DE4231919A1

DE4231919A1 - Anordnung fuer einen elektro-optischen sender

Info

Publication number: DE4231919A1
Application number: DE4231919A
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl Ing Himmler
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Ericsson AB
Priority date: 1991-10-17
Filing date: 1992-09-24
Publication date: 1993-04-22
Anticipated expiration: 2012-09-25
Also published as: DE4231919B4

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für einen elektro- optischen Sender für die Nachrichtenübertragung über Lichtwellenleiter. Eine solche Anordnung besteht aus einem Sendemodul und einer Treiberschaltung. Der Sendemodul enthält einen elektrooptischen Wandler, der die zur Nachrichtenübertragung benutzte Lichtstrahlung erzeugt. Der Sendemodul ist ferner zum Einkoppeln dieser Lichtstrahlung in einen Lichtwellenleiter ausgebildet. Die Treiberschaltung setzt das zu übertragende elektrische Signal in einen entsprechend modulierten Diodenstrom zum Betrieb des elektro- optischen Wandlers um. Der Sendemodul ist zum Einkoppeln der Lichtstrahlung in einen solchen Lichtwellenleiter ausgebildet, dessen Ende in einem Steckerstift gefaßt ist. Dazu weist der Sendemodul eine Hülse auf, in die der Steckerstift eingeführt werden kann. An einem Ende der Hülse befindet sich der elektro-optische Wandler. Er ist dort so angeordnet, daß die von ihm ausgehende Lichtstrahlung in den in der Stirnfläche des Steckers endenden Lichtwellenleiter eingekoppelt wird.

Der Stand der Technik ergibt sich aus folgenden Veröffentlichungen:

(1) Fiedler, G. Lampe, W. Neumann: LA565GF - Ein System zur Übertragung von 565 Mbit/s auf Einmoden-Glasfasern. PKI Techn. Mitt. 2/1987, S. 77 bis 83
(2) DE-OS 39 42 817
(3) G. Knoblauch: Informationsübertragung über Lichtwellenleiter im industriellen Bereich. Siemens Components 18 (1980) Heft 1, S. 1 bis 7 sowie Heft 3, S. 144 bis 150.
(4) DE-PS 29 22 949
(5) DE-PS 37 05 408
(6) DE-PS 39 02 807
(7) EP-0 2 96 467 A2

Rechts oben im Bild 4 der Schrift (1) sowie in der Fig. 2 der Schrift (2) ist jeweils eine Anordnung für einen elektro- optischen Sender dargestellt. Die Treiberschaltung ist in diesen beiden Schriften mit "Sendemodulator" bezeichnet, und statt des Ausdruckes "Sendemodul wird dort der Ausdruck "Lasersender" gebraucht.

Eine weitere Anordnung für einen elektro-optischen Sender ist im Bild 2 der Schrift (3) dargestellt. Es ist der Block, der mit "Eingangsverstärker und elektrisch optischer Wandler" bezeichnet ist. Mit dem Ausdruck "Eingangsverstärker" ist die Treiberschaltung gemeint.

Bei den Sendemodulen unterscheidet man zwischen zwei Arten. Bei der ersten Art ragt der eingesteckte Steckerstift sehr nahe an den elektro-optischen Wandler heran, und die von ihm ausgesendete Lichtstrahlung wird unmittelbar in das Ende des Lichtwellenleiters eingekoppelt. Bei der zweiten Art befindet sich zwischen dem elektro-optischen Wandler und der Stirnseite des Steckerstiftes eine optische Linse oder ein ganzes Linsensystem. Sendemodule der ersten Art sind jeweils mit eingestrecktem Steckerstift im Bild 3 der Schrift (3) sowie in der Fig. 1 der Schrift (4) dargestellt. Ein Sendemodul der zweiten Art ist in der Schrift (5) beschrieben.

Beiden Arten von Sendemodulen ist gemeinsam, daß beim Betrieb ohne Steckerstift die Lichtstrahlung ins Freie gelangt. Wird ein leistungsstarker opto-elektrischer Wandler, z. B. eine Laserdiode, verwendet, so weist auch die ins Freie austretende Lichtstrahlung eine hohe Leistung auf. Wenn eine solche leistungsstarke Lichtstrahlung das menschliche Auge trifft, können Gesundheitsschäden auftreten.

Der Erfindung liegt folgende Aufgabe zu Grunde: Es sollen Gesundheitsschäden durch eine ins Freie austretende Lichtstrahlung verhindert werden, wenn die eingangs beschriebene Anordnung ohne Steckerstift betrieben wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung für einen elektro- optischen Sender nach dem Patentanspruch 1 oder 2 gelöst.

Mit dem Schutz vor Gesundheitsschäden durch ins Freie austretende leistungsstarke Lichtstrahlung befassen sich die Schriften (1), (2), (6) und (7).

Die Schriften (1) und (2) befassen sich mit dem Schutz vor aus einem gebrochenen Lichtwellenleiter austretender Lichtstrahlung. Dabei wird ein vollständiges, aus zwei Endstellen und zwei die Endstellen verbindenden Lichtwellenleitern bestehendes Duplex- Nachrichtenübertragungssystem vorausgesetzt. Den Anforderungen nach (1) und (2) ist gemeinsam, daß eine Schutzschaltung vorgesehen ist, die bei Nichteintreffen von Lichtstrahlung aus der Gegenrichtung den eigenen elektro-optischen Wandler, eine Laserdiode, ausschaltet. Im Bild 4 der Schrift (1) sowie in der Schrift (2) ist diese Schutzschaltung mit "Lasersicherheitsabschaltung" bezeichnet. Zum Ausschalten der Laserdiode ist ein Schalter vorgesehen, der den Diodenstrom ausschaltet. Das Einschalten ist in den beiden Anordnungen unterschiedlich gelöst. In der Anordnung nach (1) ist die Betätigung einer Taste vorgesehen, die im Bild 4 mit Laserstart" bezeichnet ist. In der Anordnung nach (2) ist ein Zeitgeber vorgesehen, der die Laserdiode nach einer Pausenzeit, in (2) als "Wiederholzeit" bezeichnet, wieder einschaltet.

Aus den Schriften (6) und (7) sind Sendemodule bekannt, die jeweils einen mechanisch durch den eingeführten Steckerstift betätigten Schalter aufweisen. Durch diesen Schalter kann der elektro-optische Wandler bei nicht eingestecktem Steckerstift ausgeschaltet werden.

Die Erfindung wird an Hand von in den Fig. 1a...4 dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei folgende Zuordnung gilt:

Es wird zunächst das Ausführungsbeispiel 1 an Hand der Fig. 1a und 1b beschrieben. In ihnen bedeuten:

SM ein Sendemodul
LH ein Laserdiodenhalter
LD eine Laserdiode
Hü eine Hülse
PE ein Photoelement
TS eine Treiberschaltung
ES ein Eingang und eine Leitung für das zu übertragende elektrische Signal
Ab ein Eingang für ein Abschaltsignal
Sch eine Schutzschaltung
RT eine Rückstelltaste
S₁ bis S₉ Lichtstrahlen (nur in der Fig. 1a)
St ein Steckerstift (nur in der Fig. 1b)
LWL ein Lichtwellenleiter (nur in der Fig. 1b)
Bd ein Bund (nur in der Fig. 1b)

In der Fig. 1a ist eine erfindungsgemäße Anordnung für einen elektro-optischen Sender alleine dargestellt. Sie besteht aus dem Sendermodul SM, der Treiberschaltung TS und der Schutzschaltung Sch. Der Sendemodul besteht aus der Hülse Hü, der Laserdiode LD als ein elektro-optischer Wandler, dem Laserdiodenhalter und dem Photoelement PE. Die Treiberschaltung TS weist die Eingänge ES und AB auf und ist über nicht bezeichnete Anschlußstifte mit der Laserdiode LD verbunden. Die Schutzschaltung ist mit dem Photoelement PE, der Rückstelltaste und dem Eingang Ab verbunden.

Es ist der Zustand dargestellt, daß die Treiberschaltung und damit auch die Laserdiode in Betrieb gesetzt wurde, obwohl noch kein Steckerstift in den Sendemodul eingesteckt wurde. Die Laserdiode sendet also Lichtstrahlung aus, dargestellt durch die Lichtstrahlen S₁ bis S₉. Ein Teil dieser Lichtstrahlung, nämlich die Lichtstrahlen S₃ bis S₇, gelangen ins Freie und könnten dort zu Gesundheitsschäden führen. Ein Teil der Lichtstrahlung, nämlich die Lichtstrahlen S₁, S₂, S₈ und S₉, trifft auf die Innenwand der Hülse Hü. Und dort, wo diese Lichtstrahlung die Innenwand trifft, befindet sich das Photoelement PE oder irgendein opto-elektrischer Wandler, der ein elektrisches Signal abgibt, wenn er von einem Lichtstrahl getroffen wird. Im hier dargestellten Fall trifft der Lichtstrahl S₈ auf das Photoelement, welches daraufhin ein entsprechendes elektrisches Signal an die Schutzschaltung abgibt. Die Schutzschaltung wird dadurch in den Abschaltzustand versetzt. In diesem Zustand erzeugt sie das Abschaltsignal, welches dem Eingang Ab der Treiberschaltung zugeleitet wird. Die Treiberschaltung ist so ausgebildet, daß sie daraufhin den Diodenstrom zum Betrieb der Laserdiode LD abschaltet. Dies so bewirkte Abschalten geschieht so schnell, daß nur kurze Zeit Lichtstrahlung ins Freie gelangt und wegen dieser kurzen Zeit Gesundheitsschäden nicht zu befürchten sind.

Wegen des zuvor geschilderten nur kurzzeitigen Betriebes der Laserdiode wird das Photoelement PE nur kurzzeitig von Lichtstrahlung getroffen, und es gibt nur entsprechend kurzzeitig ein elektrisches Signal an die Schutzschaltung Sch ab. Die Schutzschaltung ist bistabil ausgebildet, d. h., auf ein kurzzeitiges Signal vom Photoelement hin wird sie für dauernd in den Abschaltzustand versetzt, so daß die Laserdiode für dauernd ausgeschaltet ist.

Um die Schutzschaltung vom Abschaltzustand in den Betriebszustand zu versetzen und so die Laserdiode einzuschalten, ist die Rückstelltaste RT vorgesehen, die zu diesem Zweck kurzzeitig zu betätigen ist. Wird sie betätigt, wenn noch kein Stecker eingesteckt ist, so wird die Schutzschaltung wie zuvor beschrieben sofort wieder in den Abschaltzustand versetzt.

In der Fig. 1b ist die erfindungsgemäße Anordnung mit eingestecktem Steckerstift St dargestellt. Im Steckerstift ist der zur Nachrichtenübertragung benutzte Lichtwellenleiter LWL gefaßt. Er endet an der Stirnfläche des Steckerstiftes. Der Steckerstift weist einen Bund Bd zu seiner Fixierung in der Hülse auf. Weitere Mittel zur Fixierung des Steckerstiftes in der Hülse, wie z. B. eine Überwurfmutter und das zugehörige Außengewinde auf der Hülse, sind nicht dargestellt. Das Photoelement ist so bündig in die Innenwand der Hülse eingebaut, daß das Einstecken des Steckerstiftes nicht behindert wird und das Photoelement vom Steckerstift abgedeckt ist. Wenn in diesem Zustand die Laserdiode, z. B. durch Betätigen der Rückstelltaste, in Betrieb genommen wird , so gelangt keine Lichtstrahlung auf das Photoelement, und die Schutzschaltung bleibt im Betriebszustand. Die von der Laserdiode ausgesandte Lichtstrahlung wird in die Stirnfläche des Lichtwellenleiters eingekoppelt und durch ihn zur Nachrichtenübertragung zum nicht dargestellten Empfänger geleitet.

An Hand der Fig. 2a und 2b wird eine Abwandlung des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Abwandlung besteht darin, daß ein Sendemodul SM′ mit einer Kugellinse KL verwendet wird. Mit KH ist ein Kugelhalter bezeichnet. Mit LH′ ist ein Laserdiodenhalter bezeichnet, in welchem in nicht dargestellter Weise die Laserdiode LD eingebaut ist. Die von der Laserdiode LD ausgehende Lichtstrahlung wird von der Kugellinse KL in den Brennpunkt F fokussiert. Bei nicht eingestecktem Steckerstift divergiert, wie in der Fig. 2a dargestellt, die Lichtstrahlung nach dem Brennpunkt wieder. Wie im zuvor beschriebenen Beispiel gelangt sie zum Teil ins Freie. Ein anderer Teil trifft die Innenwand der Hülse Hü′ und das Photoelement PE.

Bei eingestecktem Steckerstift St befindet sich das Ende des Lichtwellenleiters LWL im Brennpunkt, so daß die Lichtstrahlung in den Lichtwellenleiter eingekoppelt wird. Es gelangt keine Lichtstrahlung zum Photoelement PE. Die Funktionen der Schutzschaltung Sch, der Rückstelltaste und der Treiberschaltung TS sind die gleichen wie im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.

An Hand der Fig. 3 wird eine weitere Abwandlung des an Hand der Fig. 1a und 1b beschriebenen Ausführungsbeispiels erläutert. Die Treiberschaltung TS′ weist keinen Eingang Ab auf. Statt dessen ist zwischen der Treiberschaltung TS′ und der Laserdiode LD in den Stromkreis für den Diodenstrom ein Diodenstromschalter SD eingefügt. Im Abschaltezustand ist dieser Schalter geöffnet und so der Diodenstrom unterbrochen.

Ob die Treiberschaltung zur Abschaltung des Diodenstromes ausgebildet ist oder ob ein Diodenstromschalter vorgesehen ist, so ist beiden Varianten doch gemeinsam, daß Mittel zum Abschalten des elektro-optischen Wandlers vorgesehen sind.

An Hand der Fig. 4 wird ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. Es unterscheidet sich vom ersten, in den Fig. 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, daß die Schutzschaltung Sch′ astabil ausgebildet ist. Dadurch ist eine Rückstelltaste entbehrlich. Ein Zeitgeber versetzt die Schutzschaltung selbsttätig jeweils nach einer Pausenzeit von etwa 10 s nach Eintritt des Abschaltzustandes wieder in den Betriebzustand, so daß die Laserdiode LD wieder eingeschaltet wird. Ist noch kein Steckerstift eingesteckt, so wird wie im ersten Ausführungsbeispiel über das Photoelement PE wieder der Abschaltzustand hergestellt. Dies dauert etws 50 ms. Es gelangt also jeweils etwa 50 ms lang Lichtstrahlung ins Freie mit Pausen von etwa 10 s Länge. So ist die mittlere Lichtleistung so gering, daß Gesundheitsschäden nicht zu befürchten sind. Ist jedoch der Steckerstift eingeführt, so bleibt der durch den Zeitgeber eingeleitete Betriebszustand erhalten und damit die Laserdiode eingeschaltet.

Das zweite Ausführungsbeispiel kann sinngemäß in der in den Fig. 2a, 2b und 3 dargestellten Weise abgewandelt werden.

Claims

1. Anordnung für einen elektro-optischen Sender für die Nachrichtenübertragung über Lichtwellenleiter mit folgenden Merkmalen:

a) Die Anordnung weist einen Sendemodul (SM, Fig. 1a) und eine Treiberschaltung (TS) auf.
b) Der Sendemodul (SM) besteht aus einer Hülse (Hü) und weist einen an einem Ende der Hülse angebrachten elektro-optischen Wandler (LD) auf.
c) Die Hülse (Hü) ist zur Aufnahme eines Steckerstiftes (St, Fig. 1b), in welchem ein Lichtwellenleiter (LWL) gefaßt ist, ausgebildet.
d) Der elektro-optische Wandler (LD) ist so in die Hülse (Hü) eingebaut, daß die von ihm ausgehende Lichtstrahlung bei eingestecktem Steckerstift (St) in den Lichtwellenleiter (LWL) eingekoppelt wird.
e) An der Innenwand der Hülse (Hü) ist ein opto-elektrischer Wandler (PE) so angebracht, daß er bei nicht eingestecktem Steckerstift von der Lichtstrahlung (S₈, Fig. 1a) getroffen wird und bei eingestecktem Steckerstift (St, Fig. 1a) von der Lichtstrahlung nicht getroffen wird.
f) Es sind Mittel (TS, Ab; Fig. 1a bzw. SD, Ab; Fig. 3) zum Abschalten des elektro-optischen Wandlers (LD) vorgesehen.
g) Es ist eine Schutzschaltung (Sch) vorgesehen, die mit dem opto-elektrischen Wandler (PE) und den Mitteln (Ab) zum Abschalten des elektro-optischen Wandlers (LD) verbunden ist.
h) Die Schutzschaltung (Sch) ist so ausgebildet, daß ein nur kurzzeitiges Auftreffen von Lichtstrahlung auf den opto- elektrischen Wandler (PE) zum dauernden Ausschalten des elektro-optischen Wandlers (LD) führt.
i) Es ist eine Rückstelltaste (RT) vorgesehen, die mit der Schutzschaltung (Sch) verbunden ist.
k) Die Schutzschaltung (Sch) ist so ausgebildet, daß ein Betätigen der Rückstelltaste (RT) zum Einschalten des elektro- optischen Wandlers (LD) führt.

2. Anordnung für einen elektro-optischen Sender für die Nachrichtenübertragung über Lichtwellenleiter mit folgenden Merkmalen:

a) Die Anordnung weist einen Sendemodul (SM, Fig. 1a) und eine Treiberschaltung (TS) aus.
b) Der Sendemodul (SM) besteht aus einer Hülse (Hü) und weist einen an einem Ende der Hülse angebrachten elektro-optischen Wandler (LD) auf.
c) Die Hülse (Hü) ist zur Aufnahme eines Steckerstiftes (St, Fig. 1b), in welchem ein Lichtwellenleiter (LWL) gefaßt ist, ausgebildet.
d) Der elektro-optische Wandler (LD) ist so in die Hülse (Hü) eingebaut, daß die von ihm ausgehende Lichtstrahlung bei eingestecktem Steckerstift (St) in den Lichtwellenleiter (LWL) eingekoppelt wird.
e) An der Innenwand der Hülse (Hü) ist ein opto-elektrischer Wandler (PE) so angebracht, daß er bei nicht eingestecktem Steckerstift von der Lichtstrahlung (S₈, Fig. 1a) getroffen wird und bei eingestecktem Steckerstift (St, Fig. 1a) von der Lichtstrahlung nicht getroffen wird.
f) Es sind Mittel (TS, Ab; Fig. 1a bzw. SD, Ab; Fig. 3) zum Abschalten des elektro-optischen Wandlers (LD) vorgesehen.
g) Es ist eine Schutzschaltung (Sch) vorgesehen, die mit dem opto-elektrischen Wandler (PE) und den Mitteln (Ab) zum Abschalten des elektro-optischen Wandlers (LD) verbunden ist.
h) Die Schutzschaltung (Sch) ist so ausgebildet, das nach einem Auftreffen von Lichtstrahlung auf den opto-elektrischen Wandler (PE) der elektro-optische Wandler ausgeschaltet und nach einer Pausenzeit selbsttätig wieder eingeschaltet wird.
i) Die Pausenzeit ist so bemessen, daß die ins Freie gelangende Lichtstrahlung eine geringe, nicht gesundheitsgefährdende mittlere Strahlungsleistung aufweist.