DE68905896T2

DE68905896T2 - Laseranordnung in einem optischen verbindungssystem.

Info

Publication number: DE68905896T2
Application number: DE8989850254T
Authority: DE
Inventors: Lars Helge Thylen
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1988-10-21
Filing date: 1989-08-14
Publication date: 1993-07-15
Anticipated expiration: 2009-08-15
Also published as: JPH02171729A; EP0365496B1; EP0365496A1; JP2744092B2; US4993798A; SE8803780L; DE68905896D1; SE462351B; SE8803780D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laseranordnung in einem optischen Kommunikationssystem und umfaßt eine erste Laserdiode mit einem Lichtwellenleiter, dessen beide Enden einen niedrigen Reflexionsfaktor besitzen.
Bei bekannten optischen Kommunikationssystemen wurde das übertragene Lichtsignal in ein elektrisches Signal umgewandelt, damit es erfaßt und verstärkt werden kann. Das umgewandelte Signal wurde erneut ausgesandt bzw. ein neues Signal wurde mit Hilfe beispielsweise von lichtemittierenden Dioden bzw. Laserdioden übertragen. Diese bekannten Systeme sind relativ kompliziert und teuer, so daß Anstrengungen unternommen worden sind, die Verwendung opto-elektrischer Umwandlungen zu vermeiden und den Anteil, den optische Mittel in Kommunikationssystemen haben, zu steigern. Diese Anstrengungen haben zu Schwierigkeiten geführt, die zum Teil auf der erheblichen Schwächung bzw. Dämpfung des Lichtsignals beruhen, in erster Linie bei optischen Kommunikationssystemen, die Sternschalter aufweisen. Dementsprechend wurden diese Systeme mit optischen Verstärkern ausgerüstet. Ein Übertragungssystem, bei dem die Verstärkung eines Lichtsignals allein auf optischem Wege erfolgt, wird in einem von A. Alping et al. verfaßten Aufsatz "100 Mbit/s Laser Diode Terminal with Optical Gain for Fibre-Optic Local Area Networks", veröffentlicht in Electronics Letters, 13. September 1984, Bd. 20, Nr. 19, Seiten 794, 795 beschrieben. In einem Experiment wurde eine erste Laserdiode zur Signalübertragung und eine zweite Laserdiode als Wanderwellenverstärker zur Erfassung des Signals und zur erneuten Aussendung desselben nach der Verstärkung verwendet. Es sind andere optische Systeme bekannt, bei denen eine Laserdiode sowohl zur Übertragung, als auch zur Verstärkung eines Signals benutzt wird. Beispielsweise beschreibt die englische Patentanmeldung GB-A-2 183 417 einen Entfernungsmesser mit einer Laserdiode, die durch eine Endoberfläche der Diode Licht auf ein reflektierendes Zielobjekt abstrahlen kann. Die andere Endoberfläche der Laserdiode ist an einen Eingang eines Richtkopplerschalters angeschlossen, der zwischen seinen Klemmen bzw. Endstellungen verstellt werden kann, d.h. zwischen seinem Durchgangszustand und seinem Sperrzustand. Einer der Ausgänge des Kopplerschalters ist an einen Fotodetektor angeschlossen, während der andere Ausgang mit einem Spiegel versehen ist. In einer Endposition des Schalters wird ein Hohlraum zwischen dem Schalterspiegel und einer reflektierenden Endoberfläche der Laserdiode gebildet. Die Laserdiode, die an eine Steuerquelle angeschlossen ist, überträgt den Lichtimpuls, der durch das Zielobjekt in die Laserdiode zurückreflektiert wird. Der Richtungskopplerschalter wird während dieser Übertragungs-/Reflexionslaufzeit in seinen anderen Endzustand umgeschaltet. Der reflektierte Lichtimpuls durchläuft die Laserdiode, die jetzt als Verstärker wirkt. Der durch die Laserdiode verstärkte Lichtimpuls wird durch den Schalte in den Fotodetektor eingekoppelt, so daß der Lichtimpuls erfaßt und seine Laufzeit gemessen werden kann. Ein Nachteil beider vorgenannter Anordnungen besteht darin, daß sie relativ kompliziert sind und mehrere optische Verstarker bzw. Detektoren erfordern. Der in der genannten englischen Patentanmeldung offenbarte Entfernungsmesser ist für Lichtleitfaser-Kommunikationssysteme nicht geeignet, da die Endoberflächen des Laserverstärkers ein einfallendes Lichtsignal reflektieren und dadurch unerwünschte Störsignale erzeugen.
Die genannten Nachteile werden durch eine gemäß der Erfindung strukturierte Anordnung vermieden, bei der ein und dieselbe Laserdiode als Lichtsignalsender, -empfänger und -verstärker benutzt wird.
Die charakteristischen Merkmale der Erfindung sind in den beigefügten Ansprüche definiert.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefiigten Zeichnungen näher beschrieben.
Fig. 1 stellt die Laseranordnung für den Fall des Lichtsignalempfangsmodus dar;
Fig. 2 stellt die Laseranordnung für den Fall des Lichtübertragungsmodus dar;
Fig. 3 stellt die Laseranordnung in Anschlußverbindung mit einer ersten Modulationseinrichtung zur Übertragung eines Lichtsignals dar;
Fig. 4 stellt die Laseranordnung in Anschlußverbindung mit einer alternativen Modulationseinrichtung zur Übertragung eines Lichtsignals dar;
Fig. 5 stellt eine alternative Laseranordnung für den Fall des Lichtsignalempfangsmodus dar; und
Fig. 6 stellt die alternative Laseranordnung in Anschlußverbindung mit einer Modulationseinrichtung zur Übertragung eines Lichtsignals dar.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung ist in Fig. 1 dargestellt. Die Anordnung umfaßt eine erste Laserdiode 1, einen ersten Richtungskopplerschalter 2 und einen zweiten Richtungskopplerschalter 3. Die erste Laserdiode umfaßt einen Lichtwellenleiter 4, von dem eine Endoberfläche 5 durch eine Lichtleitfaser 6 an einen ersten optischen Anschluß 7 an einem Ende des Kopplerschalters 2 angeschlossen ist. Der Wellenleiter 4 der Laserdiode weist eine weitere Endoberfläche 8 auf, die entsprechend durch eine Lichtleitfaser 9 an einen ersten optischen Anschluß 10 an einem Ende des Richtungskopplerschalters 3 angeschlossen ist. Die jeweils anderen Enden jedes Richtungskopplerschalters 2 und 3 weisen entsprechende zweite Anschlüsse 13 und 14 auf, von denen jeder mit einem entsprechenden Spiegel 15 und 16 und mit entsprechenden dritten Anschlüssen 11 und 12 versehen ist. Jeder Anschluß 11, 12 ist an eine entsprechende Lichtleitfaser 17 und 18 angeschlossen, die Bestandteil eines optischen Kommunikationssystems ist.
Die erste Laserdiode 1 ist ein Wanderwellenverstärker, und die Endoberflächen 5 und 8 dieser Diode besitzen reflexionsverhindernde Überzüge, die einen Reflexionsfaktor in Höhe von 10&supmin;³ besitzen. Laserverstärker dieser Art sind in einem Aufsatz von S. Kobayashi und T. Kimura in der Veröffentlichung IEEE Spectrum, Mai 1984, Seiten 26-33, unter dem Titel "Semiconductor optical amplifiers" erschienen. Dieser Aufsatz offenbart auch die Tatsache, daß eine Laserdiode, wie etwa die in Fig. 1 dargestellte Laserdiode, sowohl als Verstärker für einfallende Lichtsignale, als auch als Lichtübertragungslaser arbeiten kann. Die letztere Funktion wird herbeigeführt, wenn der Steuerstrom eine Größe erreicht, die oberhalb eines gegebenen Schwellenwertes, dem Laserschwellenwert, liegt, wobei die Laserdiode eine Rückkopplungsfunktion aufgrund der Tatsache besitzt, daß ihre Endoberfläche reflektieren. Wenn die Größe des Treiberstroms unter der Laserschwelle liegt, oder wenn die Laserdiode keine reflektierenden Endoberflächen aufweist, arbeitet die Laserdiode nur als Verstärker. Die erste Laserdiode 1 der Fig. 1 wird mit einem Steuerstrom I aus einer Steuerquelle 19 versorgt, die über Elektroden der Laserdiode angeschlossen ist, so daß eine Lichtverstärkung stattfinden kann.
Die Richtungskopplerschalter 2, 3 sind herkömmliche Schalter und werden beispielsweise in IEEE Transaction of Circuits and Systems, Vol. CAS-26, Nr.12, Dezember 1979, Seiten 1099-1108; in einem Aufsatz von V. Schmidt und Rod C. Alferness; "Directional Coupler Switches, Modulators and Fitlers Using Alternating Δφ Techniques" veröffentlicht worden. Die Richtungskopplerschalter weisen jeweils Elektroden 20 und 21 auf, an die entsprechende Spannungsquellen 22 und 23 mit dem Zweck angeschlossen sind, die Kopplerschalter in die gewünschten Kopplungszustände einzustellen, beispielsweise in einen Durchgangszustand oder in einen Sperrzustand, wobei diese beiden Zustände die Endpositionen der Richtungskopplerschalter bilden.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung gibt es zwei Hauptzustände, nämlich einen Empfangs- und Verstärkungszustand und einen Lichterzeugungszustand, für Übertragungszwecke. Der Empfangs- und Verstärkungszustand wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.
Ein eintretendes Lichtsignal P1 wird in folgender Weise verstärkt. Der Richtungskopplerschalter 2 wird mit Hilfe der Spannungsquelle 22 in seinen Sperrzustand versetzt, der mit einem Symbol markiert ist, während der Richtungskopplerschalter 3 mit Hilfe der Spannungsquelle 23 in seinen Durchlaßzustand versetzt wird, der mit einem Symbol markiert ist. Die in die Lichtleitfaser 17 eintretende Lichtwelle P1 wird durch den Schalter 2 an den Anschluß 7 eingekoppelt und läuft durch die Lichtleitfaser 6 auf eine Endoberfläche 5 der Lichtwellenleiters 4 der Laserdiode 1 zu. Die Laserdiode, die mit dem Steuerstrom I gespeist wird und einen Verstärkungsfaktor G aufweist, verstärkt das Lichtsignal P1 und sendet das Lichtsignal P2=GxP1 aus. Das Lichtsignal P2 läuft durch die Lichtleitfaser 9 zum Anschluß 10 des Richtungskopplerschalters 3. Das Lichtsignal wird durch den genannten Schalter auf den Anschluß 12 des Kopplungsschalters geschaltet und das verstärkte Lichtsignal P2 wird an die Lichtleitfaser 18 geliefert. Wie zuvor erwähnt, ist die Laserdiode 1 ein Wanderwellenverstärker, dessen Endoberflächen reflexionsverhindernde Schichten aufweisen. Infolgedessen findet keine signifikante Rückreflexion des Lichtsignals P in die Faser 17 ein, noch wird irgendwelches Licht innerhalb des Wellenleiters 4 reflektiert. Das Lichtsignal P1 kann mit Hilfe der Laserdiode 1 erfaßt werden, wobei gleichzeitig eine Verstärkung stattfindet, wie im oben gannten Aufsatz von A. Alping et al. in Electronics Letters beschrieben ist. Wenn die Helligkeit des Lichtsignals P1 schwankt, ändert sich auch die Trägerkonzentration in der Laserdiode, was wiederum zu einer Änderung der Übergangsspannung an der ersten Laserdiode 1 führt. Diese Spannungsänderung kann durch einen Empfänger 24 erfaßt werden, der ein elektrisches Ausgangssignal U1 entsprechend dem eintretenden Lichtsignal P1 erzeugt. Es sei bemerkt, daß die in Fig. 1 dargestellte Anordnung symmetrisch ist, und zwar insofern, als das in die Faser 18 eintretende Lichtsignal in der Laserdiode 1 verstärkt und erfaßt wird, und zwar entsprechend dem Lichtsignal P1, und daß es dann an die Faser 17 geliefert wird.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 die oben erwähnte Lichterzeugungslage zur Übertragung durch die Laseranordnung beschrieben. Der Richtungskopplerschalter 2 wird mit Hilfe der Spannungsquelle 22 in den Durchgangszustand versetzt, wobei in der Figur dieser Zustand durch das Symbol markiert ist. Der Richtungskopplerschalter 3 wird mit Hilfe der Spannungsquelle 23 in eine Zwischenlage versetzt, die in der Figur mit den Symbolen markiert ist. Wenn die Richtungskopplerschalter in die genannten Stellungen gebracht sind, definieren die Spiegel 15 und 16 einen langgestreckten Hohlraum, der die Laserdiode 1 enthält. Eine von der Laserdiode 1 zum Richtungskopplerschalter 2 gesandte Lichtwelle P3 wird zwischen den Wellenleitern des Kopplerschalters übertragen, am Spiegel 15 reflektiert und erneut in den Koppelschalter 2 zum Anschluß 7 des Schalters übertragen. Die Lichtwelle P3 durchläuft den Wellenleiter 4 der ersten Laserdiode 1, in welchem die Lichtwelle verstärkt und zum Richtungskopplerschalter 3 gesandt wird. Ein Teil der verstärkten Lichtwelle wird in den Richtungskopplerschalter 3 zwischen den angekoppelten Wellenleitern übertragen und über den Anschluß 12 weitergesandt. Der verbleibende Anteil der Lichtwelle wird unter Sperrung auf den Spiegel 16 gekoppelt, vom Spiegel reflektiert und teilweise an die Laserdiode 1 rückgekoppelt, wo dieser Teil erneut verstärkt wird. Auf diese Weise wird im langgestreckten Hohlraum eine starke Lichtwelle erzeugt, und ein Teil dieser Lichtwelle wird über den Anschluß 12 des Koppelschalters 3 übertragen. Es sei weiter bemerkt, daß die Laseranordnung auch in dieser Hinsicht symmetrisch ist. Durch Einstellen des Richtungskopplerschalters 3 in seine Sperrlage und des Richtungskopplerschalters 2 in eine Zwischenlage zwischen den Klemmenpositionen wird vom Anschluß 11 des Koppelschalters 2 aus eine Lichtwelle ausgesandt. Alternativ können beide Richtkopplerschalter 2 und 3 jeweils in eine Zwischenlage zwischen ihren jeweiligen Klemmenpositionen eingestellt werden, wobei dann Lichtwellen vom dritten Anschluß 11 und 12 der beiden Koppelschalter ausgesandt werden. Das Lasern tritt auf, wenn der von der Steuerquelle 19 gelieferte Strom I eine Größe besitzt, die den vorerwähnten Schwellenwert übersteigt.
Wenn sich die Laseranordnung an ihrem Lichterzeugungsmodus bzw. -zustand befindet, wird die übersandte Lichtwelle moduliert, um ein informationstragendes Lichtsignal zu bilden. Fig. 3 zeigt die an einen Modulator 25 angeschlossene Anordnung, bei der der Steuerstrom I moduliert wird. Der Modulator 25 und die Spannungsquellen 22 und 23 sind an eine Synchronisierschaltung 26 angeschlossen, mit deren Hilfe die Anordnung zwischen dem Empfangs- und Verstärkungszustand und dem Lichterzeugungszustand umgeschaltet wird. Die Laseranordnung der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist mit Hilfe der Koppelschalter 2 und 3 in ihren Lichterzeugungszustand eingestellt, wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben wurde. Der Modulator 25 besitzt einen Eingang, an den ein Modulatorsteuersignal U2 angelegt wird. Der Steuerstrom I wird zwischen einem Wert, der die Laserbetriebsschwelle überschreitet, und einem Wert, der unterhalb der Laserbetriebsschwelle liegt, moduliert. Wenn die Stärke des Steuerstroms I ihren unteren Wert aufweist, findet im Hohlraum zwischen den Spiegeln 15 und 16 keine Verstärkung des Lichtes statt, so daß der Intensitätspegel des austretenden Lichtes vernachlässigbar ist. Wenn jedoch die Stärke des Steuerstroms ihren hohen Wert aufweist, wird in der unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschriebenen Weise ein Lichtimpuls ausgesandt. Die Lichtimpulse bilden zusammen mit ihren entsprechenden Impulsintervallen ein zweites Lichtsignal P4 entsprechend dem Signal U2. Bei der oben genannten alternativen Schalterstellung, in der beide Kopplerschalter 2 und 3 ihre Zwischenlager einnehmen, werden jeweils von den dritten Anschlüssen 11 und 12 beider Richtkopplerschalter Lichtsignale ausgesandt. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform können die Spannungsquellen 22 und 23 relativ langsam ansprechen, da sie nur die Laseranordnung zwischen ihren beiden Hauptzuständen einstellen müssen.
Fig. 4 zeigt die Laseranordnung der Fig. 2 in Anschlußverbindung mit einer alternativen Einrichtung zum Modulieren einer Ausgangslichtwelle. Jede der Spannungsquellen 22 und 23 ist an einen entsprechenden Ausgang eines Modulators 27 angeschlossen. Der Modulator besitzt einen Eingang 28, an den ein Modulatorsteuersignal U3 ausgelegt wird. Der Modulator erzeugt ein Signal U4 zum Modulieren der Spannung der Quelle 22, und er erzeugt weiter synchron zum Signal U4 ein Signal US zum Modulieren der Spannung der Quelle 23. Der Richtkopplerschalter 2 wird auf diese Weise zwischen seinen Endpositionen moduliert, während der Richtkopplerschalter 3 zwischen seinem Durchlaßzustand und dem Zwischenzustand zwischen den Endzuständen bzw. den Schalterpositionen moduliert wird. Der Steuerstrom I besitzt einen Wert, der die Laserbetriebsschwelle überschreitet, so daß eine Lichtverstärkung stattfindet und während der Modulationsphase ein Lichtimpuls ausgesandt wird, wenn die Spiegel 15 und 16 die Laserdiode im langgestreckten Hohlraum einschließen. In der entgegengesetzten Modulationsphase, wenn die Spiegel 15 und 16 durch die Richtkopplerschalter 2 und 3 von der Laserdiode 1 abgetrennt sind, wird kein Licht übertragen. Die Lichtimpulse bilden zusammen mit ihren jeweiligen Intervallen ein drittes Lichtsignal P5, das dem Signal U3 entspricht. Alternativ kann der Richtkopplerschalter 2 auch zwischen einer seiner Endpositionen, dem Durchlaßzustand und dem Zwischenzustand zwischen seinen Positionen moduliert werden, womit Lichtsignale sowohl in die Faser 17, als auch in die Faser 18 übertragen werden. Die Lichtsignale können auch durch Modulieren nur eines der Kopplerschalter 2 oder 3 der Modulationseinrichtung der Fig. 4 ausgesandt werden. Im Falle der Ausführungsform der Fig. 4 reagieren die Spannungsquellen 22 und 23 schnell, so daß die Quellen mit Hochfrequenz moduliert werden können und auch das ausgesandte Lichtsignal P5 eine hohe Frequenz besitzt. Gemäß Fig. 4 weisen die Richtungskopplerschalter 2 und 3 Wanderwellenelektroden 20a und 21a für hohe Frequenzen auf. Die Elektroden sind durch eine Impedanz Z reflexionsfrei abgeschlossen.
Die oben beschriebene und in Fig. 1 dargestellte Laseranordnung umfaßt diskrete optische Elemente, eine Laserdiode 1 und zwei Richtungskopplerschalter 2 und 3. Alternativ kann die Anordnung auch ganz aus einer integrierten Optik bestehen, wobei die optischen Komponenten auf ein und demselben Substrat angebracht sind. In diesem Falle werden in den gewünschten Bereichen des Substrats Schichten der gewünschten Zusammensetzung durch bekannte Verfahren aufgebracht, und es werden eine Laserdiode entsprechend der Laserdiode 1 und zwei Richtungskopplerschalter entsprechend den Schaltern 2 und 3 erzeugt. Dabei wird ein kontinuierlicher Wellenleiter entsprechend den Wellenleitern 11, 7, 6, 4, 9, 10 und 14 hergestellt. Bei dieser integrierten Ausführungsform besitzen die Wellenleiter der Laserdiode keine Endoberflächen entsprechend den Oberflächen 5 und 8, so daß die mit der Reflexion an den Enden der Laserdiode verbundenen Probleme vermieden werden. Weiter werden die Kopplerverluste an den Enden der Lichtleitfaser 6 und 9 vermieden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 eine alternative Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Bei dieser Ausführungsform weist die Laseranordnung zwei optische Schalter bzw. Kopplereinrichtungen 30 und 31 auf, die in der Figur schematisch dargestellt sind. Jede dieser Einrichtungen umfaßt eine Wellenleitereinrichtung mit einem ersten Anschluß 32 und einer gabelförmigen Verzweigung 33, durch die ein zweiter Anschluß 34 und ein dritter Anschluß 35 mit dem ersten Anschluß 32 verbunden sind. Der zweite Anschluß 34 umfaßt ein optisch reflektierendes Glied 36 entsprechend den jeweiligen Spiegeln 15 und 16, während die Wellenleiteranordnung eine zweite Laserdiode 37 des Wellenleiters zwischen dem zweiten Anschluß 34 und der Verzweigung 33 aufweist. Jeder der ersten Anschlüsse 32 der Schalteinrichtungen 30 und 31 ist an ein entsprechendes Ende des Wellenleiters 4 der ersten Laserdiode 1 jeweils durch die Lichtleitfasern 6 und 7 angeschlossen. Der dritte Anschluß 35 ist mit dem optischen Kanal des Kommunikationssystems verbunden, also im dargestellten Beispiel jeweils mit den Lichtleitfasern 17 und 18. Die erste Laserdiode 1 ist an die Steuerquelle 19 und an den Empfänger 24 angeschlosse, währen die zweite Laserdiode 37 an die jeweiligen anderen Steuerquellen 38 angeschlossen ist.
Wenn sich die Laseranordnung in ihrem Empfangs- und Verstärkungszustand bzw. -modus befindet, wird die eintretende Lichtwelle P1 verstärkt und in einer Weise erfaßt, die der unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen entspricht. In diesem Falle fließt kein Strom durch die zweite Laserdiode 37 der beiden Schalteinrichtungen 30 und 31. Ein Teil des Lichtes, das durch die Anordnung hindurchtritt, wird in die Verzweigungen 33 geleitet und in den stromlosen Laserdioden 37 vollständig unterdrückt. Von der Laseranordnugn wird ein verstärktes Lichtsignal P6 ausgesandt, und der Empfänger 24 sendet das Signal U1 entsprechend dem eintretenden Lichtsignal P1 aus.
Wenn sich die Laseranordnung in ihrem lichterzeugenden Zustand befindet, werden die beiden optischen Koppler bzw. Schalter 30 und 31 mit Hilfe einer Steuerschaltung 39 zurückgestellt, die in Fig. 6 dargestellt ist. Die Steuerschaltung 39 sendet Signale an die Steuerquellen 38, die die Steuerströme I1 an die Laserdioden 37 liefern. Die Größe der Steuerströme I1 ist so bemessen, daß sich die Laserdioden 37 in ihrem transparenten Zustand befinden und die zweiten Anschlüsse 34 der Schalteinrichtungen 30 und 31 optisch an die erste Laserdiode 1 angeschlossen sind. Die optisch reflektierenden Einrichtungen 36 definieren einen Hohlraum, der die erste Laserdiode 1 enthält. Diese Laserdiode wird durch den Steuerstrom 1 versorgt und sendet die Lichtwelle P7 aus, die im Hohlraum in der unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschriebenen Weise verstärkt wird. Die anschließende verstärkte Lichtwelle wird in die Verzweigungen 33 aufgespaltet, und eine Lichtwelle P8 wird den Lichtleitfasern 17 und 18 zugeführt.
Die Lichtwelle P8 kann moduliert werden, um ein informationstragendes Signal zu erzeugen. Die Modulation kann durch Rückstellen des Modulators 25 mit Hilfe der Steuerschaltung 39 und Modulieren des Steuerstroms I durch die erste Steuerquelle 19 in der unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebenen Weise erfolgen. Der Modulator empfängt das Signal U2, wobei das ausgesandte modulierte Lichtsignal in den Lichtleitfasern 17 und 18 dem Signal U2 entspricht. Alternativ kann die Lichtwelle P8 durch Modulieren des an die zweite Laserdiode 37 gelieferten Steuerstroms I1 einer Schalteinrichtung, oder vorzugsweise beider Schalteinrichtungen 30 und 31, moduliert werden. Wenn der Steuerstrom I1 moduliert wird, werden die Laserdioden 37 zwischen dem transparenten und dem nicht transparenten Zustand hin- und hergeschaltet. Dies führt zum Anschließen an den bzw. zum Abtrennen von dem zwischen den optisch reflektierenden Einrichtungen 36 gelegenen Hohlraum. Der Steuerstrom I übersteigt die Laserbetriebsschwelle der Laserdiode 1 und die Laseranordnung sendet einen Lichtimpuls aus, wenn die Laserdiode im Hohlraum angeschlossen ist.
Beim Modulieren der Laseranordnung der Fig. 6 ist die Größe des den oben beschriebenen Laserdioden 37 zugeführten Stromes I1 nur so bemessen, daß die Laserdioden in ihren transparenten Zustand gelangen. Die Verstärkung im Hohlraum wird durch Vergrößern des Steuerstromes I1 auf einen Wert oberhalb der Laserbetriebsschwelle gesteigert.
Obgleich die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Laseranordnung diskrete Komponenten aufweist, kann die Anordnung, genau wie die in Fig. 1 dargestellte Anordnung, aus integrierten optischen Komponenten auf ein und demselben Substrat hergestellt werden. dies ergibt bei der Anordnung gemäß den Fig. 5 und 6 mit drei Laserdioden eine vorteilhafte Ausführungsform, die leicht auf einem gemeinsame Substrat hergestellt werden kann.
Das Übertragungsmedium bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird durch Lichtleitfasern gebildet, obwohl natürlich auch ein anderes Mediun, beispielsweise das Vakuum, hierzu benutzt werden kann. Die Richtungskopplerschalter 2 und 3 der beschriebenen Ausführungsformen besitzen jeweils Spiegel 15 und 16, die an entsprechenden zweiten Anschlüssen 13 und 14 angeordnet sind. Die Spiegel können jedoch durch halbtransparente, reflektierende Überzüge ersetzt werden, oder sie können nur unbearbeitete Wellenleiterendoberflächen aufweisen, die einen gegebenen optischen Reflexionsgrad besitzen.
Die Laseranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist mehrere Vorteile gegenüber der bekannten Technik auf. Die Anordnung ist einfach, und ein und dieselbe Laserdiode wird für die drei Funktionen der Anordnung verwendet, d.h. für die Verstärkung, Demodulation und Transmission. Die Rückreflexion der von der Laserdiode ausgesandten Lichtsignale entlang des Eingangskanals wird vermieden, und die Signale können in eine gewünschte Richtung, oder gleichzeitig in beide Richtungen, gesandt werden.

Claims

1. Laseranordnung für ein optisches Kommunikationssystem mit einer ersten Laserdiode (1), die einen optischen Wellenleiter (4) mit einem ersten und einem zweiten Ende (5, 8) aufweist, wobei das erste Ende (5) einen kleinen optischen Reflexionsfaktor besitzt und optisch an einen ersten Anschluß (7 oder 32) einer ersten steuerbaren, optischen Kopplungseinrichtung (2 oder 30) angeschlossen ist, und die steuerbare, optische Kopplungseinrichtung (2 oder 30) zum Ankoppeln des ersten Anschlusses (7 oder 32) an einen zweiten Anschluß (13 oder 34) oder/und einen dritten Anschluß (11 oder 35) steuerbar ist, wobei der zweite Anschluß (13 oder 34) an eine erste, optisch reflektierende Einrichtung (15 oder 36) angeschlossen ist, und der dritte Anschluß (11 oder 35) zum Ankoppeln an einen ersten optischen Kanal (17) des Kommunikationssystems angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, daß

das zweite Ende (8) des optischen Wellenleiters (4) ebenfalls einen niedrigen optischen Reflexionsfaktor aufweist und an einen ersten Anschluß (10 oder 32) einer zweiten, steuerbaren optischen Kopplungseinrichtung (3 oder 31) angeschlossen ist, wobei die steuerbare, optische Kopplungseinrichtung (3 oder 31) zum Ankoppeln des ersten Anschlusses (10 oder 32) an einen zweiten Anschluß (14 oder 34) oder/und an einen dritten Anschluß (13 oder 35) steuerbar ist, wobei der zweite Anschluß (14 oder 34) an eine zweite, optisch reflektierende Einrichtung (16 oder 36) angeschlossen ist und der dritte Anschluß (12 oder 35) zum Ankoppeln an einen zweiten optischen Kanal (18) des Kommunikationssystems angeordnet ist;

und daß weiter die reflektierenden Einrichtungen (15 und 16, oder 36 und 36) einen optischen Hohlraum (13, 7, 6, 4, 9, 10, 14; oder 34, 32, 6, 4, 9, 32, 34) definieren, der die erste Laserdiode (1) aufweist, wenn die erste und die zweite steuerbare optische Kopplungseinrichtung (2 und 3 oder 30 und 31) zum Ankoppeln der ersten Anschlüsse (7 und 10 oder 32 und 32) an die zweiten Anschlüsse (13 und 14 oder 34 und 34) eingestellt sind.

2. Lasereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren optischen Kopplungseinrichtungen (2, 3) Richtungskoppelschalter aufweisen, die in einem Kopplungsbereich optische Wellenleiter und Elektroden aufweisen.

3. Laseranordnung nach Anspruch 1, bei der die steuerbaren optischen Kopplungseinrichtungen (30 und 31) jeweils eine optische Wellenleitereinrichtung und eine zweite Laserdiode (37) aufweisen, und bei der der erste Anschluß (32) durch eine Verzweigung (33) mit dem zweiten (34) und den dritten (35) Anschluß verbunden ist, wobei die Verzweigung ein Teil der Wellenleiteranordnung bildet und der Anschluß von der Verzweigung (33) an den zweiten Anschluß (34) über die zweite Laserdiode (37) erfolgt.

4. Laseranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die erste Laserdiode (1) Elektroden aufweist, an die eine Steuerquelle (19) und ein Empfänger (24) angeschlossen sind, wobei die Steuerquelle einen Steuerstrom (I) zum Steuern der Laserdiode erzeugt, um ein erstes Lichtsignal (P1) zu verstärken und zu erfassen, das vom Übertragungskanal (17, 18) übertragen wird und den Wellenleiter (4) der ersten Laserdiode (1) durchläuft;

wobei Steuereinrichtungen (22, 23, 26 und 28, oder 38 und 39) an die steuerbaren optischen Kopplungseinrichtungen (2 und 3, oder 30 und 31) angeschlossen sind, um die Laseranordnung zwischen einem Empfangs- und Verstärkungszustand und einem Lichterzeugungszustand zurückzustellen;

wobei die steuerbaren Kopplungseinrichtungen (2 und 3, oder 30 und 31) im Empfangs- und Verstärkungszustand so eingestellt sind, daß die dritten Anschlüsse (11 und 12, oder 35 und 35) der beiden steuerbaren optischen Kopplungseinrichtungen miteinander durch den Wellenleiter (4) der ersten Laserdiode (1) verbunden werden, derart, daß es zwischen dem Wellenleiter (4) und der ersten Laserdiode (1) und mindestens einer der reflektierenden Einrichtungen (15 oder 16, oder 36 oder 36) keine optische Verbindung gibt, so daß das erste, vom optischen Kanal (17 und 18) des Kommunikationssystems übertragene Lichtsignal (P1) am Empfänger (24) die Erzeugung einer Spannungsänderung verursacht, die ein Ausgangssignal (U1) entsprechend dem eintretenden Lichtsignal (P1) erzeugt, so daß das Lichtsignal in der ersten Laserdiode (1) verstärkt wird; und

wobei im lichterzeugenden Zustand die steuerbaren Kopplungseinrichtungen (2 und 3 oder 30 und 31) so eingestellt sind, daß die Kopplungseinrichtungen beide reflektierenden Einrichtungen (15 und 16 oder 36 und 36) an den Wellenleiter (4) der ersten Laserdiode (1) anschließen, derart, daß die Kopplungseinrichtungen den genannten Wellenleiter (4) der Laserdiode (1) an den dritten Anschluß (12 oder 5) mindestens einer der optischen Kopplungseinrichtungen (3 oder 31) ankoppeln, so daß die Laseranordnung mit Hilfe der Steuerquelle (19) in der Lage ist, Licht durch den dritten Anschluß (12 oder 35) mindestens einer der optischen Kopplungseinrichtungen (3 oder 31) an den optischen Kanal (18) zu senden.

5. Laseranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenn sich die Laseranordnung in ihrem lichterzeugenden Zustand befindet, das ausgesandte Licht moduliert wird, um mit Hilfe eines an die Laserdiode angeschlossenen Modulators (25) ein informationstragendes Lichtsignal (P4) durch Modulieren des der ersten Laserdiode (1) zugführten Stromes (I) zu bilden.

6. Laseranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgesandte Licht durch Aktivieren der steuerbaren Kopplungseinrichtungen (2, 3; 30, 31) mit Hilfe der Steuereinrichtungen (22, 23, 26, 28; 38, 39) moduliert wird, um ein informationstragendes Signal (P5; P8) zu erzeugen, wobei die genannten Kopplungseinrichtungen die Laseranordnung zwischen ihrem lichterzeugenden Zustand und einem kein Licht erzeugenden Zustand modulieren, bei dem die optische Verbindung zwischen der ersten Laserdiode (1) und mindestens einer der reflektierenden Einrichtungen (15; 16) unterbrochen ist.