit einer Mindestgeschwindigkeit
von 400 Wörtern pro Lichtimpulsdauer lesbar und löschbar ist, daß für den Empfang und die Demodulation der Lichtimpulse
empfängerseitig eine Linse (27), eine Blende (28), ein optisches Filter (29) sowie ein Lichtmodulator
(9) vorgesehen sind, daß ein empfängerseitig verwendeter Serien-Parallel-Umsetzer
(8) eine Mindestumsetzgeschwindigkeit von 16 · 106 Bits/sec und der empfängerseitige Speicher
(31) eine Speicherkapazität und Geschwindigkeit von mindestens 16 · 103 Bits je Lichtimpulsdauer
aufweist, so daß die empfangenen Informationen mit einer niedrigeren Geschwindigkeit
zu einem gewünschten Zeitpunkt auslesbar sind, und daß sender- und empfängerseitig Synchronisationsschaltungen
vorgesehen sind, um die digitalen Informationen in der richtigen Reihenfolge auszusenden und zu empfangen.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1088 156;
Funkschau, 1962, H. 18, S. 491, rechte Spalte;
Elektronische Rundschau, Nr. 12, 1961, S. 588 bis 594;
Proceedings of the IEEE, Januar 1963, S. 202.
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1088 156;
Funkschau, 1962, H. 18, S. 491, rechte Spalte;
Elektronische Rundschau, Nr. 12, 1961, S. 588 bis 594;
Proceedings of the IEEE, Januar 1963, S. 202.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 670/128 10.66 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US273518A US3243592A (en) | 1963-04-16 | 1963-04-16 | Laser pulse communication system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1226912B true DE1226912B (de) | 1966-10-13 |
Family
ID=23044263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEG40352A Pending DE1226912B (de) | 1963-04-16 | 1964-04-15 | Nachrichtenuebertragungssystem mit einem impulsmaessig betriebenen Laser |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3243592A (de) |
DE (1) | DE1226912B (de) |
GB (1) | GB1046953A (de) |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1288114B (de) * | 1964-06-30 | 1969-01-30 | International Business Machines Corp., Armonk, N.Y. (V.St.A.) | Umsetzer für digitale Daten von der Parallel- in die Serienform oder umgekehrt sowie Übertragungsanordnung hierfür |
US3838412A (en) * | 1965-04-19 | 1974-09-24 | Gen Electric | Optical link for illuminated traveling message display sign system |
US3727061A (en) * | 1970-07-06 | 1973-04-10 | Us Army | Pulse laser communication system |
US3705986A (en) * | 1971-01-25 | 1972-12-12 | Computer Transmission Corp | Optical data transmission system |
FR2128227B1 (de) * | 1971-03-12 | 1975-01-17 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | |
DE2149765C2 (de) * | 1971-10-05 | 1987-04-02 | Precitronic Gesellschaft für Feinmechanik und Electronic mbH, 2000 Hamburg | Identifizierungssystem zur Erkennung und Unterscheidung feindlicher oder eigener noch unidentifizierter Zielobjekte |
US3937945A (en) * | 1974-06-25 | 1976-02-10 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration Office Of General Counsel-Code Gp | Apparatus for simulating optical transmission links |
US4209767A (en) * | 1977-03-03 | 1980-06-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Acousto-optic coupler for glide slope control systems |
DE3008700C2 (de) * | 1980-03-07 | 1985-11-07 | Dornier Gmbh, 7990 Friedrichshafen | System zur optischen Informationsübertragung zwischen einer Bodenstation und einem Luftfahrzeug |
US4393517A (en) * | 1980-09-30 | 1983-07-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Pulse code modulation of laser pulse tail |
US6317388B1 (en) * | 1982-06-28 | 2001-11-13 | Lockheed Martin Corporation | Thermoacoustic bi-static sonar system |
US6385131B1 (en) * | 1982-06-28 | 2002-05-07 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Thermoacoustic communications system |
US4680584A (en) * | 1985-05-03 | 1987-07-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Acoustic prelaunch weapon communication system |
EP0245282A1 (de) * | 1985-11-14 | 1987-11-19 | GONEN, Shlomo | Optische unterwasserübertragungsschaltung |
US4808999A (en) * | 1988-02-18 | 1989-02-28 | Loral Corp. | Towed decoy with fiber optic link |
US6437890B1 (en) | 1999-03-29 | 2002-08-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Laser communications link |
US8009990B1 (en) * | 2005-06-02 | 2011-08-30 | Rockwell Collins, Inc. | Optical phased array |
US7606496B1 (en) * | 2005-06-02 | 2009-10-20 | Rockwell Collins, Inc. | Communications and position location system and method |
US7613074B1 (en) * | 2006-01-03 | 2009-11-03 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Non-linear optoacoustic narrowband communications technique |
CN102057590A (zh) * | 2008-06-11 | 2011-05-11 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于照明***的光接收器 |
US9490911B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-11-08 | Fairfield Industries Incorporated | High-bandwidth underwater data communication system |
US9490910B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-11-08 | Fairfield Industries Incorporated | High-bandwidth underwater data communication system |
US9496955B2 (en) | 2013-09-19 | 2016-11-15 | eocys, LLC | Devices and methods to produce and receive an encoded light signature |
US10712458B2 (en) | 2016-06-30 | 2020-07-14 | Magseis Ff Llc | Seismic surveys with optical communication links |
US20220385362A1 (en) * | 2021-05-27 | 2022-12-01 | Northeastern University | Visible-Light Software-Defined Modem |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1088156B (de) * | 1957-11-02 | 1960-09-01 | Fruengel Frank Dr Ing | Hochleistungs-Impulserzeuger, insbesondere zur Speisung und Zuendung von Funkenstrecken |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2706215A (en) * | 1950-03-24 | 1955-04-12 | Nederlanden Staat | Mnemonic system for telegraph systems and like apparatus |
-
1963
- 1963-04-16 US US273518A patent/US3243592A/en not_active Expired - Lifetime
-
1964
- 1964-03-24 GB GB12370/64A patent/GB1046953A/en not_active Expired
- 1964-04-15 DE DEG40352A patent/DE1226912B/de active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1088156B (de) * | 1957-11-02 | 1960-09-01 | Fruengel Frank Dr Ing | Hochleistungs-Impulserzeuger, insbesondere zur Speisung und Zuendung von Funkenstrecken |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3243592A (en) | 1966-03-29 |
GB1046953A (en) | 1966-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1226912B (de) | Nachrichtenuebertragungssystem mit einem impulsmaessig betriebenen Laser | |
DE69034006T2 (de) | Optischer Verstärker, optisches Übertragungssystem mit einem optischen Verstärker und Verfahren zum Verstärken eines optischen Signals | |
DE69731535T2 (de) | Anordnungen und verfahren zur erzeugung eines funkfrequenzsignals | |
DE4402428C2 (de) | Optisches Datenübertragungssystem | |
EP0461380B1 (de) | Funk-Nachrichtenübertragungssystem, insbesondere zellulares Mobilfunksystem | |
DE3789779T2 (de) | Lichtwellen-Übertragungssystem. | |
DE2844293C3 (de) | Verfahren und System der Modulation und Demodulation zur Digitalsignalübertragung | |
EP0127088B1 (de) | Verfahren zur Informationsübertragung | |
DE69432850T2 (de) | Optischer Wellenlängenmultiplexer hoher Dichte | |
DE69123354T2 (de) | Optisches übertragungssystem | |
DE2013500A1 (de) | ||
DE68922412T2 (de) | Optischer Sender, optischer Empfänger und optische Übertragungsvorrichtung sowie Regelungsverfahren für optischen Empfänger. | |
EP0491209A2 (de) | Signalverarbeitung für optisches Übertragungssystem | |
DE1766049A1 (de) | Optisches Zeitmultiplex-UEbertragungssystem | |
DE69831253T2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur laserübertragung durch ein verlustbehaftetes medium | |
DE1766571C3 (de) | Mit polarisierten Lichtimpulsen arbeitendes Zeitmultiplex-Nachrichten-übertragungssystem | |
CH670177A5 (de) | ||
DE1204978B (de) | Anlage zur UEbertragung von Signalen mittels modulierter Lichtstrahlung (Lichtsprechgeraet) | |
DE1290995B (de) | Streustrahl-Diversity-UEbertragungssystem | |
DE2403798A1 (de) | Einkanal-nachrichtensystem | |
DE1268528B (de) | Anordnung zur UEbertragung von Informationen zwischen zwei Stationen | |
DE60202601T2 (de) | Demultiplexer für optische zeitmultiplexierte Signale | |
DE976995C (de) | Einrichtung zur UEbertragung von elektrischen Wellen | |
DE1541534C1 (de) | Stoerunempfindliches Nachrichten- bzw. Datenuebertragungssystem | |
DE978033C (de) | Verfahren zum Ver- und Entschlüsseln von Halbtonbildern bei der Bildtelegraphie |