DE1254513B - Mehrstufiges UEbertragungssystem fuer in Pulscodemodulation dargestellte Nachrichten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F21q

G02f;G08b;H04b
Deutsche Kl.: 74 d-8/02

Nummer: 1254 513

Aktenzeichen: T 32812IX d/74 d

Anmeldetag: 21. Dezember 1966

Auslegetag: 16. November 1967

Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Übertragungssystem für in Pulscodemodulation dargestellte Nachrichten, bei dem jede Übertragungsstufe Laserorgane als Sender, fotoempfindliche Organe als Empfänger und Impulsaufbereitungseinrichtungen, welche durch die vom zugehörigen Empfänger decodierten Signalimpulse gesteuert werden, enthält · und zwischen den Stufen eine geschlossene Ubertragungsstrecke vorgesehen ist.

Der Laser hat in letzter Zeit dank seiner Breitbandigkeit, infolge der er einen theoretisch idealen Übertragungsträger darstellen könnte, mehr und mehr an Interesse für einen Einsatz zur Nachrichtenübertragung gefunden. Bisher sind an Übertragungssystemen auf Laserbasis im wesentlichen zwei ver- schiedene Prinzipien vorgeschlagen worden, die beide jedoch noch keine praktische Anwendung gefunden haben.

Es handelt sich bei der ersten Gruppe dieser · Systeme um eine Art von Richtfunktechnik, bei der Laserstrahlen in optischer Sicht zwischen Empfangsund Sendestationen übertragen werden, denen der Nachrichteninhalt aufmoduliert ist. Der entscheidende Nachteil dieser Übertragungssysteme liegt darin, daß ihre Funktionsfähigkeit witterungsabhängig ist und insbesondere bei Nebel oder anderen atmosphärischen Sichtbeeinträchtigungen nicht mehr gegeben ist.

Die zweite Gruppe von Nachrichtenübertragungssystemen mit Lasern verfolgt den eingangs erwähn- ten Gedanken der Breitbandigkeit des Übertragungsträgers bis zur letzten Konsequenz und bemüht sich dementsprechend, auch auf dem Ubertragungswege diese Breitbandigkeit in vollem Umfang zu erreichen. Als Übertragungsmedium werden sogenannte Lichtwellenleiter verwendet. Diese bestehen aus meist innenverspiegelten Hohlrohren, längs deren Achse optische Führungen in Form von Linsen, sei es aus Glas, sei es aus Gasverteilungen, angeordnet sind, die den Laserstrahl auf die Achse des einige Zentimeter im Durchmesser betragenden Hohlrohres zentrieren. Die Ausbreitung der Laserstrahlen in den Rohren erfolgt über längere Strecken geradlinig. Zur Umlenkung sind in den Leitungszug Spiegel einge-^ fügt, auf die dann ein weiteres geradliniges Rohr folgt. Statt der Spiegel sind 'naturgemäß auch andere optische Umlenkeinrichtungen, wie Prismen, verwendbar.

Der wesentliche Nachteil dieser Nachrichtenübertragungssysteme liegt in der Komplizierung des so Übertragungsmediums. Die den Laserstrahl zentrierenden Linsen müssen nämlich von Anfang an sehr Mehrstufiges Übertragungssystem für in
Pulscodemodulation dargestellte Nachrichten

Anmelder:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. Manfred Börner,

Ulm/Donau

genau einjustiert werden, und außerdem ist es insbesondere bei Verwendung von Gaslinsen erforderlich, diese Justierung laufend zu kontrollieren und gegebenenfalls nachzustellen. Außerdem gestaltet sich die Verlegung der Hohlrohre, die möglichst geradlinig erfolgen muß, sehr umständlich, da es häufig nicht möglich ist, ein dieser geradlinigen Verlegung angepaßtes Gelände für die Ubertragungsstrecke zu finden, im Zuge der Verlegung also erhebliche Erdarbeiten oft unvermeidlich sind. Ein weiterer Nachteil ist schließlich noch der große technische Aufwand, der zur Auskopplung des im Laserstrahl enthaltenen Modulationsinhalts betrieben werden muß und der insbesondere bei sehr breitbandigen Übertragungseinrichtungen nur nach sehr langen Wegstrecken als wirtschaftlich gerechtfertigt erscheint. Die Anlagen sind umfangreich und können nicht in der Erde, wie häufig heute schon Zwischenverstärker bei Kabelverbindungen, untergebracht werden, weil sie einer laufenden Wartung bedürfen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Übertragungssystem mit Laserstrahlen als Nachrichtenträger anzugeben, das sich einerseits durch eine praktisch beliebige und von äußeren Einflüssen ungestörte Reichweite auszeichnet und andererseits längs beliebiger Bahnen geführt werden kann und dabei trotz erheblicher nutzbarer Bandbreite nur einen geringen technischen Aufwand auf dem Ubertragungswege verlangt.

Eifindungsgemäß wird diese Aufgabe unter Einsatz eines mehrstufigen Übertragungssystems für in Pulscodemodulation dargestellte Nachrichten, wie es eingangs geschildert ist, durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale gelöst:

709 688/107

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a) Die sendenden Laserorgane sind Halbleiter- ler« oder »Lichtwellen-Intensitäts-Faserleiter« in laser, vorzugsweise Halbleiterinjektionslaser; Betracht. Lichtwellen-Mod-Faserleiter sind in ihren

b) die fotoempfindlichen Empfänger sind Halb- Übertragungseigenschaften den herkömmlichen Hohlleiterfotodioden· leitern insofern vergleichbar, als durch ihre geome-

' 5 trische Ausgestaltung, insbesondere durch ihre Quer-

c) die Impulsaufbercitungseinrichtungen sind Halb- schnittsabmessungen, sichergestellt ist, daß in ihnen Ieitcrschaltungen; . meist nur ein bestimmter Wellentyp (Mod) existieren

d) die Übertragungsstiecke besteht aus Licht- kann, wohingegen Lichtwellen-Tntensitäts-Faserleiter wellenfaserlcitern. lediglich die Intensitätsschwankung einer Lichtwelle

ίο weiterleiten, d. h. im allgemeinen die Mischung

Die erfindungsgemäße Kombination der obigen einer größeren Zahl verschiedener Wellentypen, Merkmale, die, jedes für sich genommen, bekannt ohne daß ein Einfluß der verschiedenen Laufzeiten sind, bietet einerseits die Möglichkeit einer beliebi- dieser Wellentypen wirksam ist. Lichtwellen-Modgen Streckenführung des Übertragungsmediums, da Faserleiter zeichnen sich gegenüber Lichtwellen-lnsich Lichtwellenfaserleitcr praktisch allen Gelände- 15 tensitäts-Faserleitern durch eine geringere Dämpfung gegebenheiten anpassen, in beliebigen Kurven ge- und vor allem durch eine geringere Impulsverforführt werden können und schließlich auch die Mög- mung auf dem Übertragungswege aus. Man wird sie lichkeit bieten, sehr viele gleichartige Fasern zu daher zweckmäßig dann einsetzen, «wenn die Abcincm Bündel zu vereinen, so daß sich auch bei ge- stände zwischen den Verzweigungspunkten, deren ringstem Aufwand eine sehr hohe Anzahl von ge- ao Lage durch den Bedarf an Nachrichtenkanalkapazität gcnseitig unabhängigen Übertragungskanälen ver- in den einzelnen Empfangsorten bestimmt ist, größer legen läßt. Ebenso ist es möglich, diese einzelnen werden. Intensitäts-Faserleiter bieten dann, wenn Übertragungskanäle an beliebig wählbaren, dem je- . man große Verzweigungsdichte benötigt, insofern wciligcn Bedarf an Übertragungskapazität anpaß- einen Vorteil, als sie preisgünstiger sind als Modbaren Stellen aus der Leitungsführung auszukoppeln, 35 Faserleiter und daher ein dichtverzweigtes Uberindcm eine oder mehrere Fasern seitlich aus dem tragungsnetz mit geringerem Kostenaufwand erstellt Gcsamtkabel herausgeführt werden. werden kann. Dies ist um so eher möglich, als im Auch die bei der erfindungsgemäßen Kombination allgemeinen bei dichter Verzweigung der Überin gegenüber dem bisherigen Vorschlag mit Licht- tragungswege der auf dem einzelnen Übertragungswcllenleitcrn auf. Hohlrohrbasis mit relativ hoher 30 weg zu übermittelnde Informationsinhalt geringer Reichweite von Sender zu Sender relativ kleinen Ab- sein wird, so daß man eher und mehr auf dem Überständen erforderliche Zwischenverstärkung der über- tragungswege auftretende Impulsverformungen in tragcnen Signale bzw. die gleichfalls in relativ kur- Kauf nehmen kann, da diese bei weniger dichter zen Abständen erforderliche erneute Impulsaufbe- Packung der Nachrichten noch nicht störend und inrcitung bzw. Impulsformung bietet einen Vorteil in- 35 formationsverfälschend in Erscheinung treten,
sofern, als an den Aufbereitungsstellen eine Ver- Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im zweigung der übertragenen Nachrichten noch in folgenden an Hand der Zeichnung ein mögliches weiterer Weise möglich ist, indem nämlich die Si- Ausführungsbeispiel für ein gemäß der Erfindung gnalc von Grund auf neu, aufbereitet werden und so aufgebautes Nachrichtenübertragungssystem näher die Möglichkeit besteht, sie auf mehrere Kanäle, die 40 beschrieben.

sich wiederum räumlich voneinander trennen lassen, Dabei ist in der Zeichnung ein Blockschaltbild für

zu verteilen. Die Notwendigkeit einer relativ oft- eine Sendestation und eine Zwischenverstärkerstation

maligen Zwischenverstärkung bzw. Impulsformung dargestellt, die im Zuge einer Übertragungsleitung

macht sich dabei kaum nachteilig bemerkbar, da die liegen.

dafür erforderlichen technischen Mittel, nämlich die 45 In den Kanälen E₁ bis E₃₀₀ werden trägerfrequente als Halbleitcrschaltungen ausgeführten Impulsaufbe- Gesprächsgruppen von je 1200 frequenzmäßig aneinrcitungseinrichtungen, im Zuge der heute mehr und andergelegten, 4 kHz breiten Kanälen 300 getrennten mehr üblichen Mikrominiaturisierungstechnik und Codierstufen 1, 1', 1" angeboten. In den Codierder Herstellung von integrierten Halbleiterschaltun- stufen wird die Nachricht mit Hilfe von Impulsen gen mit einer Vielzahl von Einzelbauelementen auf 50 abgetastet und die gefundenen Abtastamplitudenkleinstcm Raum keine nennenswerten Unkosten be- stufen in üblicher Weise zur Darstellung von Impulsreiten und zu Impulsformerschaltungen führen, die gruppen verwendet. Diese Impulsgruppen werden in sich ohne weiteres im Zuge der Leitungsführung Leistungsstufen 2, 2', 2" so verstärkt, daß sie zur Anauch im Erdboden verlegen lassen, ohne daß ober- steuerung von Halbleiterlasern 3, 3', 3" dienen könirdische Zwischenstationen erforderlich wären. Gün- 55 nen, und jeder dieser 300 Halbleiterlaser regt seinerstig wirkt sich dabei weiter der geringe Energie- seits wieder einen Lichtwellenleiter 4, 4', 4" einer bedarf der erfindungsgemäß für den Impulsempfang, Mehrfachleitung 5 an, die die Nachricht weiter transdic Impulsverstärkung, die Aufbereitung und die portiert über eine Strecke von beispielsweise mehreren Wiedcraussendung eingesetzten Bauelemente aus, da Hundert Metern, wo sie von 300 Fotoempfängern 6, er es ermöglicht, die notwendige Energie durch einen 60 6', 6" einer Zwischenverstärkerstation aufgenommen dem Zuge des Lichtwellenleiterkabels folgenden und werden. Die Lichtintensität am Eingang der Fotogegebenenfalls mit diesem zu einer Baueinheit zu- dioden ist wegen der Dämpfung des Lichtwellensammengefaßtcn Energiestrang an die jeweilige Be- leiters 5 gerade noch so groß, daß sie das Rauschen darfsstelle heranzuführen. der Fotoempfänger und der nachfolgenden Verstär-Für die erfindungsgemäß als Übertragungsstrecke 65 ker7, T, 7" so weit übertrifft, daß in der Impulsverwendeten Lichtwellenfaserleiter kommen je nach rückformslufe 8, 8', 8" (Regenerator) die Anwesenden Anforderungen, die man an die Dichte der Ver- heit eines Impulse noch klar von der Nichtanwesenzweigungsstcllen stellt, »Lichtwellen-Mod-Faserlei- heit eines Impulses unterschieden werden kann. Auf

den Regenerator folgt wieder eine Leistungsstufe 2, 2', 2", die in der gleichen Weise wie im ersten Sender 300 Laserdioden 3, 3', 3" ansteuert. In der Zeichnung sind die Ausgänge sämtlicher 300 Laserdioden 3, 3', 3" wieder den 300 Lichtwellenleitern 4, 4', 4" ein und derselben Mehrfachleitung S', die zur nächsten Zwischenverstärkerstation führt, zugeordnet. Es ist naturgemäß auch möglich, die Ausgangsstrahlung dieser 300 Laser verschiedenen Mehrfachleitungen in kleineren Bündeln zuzuführen, was dann zu einer räumlichen Vermaschung des Lichtwellenleiternetzes führt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Mehrstufiges Übertragungssystem für in Pulscodemodulation dargestellte Nachrichten, bei dem jede Übertragungsstufe Laserorgane als Sender, fotoempfindliche Organe als Empfänger und Impulsaufbereitungseinrichtungen, welche ao durch die vom zugehörigen Empfänger decodierten Signalimpulse gesteuert werden, enthält und zwischen den Stufen eine geschlossene Ubertragungsstrecke vorgesehen ist; gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich »5 bekannter Merkmale :

a) Die sendenden Laserorgane sind Halbleiterlaser, vorzugsweise Halbleiterinjektionslaser;

b) die fotoempfindlichen Empfänger sind Halbleiterfotodioden;

c) die Impulsaufbereitungseinrichtungen sind Halbleiterschaltungen;

d) die Übertragungsstrecke besteht aus Lichtwellenfaserleitern.

2. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenfaserleiter Lichtwellen-Mod-Faserleiter sind.

3. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch .gekennzeichnet, daß die Lichtwellenfaserleiter Lichtwellen-Intensitäts-Faserleiter sind.

4. Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Lichtwellenfaserleitern zu einem einheitlichen Kabel zusammengefaßt ist, das mit einer Energieversorgungsleitung (z. B. für die Zwischenstationen) zu einem einheitlichen Ganzen verbunden ist.

5. Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ubertragungsstrecken an einer oder mehreren Übertragungsstufen auf eine Vielzahl von Folgestrecken aufteilen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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