DE3431448A1 - Optische multiplex-uebertragungseinrichtung - Google Patents

Optische multiplex-uebertragungseinrichtung

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DE3431448A1 DE19843431448 DE3431448A DE3431448A1 DE 3431448 A1 DE3431448 A1 DE 3431448A1 DE 19843431448 DE19843431448 DE 19843431448 DE 3431448 A DE3431448 A DE 3431448A DE 3431448 A1 DE3431448 A1 DE 3431448A1
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Description

KRONE GmbH
D-looo Berlin 37
Optische Multiplex-Übertragungseinrichtung
Die Erfindung betrifft eine optische Multiplex-Übertragungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der optischen Nachrichtentechnik haben sich mit Dispersionsgittern versehene optische Multiplexeinrichtungen bei Systemen durchgesetzt, mit denen gleichzeitig eine große Anzahl von Lichtsignalen verschiedener Wellenlänge verarbeitet werden. Für die Verwendung von Dispersionsgittern spricht vor allem deren geringe Baugröße und ihre geringe Einfügungsdämpfung pro Übertragungskanal.
Ein wesentliches Problem, das bei der Verwendung von dispersiven Gittermultiplexeinrichtungen auftritt, stellt die Kanaltrennung dar. Bei den derzeit bekannten Wellenlängen-Multiplexeinrichtungen wird die Wellenlängendifferenz zwischen benachbarten Kanälen, also der Kanalabstandjauf einen bestimmten
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Wert, z.B. 30 nm festgelegt. Daraus ergibt sich bei einer durch den Aufbau des Dispersionsgitters vorgegebenen Geometrie eine bestimmte Anordnung der zum getrennten Auskoppeln der einzelnen Kanäle bestimmten Lichtleiterfasern.
Figur 1 zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen Multiplexübertragungseinrichtung. Ein Dispersionsgitter ist an einer Seitenfläche eines massiven Körpers 1 aus einem in dem Wellenlängenbereich der zu übertragenden Lichtsignale transparenten Material als Reflexionsgitter 2 ausgebildet. Die dem Reflexionsgitter 2 gegenüberliegende Seitenfläche 3 des Körpers 1 steht senkrecht auf der Beugungsebene des Reflexionsgitters 2. An dieser Fläche 3 ist eine erste Lichtleiterfaser 4 mit ihrem Austrittsende befestigt (z.B. mit einem transparenten Klebstoff angeklebt). Diese Lichtleiterfaser 4 führt ein aus mehreren Lichtsignalen verschiedener Wellenlängen (λ.., 2. } λ. ...) bestehendes Multiplexsignal A*.. + A- + A + ... . Die Trägerlichtwellen dieser einzelnen Lichtsignale werden von Lichtsendern L-, L2, L, ... erzeugt. Als monochromatische Lichtsender werden in der Regel Laser, insbesondere Halbleiterlaser oder LED-EIe mente verwendet. Dieses Multiplexsignal A 1 + -A + Λ , + ... durchläuft den transparenten Körper 1 und wird an der als Reflexionsgitter 2 ausgebildeten Seitenfläche gebeugt und in seiner Richtung umgekehrt. Da der Beugungswinkel θ.. , θ_, ... von der jeweiligen Wellenlänge A., A2, ... des auf das Reflexionsgitter 2 einfallenden Lichts abhängt, treffen die gebeugten Strahlen in Abhängigkeit von der jeweiligen Wellenlänge A--ι , A2, ··· an verschiedenen Stellen auf der dem Reflexionsgitter 2 gegenüberliegenden Seite 3 des Körpers 1 auf. Um die Aufweitung der sich in dem Körper 1 ausbreitenden Lichtstrahlen zu kompensieren, ist die das Reflexionsgitter 2 tragende Fläche konvex ausgebildet, wodurch die gebeugten Strahlen gebündelt werden.
Der Abstand der Auftreffsteilen der einzelnen Lichtsignale verschiedener Wellenlänge hängt von den einzelnen Beugungswinkeln
""~5' 3A3HA8
und von dem Abstand des Reflexionsgitters 2 zu der ihm gegenüberliegenden Seitenfläche 3 ab. Letzterer ist bei vorgegebenem Kanalabstand so gewählt, daß an den Auftreffstellen der gebeugten Lichtstrahlen auf der den Gittern gegenüberliegenden Seitenfläche 3 zum Auskoppeln der einzelnen Lichtsignale bestimmte Lichtleiterfasern 6 mit einem solchen Abstand zueinander angeordnet werden können, daß ein Übersprechen benachbarter Kanäle vermieden wird.Diese Lichtleiterfasern 6 werden nach einem herkömmlichen System in deren, an dem Körper 1 anliegenden Bereich in den durch die Gittergeometrie und die Kanalabstände vorgegebenen Abständen mittels einer Präzisionsfixierungs- und Führungseinrichtung 7 gehaltert. Diese Führungseinrichtung 7 weist eine der Anzahl der Ausgangs-Lichtleiterfasern 6 entsprechende Anzahl von V-förmigen, nebeneinander angeordneten Nuten 8 auf, deren Abstände durch die Geometrie der Gitteranordnung und durch die verwendeten Lichtwellenlängen λ<, λ ,, ... bzw. durch die Kanalabstände bestimmt sind. Eine Haltefläche mit eingeätzten Löchern in entsprechenden Abständen kann ebenfalls verwendet werden. Die Fasern werden in diesem Fall ebenfalls abstandsgenau gehalten durch Einkleben in diese Löcher.
Die Verwendung solcher Fixierungs- und Führungseinrichtungen 7 ist aus folgenden Gründen nachteilig:
a) dieses, in der Regel aus einer Aluminium-Messing-Legierung gefertigte Präzisionsbauteil ist sehr teuer, da seine Herstellung sehr aufwendig ist;
b) für jede spezielle Anwendung des Multiplexsystems muß eine neue, an die verwendeten Lichtwellenlängen der einzelnen Kanäle und an die Gittergeometrie angepaßte Fixierungsund Führungseinrichtung hergestellt werden;
c) die Fixierungs- und Führungseinrichtung legt die Lichtwellenlängen des Multiplexsignals fest.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Multiplex-Übertragungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
beschriebenen Art so weiterzubilden, daß keine aufwendige Führungseinrichtung für die zum Auskoppeln der einzelnen Lichtsignale bestimmten Lichtleiter notwendig ist und die Einrichtung eine Änderung der Kanalabstände und/oder der Wellenlängen der Lichtsignale eines zu verarbeitenden Multiplexsignals zuläßt, ohne daß dabei bauliche Änderungen an der Einrichtung vorgenommen werden müssen.
Diese Aufgabe wird bei einer optischen Multiplex-Übertragungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die zum Auskoppeln der einzelnen Lichtsignale verschiedener Wellenlänge bestimmten. Lichtleiter in dem Bereich ihrer Eingangsenden dicht an dicht anzuordnen und nur jedev\2te, 3te, ... bzw. n-te Lichtleiter mit einem Lichtsignal der jeweiligen Wellenlänge zu beaufschlagen. Der jeweilige Beugungswinkel wird durch Ändern der Wellenlänge des Lichtsignals eines Kanals so eingestellt, daß der gebeugte Lichtstrahl auf das Eingangsende des entsprechenden Ausgangs-Lichtleiters fällt.
Dadurch erübrigt sich das Vorsehen einer speziellen Führungseinrichtung für die Ausgangs-Lichtleiter , wodurch die erfindungsgemäße optische Multiplex-Einrichtung kostengünstiger herzustellen ist.
Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich ohne konstruktive Änderungen bei der Verwendung verschiedener Lichtwellenlängen bzw. verschiedener Kanalabstände einsetzen. Auch eine Änderung nur einzelner Wellenlängen eines Multiplexsignals kann bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ohne weiteres durchgeführt werden,
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wenn zwischen zwei kanalführenden Ausgangslichtleitern mindestens ein weiterer bis dahin nicht benutzter Lichtleiter liegt.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen optischen Multiplex-Übertragungseinrichtung anhand der Figur 2 der Zeichnung beschrieben.
Bei dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das gleiche Dispersionsgitter verwendet, das schon in Verbindung mit der in Figur 1 dargestellten herkömmlichen MuItipiex-Anordnung beschrieben wurde. Gleiche Bauelemente sind daher in den Figuren 1 und 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden im folgenden nicht näher erläutert.
Bei der erfindungsgemäßen optischen Multiplex-Übertragungseinrichtung sind die Mantelflächen 17 der zweiten Lichtleiterfasern .16 in den an deren Eintrittsenden 18 angrenzenden Bereichen dicht an dicht nebeneinander in der Beugungsebene des Dispersionsgitters 2 angeordnet. Die Eingangsenden 18 der Lichtleiterfaser 15 liegen an der dem Reflexionsgitter 2 gegenüberliegenden Seitenfläche 3 des Körpers 1 an und sind dort z.B. mit einem in dem betreffenden Wellenlängenbereich transparenten Klebstoff befestigt. Die Lichtleiterfasern 16 können miteinander an ihren Mantelflächen verklebt und /oder z.B. auf einem ebenen gemeinsamen Träger befestigt sein.
Wenn man bei dieser Anordnung jede der Lichtleiterfasern 16 zum Auskoppeln eines Lichtsignals verwenden würde, so müßte einerseits der Kanalabstand, d.h. die Differenz der Wellenlängen der mit zwei benachbarten Lichtleiterfasern ausgekoppelten Lichtsignale entsprechend gering gewählt werden und andererseits würde die Nachbarkanaltrennung auf wenige dB sinken. Daher benutzt man zum Auskoppeln der einzelnen Lichtsignale verschiedener Wellenlänge nur jede n-te Lichtleiterfaser 16, wobei η eine natürliche Zahl größer 1 ist. Der Wert der Zahl η hängt
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von der erforderlichen Kanaltrennung und von den Kanalabständen der einzelnen Lichtsignale untereinander ab.
In Figur 2 ist der Fall η = 2 gezeigt. Zwischen den signalführenden Lichtleiterfasern liegt jeweils eine Faser, die lediglich als Distanzhalter dient. Diese "Distanzfaser" kann gegebenenfalls nach einer bestimmten Länge abgeschnitten werden. Der Durchmesser von üblicherweise verwendeten Gradientenfasern beträgt etwa 125 μΐη. Ein Abstand von 125 μπι zwischen zwei signalführenden Lichtleiterfasern 16 reicht in der Regel aus, um eine hinreichende Kanaltrennung zu gewährleisten. Der Abstand kann jedoch verdoppelt, verdreifacht usw. ... werden, indem nur jede 3te, 4te Lichtleiterfaser 16 mit einem Signal beaufschlagt wird. Damit nun bei einer vorgegebenen Dispersionsgitteranordnung die einzelnen am Beugungsgitter getrennten Lichtsignale der verschiedenen Kanäle jeweils genau auf die Eintrittsenden der entsprechenden zweiten Lichtleiterfasern 16 treffen, müssen die Wellenlängen A' ' , Tu ' } ^-ix , ■ · · der einzelne Lichtsignale so variiert werden, daß die Beugungswinkel Θ.', Θ.,', ... an die Anordnung der zweiten Lichtleiterfasern 16 angepaßt sind.
Als monochromatische Lichtsender L.', L2', ... werden in der Regel Laser verwendet. Die Wellenlänge des emittierten Lichts ^, .· kann durch Änderung der Temperatur des Lasers variiert werden. Man stellt also für jedes Lichtsignal die Temperatur des entsprechenden Laser L.' so ein, daß das Licht mit der der Lasertemperatur entsprechenden Wellenlänge A ·' am Reflexionsgitter2 unter einem solchen Winkel Θ' gebeugt wird, daß der gebeugte Lichtstrahl auf das Eingangsende 18 der zum Auskoppeln dieses Lichtsignals bestimmten zweiten Lichtleiterfaser 16 fällt.
Ein Lichtleiterfaserbündel zum Auskoppeln der einzelnen Kanäle eines Multiplexsignals besteht üblicherweise aus etwa 40 bis Lichtleiterfasern. Werden in einem Multiplexsignal 5 bis 10
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verschiedene Kanäle überlagert, so hat man also eine relativ große Freiheit, die Abstände zwischen den signalführenden zweiten Lichtleiterfasern nach Maßgabe der gewünschten Kanalabstände und der zeitabhängig am Markt verfügenbaren Lasersender bei erforderlicher Kanaltrennung zu wählen.
Bei der in Figur 2 gezeigten Multiplex-Übertragungseinrichtung wird ein Reflexions-Dispersionsgitter verwendet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung solcher Gitter beschränkt. Vielmehr können auch andere verfügbare dispersive optische Bauelemente, wie z.B. Durchgangsbeugungsgitter, etc. verwendet werden. Die Anpassung der Lichtausbreitungswege der einzelnen Signale an die jeweilige Geometrie des verwendeten dispersiven optischen Bauelement erfolgt in jedem Fall über die Variation der Wellenlängen der Lichtsignale. Ferner können verschiedene Arten von Lichtsendern, wie z.B. Halbleiterlaser, Gaslaser, LED-Elemente verwendet werden. Entscheidend ist nur , daß die emittierte Wellenlänge variiert werden kann. Diese Wellenlängenvariation kann bei Lasern neben der Änderung der Lasertemperatur auch auf andere Weise erzielt werden. Bei Gaslasern z.B. durch Verstellen des Etalons.
. AO-
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Claims (7)

  1. Ansprüche
    Optische Multiplex-Übertragungseinrichtung mit
    mehreren Lichtsendern zum Erzeugen
    mehrerer Lichtsignale diskreter Wellenlängen, einem Dispersionsgitter,
    einem auf das Dispersionsgitter gerichteten, ein durch Oberlagern der Lichtsignale verschiedener Wellenlängen gebildetes Multiplexsignal führenden ersten Lichtleiter ,
    und
    mehreren, mit jeweils einem Eingangsende in der Beugungsebene des Dispersionsgitter nebeneinander angeordneten zweiten Lichtleitern zum getrennten Auskoppeln der einzelnen Lichtsignale des Multiplexsignals,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Mantelflächen (17) der zweiten Lichtleiter (16) im Bereich ihrer Eingangsenden (18) dicht an dicht angeordnet sind, und
    die Lichtsender (L ', L-1, L-1, ...)
    Lichtsignale mit vorbestimmten Wellenlängen (A-1, -^9', aussenden, derart, daß die vom Dispersionsgitter (2) gebeugten Lichtsignale jeweils nur auf jedes n-te Eingangsende (18) der zweiten Lichtleiter (16) treffen, wobei η eine natürlich Zahl größer eins ist.
    125-X2283/CMAl
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsender (L ', L-1, ···) Laser aufweisen.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Wellenlänge des Laserlichts jedes Lichtsenders durch Einstellen der Lasertemperatur abgestimmt ist.
  4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Mantelflächen (170 der zweiten Lichtleiter (16) im Bereich ihrer Eingangsenden (18) miteinander verklebt sind.
  5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
    daß die zweitenLichtleiter (16) im Bereich der Eingangsenden (18) auf einem gemeinsamen ebenen Träger befestigt sind.
  6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
    daß die nicht mit einem Lichtsignal beaufschlagten zweiten Lichtleiter nach einer bestimmten Länge abgeschnitten sind.
  7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter aus Lichtleiterfasern bestehen.
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