专利名称：光传输系统和发送机以及接收机的制作方法
技术领域：
本发明基于一种光传输系统和其发送机及接收机，用于传输频率编码信号。
至今尚未出版的德国专利申请19748756.4公开了一种用于光谱编码的光信号的接收机。用于编码的光信号的传输网络包括光传输线路、分光器和任选光放大器，用来传输编码的、多路传输的光信号。每个发送机具有一个编码器，其中要被传输的信号在被传送到光传输网络之前被编码。编码是以光学方式进行的，例如通过利用滤光器进行频率编码。每个希望接收特定发送机的数据的接收机必须具有一个与这个特定发送机的编码器调谐的解码器。在最简单的例子中，传输光信号的频带和阻塞光信号的频带在编码器和解码器方面都是相同的。已知的CDMA(码分多址)方法主要是适用于传输速率不是很高(＞155 MBit/s)的情况。CDMA方法适用于多点对多点网络，例如LAN。考虑在单个接收机中的分辨率，在这种方法中多达大约32个信道可以并行传输。
本发明的目的是提出一种简单的多点对多点连接系统，它使得大量信道可用并可利用简单的组件实现。
根据本发明的光传输系统具有这样的优越性，它将窄带CDMA传输和WDM(波分复用)传输相结合从而形成256个可用信道多点对多点传输。其有利之处在于，这种组合方法可以利用结构简单的发送机来实现，而对传输激光技术条件，如波长稳定性，无特殊要求。由于对传输模块没有任何特殊要求，所以有可能简易并且成本效率高地加以实现。有利之处在于，一个用于频率编码信号的光传输系统被这样建立，通过对激光二极管的注入电流进行调制产生编码，并通过对数据信号进行特殊调制，使得在接收机中简单的检测成为可能。在发送机中的专用调制和在接收机中对其的检测有利于使接收机的结构非常简单。尤其是，避免了使用实现起来昂贵并且调谐敏感的差动放大器。用于光传输系统的发送机和接收机具有很简单的结构。
在下面的叙述中结合附图详细地描述本发明的实施例。
图1描述了具有发送机和接收机的传输系统；图2描述了利用窗口技术的CDMA方法；图3描述了结合CDMA的WDM方法。
图1描述了具有发送机1，传输网络2和接收机3的示例性系统的结构。在接收机1中光源6与数据输入4和振荡器7连接。数据输入4不是直接而是经由斜坡发生器10与光源6相连。振荡器7有一个输入通到噪声发生器9和一个输入通到电流控制级8。为了产生CDMA传输所需的梳状结构，激光器的注入电流被直接调制。这种方法已经在尚未出版的DE 19822616.0中描述。激光器6的注入电流经由定义调制频率的电流控制级8和振荡器7以周期函数操作。这样，例如具有频率fmod的注入电流的正弦调制产生具有幅度和频率调制分量的叠加的梳状光谱。梳状光谱的宽度由函数f＝2×m×fmod(其中m是幅值数量级为100的调制指数)得出。理论上考虑和测量表明，如果光学梳状的各线路是模糊的，系统的容量将增大。fmod/F的行宽(line width)具有10至30的细度(finess)是最佳的。为了增大行宽，振荡器的调制信号通过噪声发生器9被模糊。这里的调制可包括振幅调制，频率调制和相位调制。总之，在发送机中存在一个光谱，它对应于由LED产生的光谱，并随后由Fabry-Perot滤波器滤波。输入到接收机的输入4的数据信号同样直接被调制到激光器的注入电流，这里斜坡发生器10产生一个对应于数据的时钟速率的注入电流，它导致一个小的频率调制并从而导致在光谱中多通带位置的偏移。频率偏移实质上小于多通带的整个频谱带宽。这里，由于偏移幅度以及通过对于数据位1和0的偏移的接通和断开，数据状态“1”和“0”不同。从而产生的根据数据的时钟速率改变其位置的频率多通带经由光学输出5被提供给传输网络2。在接收机处，经由光学输入信道16接收光数据。在接收机3中滤光器11被连接到光电二极管12。光电二极管的输出被连接到电滤波器13的输入，它又连接到微波检测器14。其输出17提供有电数据的电子低通滤波器15被连接到微波检测器14的输出。有可能并且对于分析来讲最好在光电二极管12和电滤波器13之间具有一个HF放大器。滤光器11具有一个定义的自由光谱区FSR，它对应于传输系统中发送机的调制频率fmod。滤光器11例如可以是Mach-Zehnder滤光器或Michelson滤光器。这些滤光器只传输对应于它们的自由光谱区的频率多通带。由于利用数据信号进行调制，光学多通带只稍微偏移，使得对于每个位频率为B·fmata/fmod的光电流穿过光电二极管，其中B表示数据位速率。传输系统中的其它发送机并未产生一个高频调制的光电流，因为在每种情况下它们的频率多通带与滤光器的不同。只检测到数据速率的小振幅调制。通过电子滤波器13消除了残余调制，该电滤波器可包括一个高通滤波器或低通滤波器。这里该电滤波器的下截止频率大于数据位速率的频率。结果，得到在B·fdata/fmod范围内的高频调制，它由包络曲线HF检波器解调。然后微波检波器14的信号通过一个低通滤波器被平滑。这里低通滤波器具有例如0.7.B的截止频率。在该实施例中，将数据信号调制到具有斜坡函数的多通带频率，对得到的高频信号进行简单的检波。但是也可以设想利用其它类型的调制将数据外加到激光器的注入电流上，例如正弦形式或三角函数。在这种情况下，电频谱变得更为复杂并且分析是与之适应的。这种传输系统的优点在于高能光源，通过选择激光器的调制频率设置光信道的可能性，通过调制波形定义光谱，没有对滤波器的自由波谱区域主动控制的简单光接收机，和无差动放大器的简单光学检波器。对激光二极管并无严格的要求。由于产生频率多通带，中央波长并不是很重要的。在下面列出用于上述传输系统实施例中的数据N＝16(发送机/接收机的数目)B＝20Mbit/sfmod＝160MHzf＝40GHzfdata＝对于“1”为800MHz；对于“0”为0MHz。
这个传输系统尤其适用于每个发送机至多20Mbit/s的低位速率应用。在多点对多点网络，例如LAN中应用尤其简单，因为这里TDMA布置不可能，而且WDMA布置太昂贵。除了价格低廉，在两个用户之间通信信道的无问题改变尤其有利。发送机必须调谐其调制频率到目标接收机的固定滤光器的自由频谱区域。使用振荡器7同样可能。为了增加发送机的频谱带宽，也有可能使用其它电振荡器，它以调制频率fmod的整数倍操作。如果调制频率的大小在激光的张驰频率的数量级，带宽可成数量级地增长。这样，带宽达到200GHz是可能的。具有16个信道，每个信道20Mbit/s的传输系统可以这样的带宽实现。
这样的传输系统可与WDM(波分复用)技术相结合来实质上增加信道数目。为此，如图2所示，波长ё的光波带宽度被分成单独的WDM窗口18。这里窗口的光波带宽例如为4nm。多达16个信道的窄带CDMA方法设置在一个WDM窗口18之内。这样有可能以64nm的带宽操作256个信道。在每个WDM窗口之内有可能进行简单的光多路分解。另外，可以简单地选择用于发送机的激光，因为只有16个不同的中央波长需要定义。如果激光的波长大约在特定窗口的中央，则激光已经适用于这样的系统。在这样的系统中不需要温度控制，因为假设中央波长保留在相关窗口之内，中央波长并不重要。
图3示出了一个组合WDM-CDMA传输路径的多路分解方法。在接收机3中，在多路分解器21中光学CDMA分析之前首先解码WDM窗口，这样输入信号16首先在WDM多路分解器中去组合，然后通过光学CDMA多路分解器21，并可得到作为单个信道22的信号。图3示出另一个实施例，其中单独WDM窗口并不都具有相同的光学CDMA子编码。在这个例子中用于256个发送机的光编码具有不同配置并分布在不同WDM窗口之间。对于这个实施例输入信号只需要通过一个光CDMA多路分解器21。则在输出端可得到信道1至256。
所提出的WDM方法和CDMA方法的组合也可以应用于不对应于上述实施例的上述CDMA方法。这是一个简单的系统结构，尤其是在接入级上，允许一个多达256个信道的成本经济的多点对多点的解决方案。
权利要求
1.一种包括发送机(1)和接收机(3)的光传输系统，其特征在于CDMA(码分多址)传输与WDM(波分复用)传输相结合，其中在一个WDM窗口中传输N个光编码信道。
2.如权利要求1所述的光传输系统，其特征在于在接收机处提供至少一个用于CDMA信号和/或WDM信号的多路分解器(20，21)。
3.一种用于传输频率编码信号的光传输系统，其中至少一个发送机通过激光二极管的注入电流的调制fmod产生f内的多个离散等距频率线路，并且至少一个接收机可以被调谐到单个发送机的等距频率线路，其特征在于位速率为B的数据信号以大于激光的f的频率偏移fdata调制，在接收机可检测信号B·fdata/fmod。
4.一种用于传输频率编码信号的发送机(1)，包括用于电数据信号的数据输入(16)，激光器(6)和用于光信号的输出，其特征在于激光器的注入电流至少以一个振荡器(8)的周期波形fmod操作，并且数据(16)通过在中央频率的一个小的fmod附加改变被调制到它上面。
5.如权利要求4的发送机，其特征在于激光器注入电流具有噪声信号附加操作。
6.如权利要求4的发送机，其特征在于通过产生用于激光器的注入电流的斜坡而实现数据调制。
7.如权利要求4的发送机(1)，其特征在于通过以fmod的整数倍对注入电流的另外附加调制来增加带宽。
8.一种用于接收频谱编码的光信号的接收机(3)，包括一个滤光器，它的自由频谱区域对应于发送机的频率线路的频率间隔，其特征在于应用到光电二极管的信号B·fdata/fmod产生对于数据状态1/0的不同频率，并且这些频率可以在微波检波器中被分析。
9.如权利要求8所述的接收机，其特征在于通过光电二极管下游的高通滤波器或带通滤波器选择数据调制，并且通过包络曲线检波器，HF调制在低通滤波器中以电信号的形式被平滑。
全文摘要
一种具有发送机和接收机的光传输系统,其中窄带CDMA传输与WDM传输相结合,以提供一个多达256个信道的点对点连接。
文档编号H04J14/06GK1275004SQ0010199
公开日2000年11月29日 申请日期2000年2月4日 优先权日1999年2月6日
发明者托马斯·法伊弗 申请人:阿尔卡塔尔公司