DE19625817A1

DE19625817A1 - Optische Sendeeinrichtung für ein hybrides Faser-Funk System

Info

Publication number: DE19625817A1
Application number: DE1996125817
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl Phys Schmuck; Rolf Dr Ing Hofstetter
Original assignee: Alcatel SEL AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-02
Also published as: WO1998000934A1

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Sendeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein optisches Übertragungssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.

Eine optische Sendeeinrichtung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angebenen Merkmale ist bekannt, z. B. aus J. J. O′Reilly et al, "RACE R2005: microwave optical duplex antenna link", IEE PROCEEDINGS-J, Vol. 140, No. 6, December 1993, Seiten 385 bis 391. Aus dieser Veröffentlichung sind auch die Merkmale eines optischen Übertragungssystems bekannt, die den Oberbegriff des Patentanspruchs 2 bilden.

Die dort gezeigte optische Sendeeinrichtung (Fig. 2) ist Bestandteil eines in Fig. 1 gezeigten optischen Übertragungssystems, bei dem empfangsseitig neben einem optischen Empfänger, der einen optoelektrischen Wandler hat, eine Antenne vorhanden ist. Zwischen dieser Antenne und der einer entfernten Funkstation (transposer) werden Funksignale übertragen, die z. B. eine Trägerfrequenz von 30 GHz haben; die Wellenlänge dieser Funksignale liegt somit im Bereich einiger Millimeter.

Die gezeigte optische Sendeeinrichtung erzeugt Licht einer Wellenlänge von nominal 1550 nm; das Licht hat zwei optische Spektrallinien, die einen Frequenzabstand haben, der gleich der gewünschten Trägerfrequenz von 30 GHz ist. Das Licht wird von zwei frequenzgelockten Lasern erzeugt. Von jedem Laser wird ein Teil des von ihm erzeugten Lichts einem Koppler zugeführt, der andere Teil des vom Laser erzeugten Lichts wird einem Ausgang (O/P1, O/P2) zugeführt. Aus dem Koppler austretendes Licht wird einem Photodetektor zugeführt, der einen Photostrom (30 GHz Signal) erzeugt. Ein Mischer mischt den Photostrom mit einem von einem Lokaloszillator erzeugten Signal; das erzeugte 2 GHz Mischsignal wird einer Frequenzregeleinrichtung (AFC) zugeführt, die einen der beiden Laser steuert. Ziel dieser Frequenzregelung ist, den Frequenzabstand konstant zu halten. Nachteilig an dieser optischen Sendeeinrichtung ist, daß der Mischer und die Frequenzregeleinrichtung für sehr hohe Frequenzen im GHz Bereich ausgelegt sein müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Sendeeinrichtung anzugeben, bei der die Frequenzregelung auf eine andere Art erfolgt. Eine die Aufgabe lösende optische Sendeeinrichtung ist Gegenstand des Patentanspruchs 1. Ein optisches Übertragungssystem mit einer solchen optischen Sendeeinrichtung ist Gegenstand des Patentanspruchs 3. Eine Ausgestaltung der optischen Sendeeinrichtung ist in Patentanspruch 2 angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer optischen Sendeeinrichtung, und

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer optischen Sendeeinrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigte optische Sendeeinrichtung hat zwei Laser 1, 2, einen Koppler 6, ein optisches Filter 4, einen Photodetektor 5, eine Steuereinrichtung 3 und einen Modulator 9. Der Laser 1 sendet Licht einer optischen Frequenz ν₁ aus, das einem Anschluß 10 des Koppler 6 zugeführt wird. Der Laser 2 sendet Licht einer optischen Frequenz ν₂ aus, das einem Anschluß 11 des Koppler 6 zugeführt wird. Die beiden optischen Frequenzen ν₁, ν₂ haben einen Frequenzabstand, der z. B. 30 GHz beträgt. Die den beiden optischen Frequenzen ν₁, ν₂ entsprechende nominale Wellenlänge beträgt z. B. 1550 nm. Zwischen dem Laser 2 und dem Anschluß 11 des Kopplers 6 ist ein Modulator 12 in den Lichtweg eingefügt, wodurch eine Modulation des Lichts durch ein Datensignal Data möglich ist.

Durch den Koppler 6 wird das Licht der beiden Laser 1, 2 in einen Lichtwellenleiter 7 eingekoppelt, der an einen Anschluß 9 des Kopplers 6 angeschlossen ist. An einem Anschluß 8 des Kopplers 6 tritt ein Teil des von den beiden Lasern 1, 2 ausgesendeten Lichts aus und wird dem optischen Filter 4 zugeführt. Vom optischen Filter 4 durchgelassenes Licht trifft auf den Photodetektor 5, der das Licht in einen Photostrom wandelt. Der Photostrom wird der Steuereinrichtung 3 zugeführt, die in Abhängigkeit von dem Photostrom die beiden Laser 1, 2 steuert.

Das optische Filter 4 hat eine periodische Transmissionscharakteristik. Ein optisches Filter 4 mit einer solchen periodischen Transmissionscharakteristik ist z. B ein Fabry-Perot Filter oder ein Mach-Zehnder Interferometer. Parameter dieser periodischen Transmissionscharakteristik sind der Abstand der festgelegten Durchlaßbereiche (free spectral range, FSR), die in regelmäßigen Frequenzabständen auftreten, und die Halbwertsbreite eines Durchlaßbereiches. Das optische Filter 4 mit seinem festgelegten FSR dient erfindungsgemäß als Frequenznormal. Die genannten Parameter hängen z. B. beim Fabry-Perot Filter vom Spiegelabstand ab und können nahezu frei gewählt werden. Für das beschriebene Ausführungsbeispiel der optischen Sendeeinrichtung beträgt der FSR z. B. 30 bis 60 GHz.

Je nach dem, welchen Wert die beiden optischen Frequenzen ν₁, ν₂ momentan haben, wird mehr oder weniger Licht durch das optische Filter 4 durchgelassen. Dieses durchgelassene Licht wird durch den Photodetektor 5 empfangen und in einen dem Licht proportionalen Photostrom gewandelt.

Die Steuereinrichtung 3 wertet den Photostrom aus und leitet daraus Steuersignale ab, durch die direkt oder indirekt die Laser 1, 2 so beeinflußt werden, daß sich die optischen Frequenzen ν₁, ν₂ ändern. Eine solche Beeinflussung kann z. B. dadurch erfolgen, daß die Lasertemperaturen verändert werden oder daß die Laserbetriebsströme verändert werden. Sowohl durch Temperaturänderungen als auch durch Stromänderungen kann die optische Frequenz von Laserlicht verändert werden.

Als eine Möglichkeit zur Stabilisierung der optischen Frequenzen ν₁, ν₂ der Laser 1, 2 kann das bekannte Wobbelverfahren verwendet werden. Dabei wird jedem Laser 1, 2 ein sinusförmiges elektrisches Signal zugeführt; die elektrischen Signale haben unterschiedliche elektrische Frequenzen (erste und zweite Wobbelfrequenz), die im Bereich einiger kHz liegen. Die Steuereinrichtung 3 kann somit die Amplitude des Photostroms bei der ersten Wobbelfrequenz und die Amplitude des Photostroms bei der zweiten Wobbelfrequenz bestimmen. Dadurch ist eine Bestimmung der Phasenlage der beiden Photoströme möglich, mit deren Kenntnis die optischen Frequenzen ν₁, ν₂ der Laser 1, 2 exakt auf den von dem FSR des optischen Filters 4 vorgegebenen Frequenzabstand stabilisiert werden können.

Die Steuereinrichtung 3 beeinflußt die Laser 1, 2 so, daß bei jeder Wobbelfrequenz die Amplitude des Photostroms maximal ist. Ist dies der Fall, sind die optischen Frequenzen ν₁, ν₂ jeweils auf einen gewünschten Durchlaßbereich des optischen Filters 4 abgestimmt und der geforderte, von dem FSR des optischen Filters 4 vorgegebene Frequenzabstand ist eingestellt. Dieser Frequenzabstand ist als elektrische Trägerfrequenz in einer entfernten Funkstation vorgesehen.

Die beschriebene phasenempfindliche Detektion erfolgt im Bereich von einigen kHz, d. h. der Photodetektor 5 braucht nicht für Frequenzen im GHz-Bereich geeignet zu sein, so daß ein preisgünstiger Photodetektor verwendet werden kann.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer optischen Sendeeinrichtung gezeigt. Bereits in Fig. 1 gezeigte Bestandteile haben in Fig. 2 die gleichen Bezugszeichen, diese Bestandteile haben auch die gleiche Funktion. Die in Fig. 2 gezeigte optische Sendeeinrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten im wesentlichen dadurch, daß durch jeweils einen asymmetrischen Koppler 13, 14 ein Teil des von einem Laser 1, 2 ausgesendeten Lichts ausgekoppelt und dem optischen Filter 4 zugeführt wird. Dieses Zuführen erfolgt mit Hilfe eines Kopplers 15, der die beiden ausgekoppelten Lichtanteile zusammenführt und dem optischen Filter 4 zuführt. Der Koppler 13 ist zwischen dem Laser 1 und dem Anschluß 10 des Kopplers 6 angeordnet, und der Koppler 14 ist zwischen dem Laser 2 und dem Anschluß 11 des Kopplers 6 angeordnet. Der jeweils andere Teil des von einem Laser 1, 2 ausgesendeten Lichts wird wie in Fig. 1 gezeigt dem Anschluß 10 des Kopplers 6 bzw. dem Modulator 12 zugeführt. Die Auswertung des vom Photodetektor 5 erzeugten Photostroms wurde bereits in Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert.

Das zweite Ausführungsbeispiel einer optischen Sendeeinrichtung ist besonders bei solchen Anwendungen von Vorteil, bei denen die Bandbreite des optischen Signals mit der optischen Frequenz ν₂ groß im Vergleich zur Breite der Durchlaßbereiche des optischen Filters 4 ist. Dies ist z. B. der Fall bei Unterträger-Modulationsverfahren mit Datensignalen, die eine hohe Bandbreite haben.

Claims

1. Optische Sendeeinrichtung, mit einem ersten Laser (1), der Licht einer ersten optischen Frequenz (ν₁) aussenden kann, einem zweiten Laser (2), der Licht einer zweiten optischen Frequenz (ν₂) aussenden kann, einem Photodetektor (5), dem von den beiden Lasern (1, 2) erzeugtes Licht zuführbar ist, und einer mit dem Photodetektor (5) verbundenen Steuereinrichtung (3), dadurch gekennzeichnet daß ein optisches Filter (4) mit festgelegten Durchlaßbereichen vorhanden ist, das in Ausbreitungsrichtung des von den Lasern (1, 2) ausgesendeten Lichts so vor dem Photodetektor (5) angeordnet ist, daß Licht des ersten und zweiten Lasers (1, 2) dem optischen Filter (4) zuführbar ist, und daß die Steuereinrichtung (3) die beiden Laser (1, 2) in Abhängigkeit von einem vom Photodetektor (5) erzeugten Photostrom steuert.

2. Optische Sendeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Koppler (13) vorhanden ist, der einen Teil des vom ersten Laser (1) ausgesendeten Lichts auskoppelt und dem optischen Filter (4) zuführt, und daß ein zweiter Koppler (14) vorhanden ist, der einen Teil des vom zweiten Laser (2) ausgesendeten Lichts auskoppelt und dem optischen Filter (4) zuführt.

3. Optisches Übertragungssystem, mit einer optischen Sendeeinrichtung, einem Lichtwellenleiter und einer optischen Empfangseinrichtung, bei dem die optische Sendeeinrichtung einen ersten Laser (1), der Licht einer ersten optischen Frequenz (ν₁) aussenden kann, einen zweiten Laser (2), der Licht einer zweiten optischen Frequenz (ν₂) aussenden kann, einen Photodetektor (5) dem von den Lasern (1, 2) erzeugtes Licht zuführbar ist, und eine mit dem Photodetektor (5) verbundene Steuereinrichtung (3) hat, dadurch gekennzeichnet daß in der optischen Sendeeinrichtung ein optisches Filter (4) mit festgelegten Durchlaßbereichen vorhanden ist, das in Ausbreitungsrichtung des von den Lasern (1, 2) ausgesendeten Lichts so vor dem Photodetektor (5) angeordnet ist, daß Licht des ersten und zweiten Lasers (1, 2) dem optischen Filter (4) zuführbar ist, und daß die Steuereinrichtung (3) die beiden Laser (1, 2) in Abhängigkeit von einem vom Photodetektor (5) erzeugten Photostrom steuert.