DE3001892A1

DE3001892A1 - Faseroptisches nachrichtensystem mit abhoerschutz

Info

Publication number: DE3001892A1
Application number: DE19803001892
Authority: DE
Inventors: Peter Dennis Midland N.Y. Streensma
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1975-10-31
Filing date: 1980-01-19
Publication date: 1981-07-23
Also published as: GB2068110B; GB2068110A; US4211468A

Description

P.D.Steensma -6

^^{a s e}. ropti'sches Nachri chteniibertragungssystem mit Abhörschutz

Die Erfindung betrifft ein faseroptisches Nachrichtenübertragungssystem mit einer Lichtquelle, die Licht erzeugt, das mit der zu übertragenden Nachricht moduliert ist, mit einem Lichtempfänger am anderen Ende des Glasfaser-Lichtleiters und mit Mitteln zur Gewährung eines Abhörschutzes. Bekannte Verfahren zur Sicherung von Nachrichten gegen Abhören während ihrer übertragung beruhen immer darauf, daß man den Empfänger mit irgendeinem Schlüssel für die Nachricht versieht, der ihm erlaubt, die auftretende Zufälligkeit der empfangenen Nachricht zu entfernen und sie in eine gebräuchliche Form rückumzusetzen. Gewöhnlich geschieht dies dadurch, daß eine Nachricht mit weitaus mehr Dimensionen oder Zufälligkeit ausgesendet wird, als der Nachrichteninhalt es erfordern würde. Der Empfänger besitzt df?n Schlüssel, um diese Dimensionen oder Zufälligkeit auszusuchen und die Nachricht zu entnehmen. Bei herkömmlichen Sch 1Usseleinrichtungen oder Übertragungssystemen wird die Zufälligkeit dadurch erreicht, daß zur Nachricht eine sehr lange sich wiederholende Schlüsselfolge modulo Z addiert wird, die dem Empfänger bekannt ist, und daß der Empfänger dann diese Folge vom empfangenen Signal subtrahiert, um die Nachricht wieder zurückzuerhalten.

January 17, 19R0

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BAD ORIGINAL

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Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein faseroptisches. Nachrichtenübertragungssystem anzugeben, bei dem zur Gewährung des Abhörschutzes andere als die bekarint.pn Mittel vorgesehen sind.

Die Aufgabe wird im Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Trfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Prinzips des neuen faseroptischen Nachrichtenübertragungssystems und

Fig. 2 eine blockweise Darstellung des neunen faseroptischen Nachrichtenübertragungssystems.

Bei optischen Wellenleitern gibt es sendeseitig und empfangsei tig viele Signal formen, die auf den verschiedenen Ausbrei turigsmoden beruhen, wogegen es für einen Abhörer, der das Kabel in radialer Richtung beobachtet ,schwierig ist, diese Moden von einander zu trennen. Wenn ri.an auf dip unterschiedlichen Moden einerseits Lichtstrahlung verteilt die mit der zu übertragenden Nachricht moduliert ist, und andererseits Lichtstrahlung, die mit einem Maskierungsoder Steuersignal moduliert ist, beispielsweise dadurch, daß Lichtstrahlung durch statistisches Rauschen moduliert wird, so läßt sich dadurch die Sicherheit der übertr.iqunq der erwünschten Nachricht gegen eine Auswortbarkeit durch einen Abhörer auf der übertragungsstrecke erreichen.

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Öd jeder Mode des Lichtleiters 1, wobei der Lichtleiter ein einziger Glasfaser-Lichtleiter sein kann, eine definierte räumliche Frequenz und damit Ausbreitungsrich-Lung hat, treten unterschiedliche Modengruppen in einem definierten Lichtkegel aus dem Lichtleiter aus. Wenn Lichtstrahlung unter einem Winkel θ bezogen auf die Lichtleiterachse in das Ende des Lichtleiters 1 eingestrahlt wird, so tritt der größte Teil der Energie dieser Strahlung unter dem gleichen öffnungswinkel am anderen Ende aus dem Lichtleiter aus. Es wurde gezeigt, daß ein Abhörcr zu der unter großen Winkeln eingestrahlten Strahlung leichteren Zugriff hat als zu Strahlung , die unter kleineren Winkein eingestrahlt wurde. Daher besteht das Prinzip der erfindungsgemäßen Sicherung von Nachrichten gegenüber Abhören in einem faseroptischen Nachrichtenübertragungssystem darin, daß man unter größeren Öffnungswinkeln Θ, Licht in den Lichtleiter 1 einkoppelt, das mit einem Mas kierungss i cjnal moduliert ist und daß man das gegen Abhören zu schützende mit. der Nachricht modulierte Licht unter kleineren Öffnungswinkeln θο bezogen auf die Achse des lichtleiters 1 in diesen einkoppelt. Der Lichtemplänger, der optisch mit dem ausgangssei ti gen Ende des Lichtleiters 1 gekoppelt ist, kann dann die Nachricht entnehmen indem er denjenigen öffnungswinkel des aus dem Lichtleiter austretenden Lichtkegels, der das mit dem Maskierungssignal modulierte Licht enthält, blockiert und nur den Winkelbereicn des Lichtkegels auswertet, der das mit der zu übertragenden Nachricht modulierte Licht enthält. Dies geschieht durch die Verwendung einer Lichtblende 3, die optisch direkt mit dem ausgangsseitigen Lnde des Lichtleiters 1 gekoppelt ist.

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P. D.Steerisma -6

Die Fig. 2 zeigt nun den Aufbau des Systems, bei dem das anhand von Fig. 1 erläuterte Prinzip verwendet ist. Γ inc Lichtquelle 4, die mit dem Maskierungssignal modul irrt wird, und die gegenüber einer Kugel linse 5 verhol tni smäh ■ <i klein sein soll, befindet sich im Brennpunkt dieser Kugellinse 5, so daß das von der Lichtquelle 1 abgestrahlte Licht auf der Bildseite der Linse parallel gerichtet wird. Die Lichtquelle 4 kann durch eine lichtemittierende Diode realisiert sein, an die das Maskierungssignal und eine Vorspannung angelegt wird, so daß sie Licht abgibt, welches durch das Maskierungssignal intensitätsmoduliort ist. Eine Lichtquelle 6, die ebenso durch eine lichtemittierende Diode realisiert werden kann, an die das NachriGhtensignal angelegt wird, um eine Betriebsspannung zu modulieren, liefert das mit der Nachricht modulierte Licht. Die Lichtquelle 6 ist im Brennpunkt einer Linse angeordnet die das abgestrahlte Licht parallel richtet, das darauf vollständig in einer Hohlröhre 8 verläuft. Eirm Linse 9 konvergiert sowohl das parallele Licht von der Lichtquelle 6 in ihren Brennpunkt. In diesem Brennpunkt befindet sich die Eingangs fläche des Lichtleiters 1. Da der Lichtstrahl 10 einen größeren Abstand von der Lichtleiterachse 2 hat, fällt er unter einem steileren Winkel in den Lichtleiter 1 ein als ein näher bei der Lichti eiteraohso verlaufender paralleler Lichtstrahl 11. Die für das Prinzip der Erfindung notwendige Einkopplungsbedingung ist somit hergestelIt.

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Die aus dem Lichtleiter 1 austretende Lichtstrahlung kann, entweder direkt wie in Fig. 1 ausgewertet werden, oder über eine Linse 12, wobei das ausgangsseitige Ende des Lichtleiters 1 im Brennpunkt der Linse 12 angeordnet ist. Das mit dem Maskierungssignal modulierte Licht wird durch eine Lichtblende gesperrt, und nur das mit der Nachricht modulierte Licht gelangt durch die Lichtblende auf einen Lichtempfänger 13,- der dann die Modulation des Lichts mit der Nachricht auswerten kann.

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Claims

Patentanwalt

Dip! .-Phys. Leo Thul

Stuttgart

P.D.Steensma -6

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NFW YORK

Patentansprüche

Faseroptisches Nachrichtenübertragungssystem mit einer Lichtquelle, die Licht erzeugt, das mit der zu übertragenden Nachricht moduliert ist, mit einem Lichtempfä'nger am anderen Ende des Glasfaser-Lichtleiters und mit Mitteln zur Gewährung eines Abhörschutzes, dadurch gekennzeichnet, daß am sendeseitigen Ende des Glasfaser-Lichtleiters (1) zusätzlich zur Lichtquelle (6) für die zu übertragende Nachricht eine zweite Lichtquelle (4) vorhanden ist, deren Licht mit einem Maskierungssignal moduliert wird, und Mittel (5, 7, 8, 9) die das Licht der ersten Lichtquelle (6) unter einem kleinen Winkel (θ«) bezüglich der Achse (2).des Glasfaser-Lichtleiters (1) und das Licht der zweiten Lichtquelle (6) unter einem großen Winkel (Θ,) in den Glasfaser-Lichtleiter (1) einkuppeln und daß am emρfangs seitigen Ende Mittel (1, 2, 3) vorhanden sind, die aufgrund der unterschiedlichen Austritt winkel das mit dem Maskierungssignal modulierte Licht vom Lichtempfänger (13) fernhalten und nur das mit der Nachricht modulierte Licht auf den Lichtempfanger (13) auftreffen lassen.

January 17, 1980

ZT/pi-Kg/Bi 130030/0542 ./.

P.D.Steensma -6

Faseroptisches Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am sendeseiti gen Ende des Glasfaser-Lichtleiters (1) vorhandenen Mittel (3, 7, 8, 9) bestehen aus:

- einer Hohl röhre (8) die abgesetzt vom sendeseiti gen Ende des Glasfaser-Lichtleiters (1) und koaxial mit diesem angeordnet ist, und in deren Innenraum die erste Lichtquelle (6) koaxial mit dem Glasfaser-Lichtleiter (1) befestigt ist,

- einer ersten Linse (7) die optisch mit der ersten Lichtquelle (6) gekoppelt und koaxial mit dem Glas-Faser-Lichtleiter (1) angeordnet ist und aus dem mit der Nachricht modulierten Licht der ersten Lichtquelle (6) paralleles Licht erzeugt,

- einer zweiten Linse (9) deren Durchmesser größer als der Durchmesser der Hohlröhre (8) ist und die koaxial mit dem Glasfaser-Lichtleiter (1) an dem dem Glasfaser-Lichtleiter zugewandten Ende der Hohlröhre (8) angeordnet ist und das parallele mit der Nachricht modulierte Licht (11) konvergiert,

- einer dritten Linse (5) deren Durchmesser gleich dem der zweiten Linse (9) ist und die am anderen, vom Glasfaser-Lichtleiter (1) entfernten Ende der Hohlröhre (8) koaxial mit dem Glasfaser-Lichtleiter (1) angeordnet ist und mit dem Markierungssignal modulierte Licht der zweiten Lichtquelle (4) in paralleler Form auf die zweite Linse (9) lenkt, welche dieses Licht (10) konvergiert.

JPMiQIfO C-A :
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P.D.Steensma -6

3. Faseroptisches Nachrichtenübertragungssystem nach
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lichtquelle (6) im Brennpunkt. der ersten Linse (7), die zweite Lichtquelle (4) im
Brennpunkt der dritten Linse (5) und das sendeseiti ge Ende des Glasfaser-Lichtleiters (1) im Brennpunkt der zweiten Linse (9) angeordnet ist.

4. Faseroptisches Nachrichtenübertragungssystem nach
einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzei chnet , daß die am ο up Tanqsoe i I. i;i«;ii Ende des Glasfaser-Lichtleiters vorhandenen Mittel durch eine Lichtblende (3, Fig. 1) realisiert sind, die nur das mit der Nachricht modulierte Licht auf dt?n Lichtempfänger auftreffen läßt.

5. Faseroptisches Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 4, dadurch ' g e k e η η ζ e i chnet , daß zwischen dem empfangsseiti gen Ende des Glasfaser-Lichtleiters (1) und der Lichtblende eine vierl.p Linse (12) angeordnet ist (Fig. 2).

6. Faseroptisches Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das empfangsseiti ge Ende des Glasfaser-Ii i ch ti ei te rs (1) im Brennpunkt der vierten Linse (12) angeordnet ist.

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BAD ORIGINAL
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