專利名稱:采用頻分復(fù)用的本地網(wǎng)絡(luò)用的光纖通信的制作方法
本發(fā)明涉及光纖通信，特別是應(yīng)用頻分復(fù)用的本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)用的光纖通信。
在集成的本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)中，光纖系統(tǒng)尚未成功地提供多通道數(shù)字、聲頻、寬帶視頻和傳真?zhèn)鬏敗１景l(fā)明提供應(yīng)用光纖的集成LAN網(wǎng)絡(luò)。
使用數(shù)字技術(shù)傳輸視頻信號需要很大的帶寬。傳統(tǒng)光纖系統(tǒng)由于非線性失真而有帶寬限制，所以在這些用途方面能隨時達(dá)到飽和。再者，傳統(tǒng)的同軸電纜系統(tǒng)也沒有所需的帶寬?，F(xiàn)有光纖LAN使用時分復(fù)用(TDM)以獲得多通道數(shù)字運(yùn)算。這樣的系統(tǒng)在同時傳輸模擬和數(shù)字信息時，尤其在進(jìn)行實時寬帶模擬信號傳輸時缺少靈活性。
在光纖通信(OFC)中，傳統(tǒng)的頻分復(fù)用(FDM)使用一個直接由多路傳輸射頻(RF)信號進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的半相干光源。利用直接檢測法再現(xiàn)RF信號。用標(biāo)準(zhǔn)的RF技術(shù)對這些達(dá)到幾百兆赫的RF信號進(jìn)行解調(diào)。該系統(tǒng)已被廣泛用于通常長達(dá)十公里的多通道視頻傳輸。由于嚴(yán)重的互調(diào)，故一般用FM調(diào)制RF通道來補(bǔ)充這樣一個系統(tǒng)。這就增加了該系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，降低了它的可靠性。
人們認(rèn)識到，對相干光纖通信(OFC)來說，有可能利用光調(diào)技術(shù)，該技術(shù)允許邊帶之一或戴波得到抑制，以提供彌散補(bǔ)償。這樣的技術(shù)包括模擬傳輸?shù)臅r域全息調(diào)制(TDHM)和用于數(shù)字傳輸?shù)碾p束調(diào)制(DBM)，參見1983年馬丁奈斯，尼奇霍夫(Martinus Nijhoff)出版社出版，1983年6月20-23日在中華人民共和國桂林召開的光波導(dǎo)科學(xué)國際討論會會議錄論文“相干光纖通信(OFC)中彌散補(bǔ)償?shù)目赡苄院捅匾浴?，該論文的作者是查理山?C.S.lh)。
以查理山英的名義在1980年7月1日公布的美國專利4210803中，也揭示了兩個或多個實際上是單色光束的光纖通信的應(yīng)用，這些單色光束的頻率被鎖定到預(yù)先選定的程度，而預(yù)選程度又取決于有待實現(xiàn)的傳輸作業(yè)，其中一個光束作為載波或基準(zhǔn)得到保留，而其他光束則作為信息光束而得保留，有待傳輸?shù)膫€別電信號正是借助這些信息光束得到調(diào)制，而這件技術(shù)的應(yīng)用正是利用了集成光學(xué)技術(shù)。
本發(fā)明的一個目的就是提供具有多通道數(shù)字和寬帶視頻能力的光纖通信本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)。
本發(fā)明的另一個目的就是為集成的本地網(wǎng)絡(luò)LAN提供多通道數(shù)字聲頻、寬帶視頻和傳真?zhèn)鬏敗?br>本發(fā)明的另一個目的就是提供一個能同時傳輸聲頻，視頻和數(shù)字信息的光纖通信本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)。
本發(fā)明還有個目的就是提供一個能用于雙向傳輸模或廣播傳輸模的光纖通信本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)。
本發(fā)明還有一個目的就是提供一個在保持處理大量信息能力的同時以相當(dāng)?shù)偷谋忍芈使ぷ鞯墓饫w通信本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)。
本發(fā)明還有一個目的就是提供一個能與現(xiàn)有電纜本地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一起工作的光纖通信本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)。
本發(fā)明還有一個目的就是提供一個能在普通的計算機(jī)終端上保持圖像顯示的光纖通信本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)。
本發(fā)明還有一個目的就是提供一個光纖通信本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)，其接收端的多路輸出選擇完全是以電子方式進(jìn)行的，因此性能可靠，結(jié)構(gòu)緊湊。
本發(fā)明還有一個目的就是提供一個能夠提供非常高效的帶寬距離積(BDP)的光纖通信本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)。
本發(fā)明還有一個目的就是提供一個具有減少了的激布里淵散射(SBS)閾值的光纖通信本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)。
本發(fā)明還有一個目的就是提供一個能夠與傳統(tǒng)的波分復(fù)用系統(tǒng)兼客，進(jìn)而擴(kuò)大其信息帶寬的光纖通信本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)。
本發(fā)明還有一個目的就是提供一個簡單易行、成本低廉的光纖通信本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)。
簡言之，根據(jù)本發(fā)明，揭示了一個通過頻分復(fù)用為本地網(wǎng)絡(luò)光纖通信提供多通道傳輸數(shù)字和寬帶視頻信息的方法及其有關(guān)系統(tǒng)，其步驟包括產(chǎn)生多元性的間距緊密的光載波對以及在彼此間具有預(yù)定的間隔頻率的每個光載波對內(nèi)產(chǎn)生光載波。多元性光載波對的每個光載波對是分配給預(yù)定的頻率槽隙的，并與多元性光載波對進(jìn)行光學(xué)組合，以提供多路傳輸?shù)墓廨敵霾?。有利的是，除直接檢測法外，可以通過光電子外差檢測法或非相干光外差檢測法來檢測光載波對的多元性，以便以電子方式再現(xiàn)光載波對。
本發(fā)明的其他目的，方面和優(yōu)點顯而易見的，這可以從與圖一并加以考慮的下述詳細(xì)說明中看出。
圖1是本發(fā)明產(chǎn)生光載波對的雙束調(diào)制器(BDM)方案的示意圖。
圖2是本發(fā)明產(chǎn)生光載波對的可變方案的注頻鎖定激光調(diào)制器的示意圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明繪制的光戴波對分配給預(yù)定的頻率槽隙的圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明繪制的頻分復(fù)用發(fā)射機(jī)的單片式器件的示意圖。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明繪制的頻分復(fù)用發(fā)射機(jī)的混合式單片器件的示意圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明繪制的頻分復(fù)用接收機(jī)的局部示意圖中的頂視圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明繪制的另一方案的頻分復(fù)用接收機(jī)的局部示意圖的頂視圖。
圖8是對圖3中不同通道頻率分配的駐波譜的圖解。
圖9是與圖6和圖7中圖示的頻分復(fù)用接收機(jī)一起使用的第二(電子)外差檢測系統(tǒng)的詳細(xì)示意圖。
參見圖1，雙束調(diào)制器一般由[20]表示。激光二極管[22]經(jīng)脈沖調(diào)制或模擬調(diào)制，以產(chǎn)生一光束。透鏡[24]平行校正來自激光二極管[22]的激光束輸出并引導(dǎo)激光束通過波前校正鏡片(WCO)[26]。來自波前校正鏡片[26]的輸出加到駐波聲光調(diào)制器(SWAOM)[28]。駐波聲光調(diào)制器(SWAOM)[28]同步地使輸入激光束的頻率上下移動，以產(chǎn)生一個光載波對。駐波聲光調(diào)制器(SWAOM)[28]以激光束的副載波頻率的一半頻率作驅(qū)動，所以上移及下移使載波對相對于激光束的頻率來說，有fo+0.5fs和fo-0.5fs的頻率，其中fs是副載波，fo是激光頻率。因此，光載波對的頻率差確定副載波頻率。由此產(chǎn)生的輸出光束的強(qiáng)度以駐波聲光調(diào)制器(SWAOM)的激勵頻率的二倍進(jìn)行調(diào)制。信息是通過調(diào)制施加到激光二極管[22]上的注入電流而直接調(diào)制在激光束上。如果需要一個大的信噪比(SNR)，F(xiàn)M調(diào)制信號能用來調(diào)制激光二極管[22]。但是，原有的光載波頻率是被駐波聲光調(diào)制器(SWAOM)[28]抑制的。駐波聲光調(diào)制器(SWAOM)[28]產(chǎn)生的副載波約為5千兆赫。這些頻率足以用于所有的本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)。為了傳輸光載波對到備有光檢測器[36]的接收機(jī)[34]上，諸如星形耦合器[30]的光纖耦合器把光載波對耦合到單模光纖[32]上。
參見圖2，注入鎖定激光調(diào)制器一般由[40]表示。調(diào)制器[40]用于頻率超過5千兆赫的副載波。調(diào)制器[40]基本上是麥奇-捷海特(Mach-Zehnder)型調(diào)制器，裝有一只行波聲光調(diào)制器(TWAOM)[42]和二只注入鎖定激光二極管[44]和[46]。來自激光二極管[48]的輸出的第一部分由透鏡[50]平行校正到反光鏡[52]上，反光鏡[52]反向光束到聚焦鏡[54]上，聚焦鏡[54]把光束聚焦到注入鎖定激光二極管[44]上。注入鎖定激光二極管[44]在線[56]上接收一調(diào)制信號輸入。來自注入鎖定激光二極管[44]的輸出施加到準(zhǔn)直透鏡[58]，準(zhǔn)直透鏡[58]將其引到波前校直鏡[60]，然后引到射束分裂器[62]。
來自激光二極管[48]的輸出的第二部分施加到透鏡[64]，透鏡[64]平行校正光，使其成束并將其引到行波聲光調(diào)制器(TWAOM)[42]，該行波聲光調(diào)制器[42]以極高的頻率激勵，所以它能插入高達(dá)數(shù)十千兆赫的副載波，行波聲光調(diào)制器[42]的輸出被反光鏡[66]反向到聚焦鏡[68]，聚焦鏡[68]把輸出施加到注入鎖定激光二極管[46]。注入鎖定激光二極管[46]接收線[70]上的調(diào)制信號輸入。來自注入鎖定激光二極管[46]的輸出被施加到準(zhǔn)直透鏡[72]，并通過波前校直鏡[74]射到反光鏡[76]上，再反向到光束分裂器[62]。來自光束分裂器[62]的輸出施加到光纖耦合器(鏡)[78]上，光纖耦合器[78]把光波耦合到單模光纖[80]上。再傳輸?shù)浇邮諜C(jī)[82]。
在圖1和圖2所示的方案之中，信息直接調(diào)制到激光束上，高頻率的副載波是另外產(chǎn)生的。因此，高頻率的副載波的使用不受激光二極管的頻率響應(yīng)的限止。所產(chǎn)生的光載波對的頻率區(qū)間由駐波聲光調(diào)制器[28]或行波聲光調(diào)制器[42]的頻率決定。
參見圖3，在[88]圖表明六個光載波對，分別表示為[90]、[92]、[94]、[96]、[98]和[100]。六個光載波對中的每一對根據(jù)激光二極管和駐波聲光調(diào)制器[28]或行波聲光調(diào)制器[42]的頻率或波長嵌入預(yù)先指定的頻率或波長槽隙內(nèi)。光載波對的精確的頻率和波長的位置是沒有意義的，只要它們保持在它們指定的頻率槽隙之內(nèi)。在圖3內(nèi)用[102]表示的波長λγ是參照波長，定為零。
如果鄰近的光載波對之間的間隔被適當(dāng)?shù)乜刂?，那么光載波對的頻譜能和1985.4.8申請的申請?zhí)枮镹O720658的所描述的頻譜吻合，申請題目是“頻分復(fù)用相干光纖通信”作者與本發(fā)明的申請人是同一個人，并轉(zhuǎn)讓給同一受讓人。最好是，鄰近的光載波對之間的頻率區(qū)間范圍約為30兆赫到3千兆赫。
參見圖4，[110]表示依照本發(fā)明的光電子集成電路(OEIC)的FM發(fā)射機(jī)的單片式器件。形成集成電路片[123]一部分的六個半導(dǎo)體激光器[112]到[122]用來產(chǎn)生輸出光束。從[112]到[122]的每一激光器有一對表面聲波變換器(SAW)相互聯(lián)接，并設(shè)置在激光器輸出的鄰近，以產(chǎn)生駐波表面聲波變換器(SWSAW)的效果。(單片式表面聲波變換器SAW和AOM在單個的光組成系統(tǒng)中的使用是相同的)。表面聲波變換器對分別畫于[124]，[126]，[128]，[130]，[132]和[134]，激光器[112]到[122]的每一個輸出由表面聲波對轉(zhuǎn)換成光載波對，直接通過彎曲狀波導(dǎo)管分別與每一個指定的激光器[136]，[138]，[140]，[142]，[144]和[146]聯(lián)結(jié)。像星形耦合器[148]那樣的光組合器與波導(dǎo)管[136]，[138]，[140]，[142]，[144]和[146]的輸出對準(zhǔn)，結(jié)合上述而成為多路傳輸光輸出束。該多路傳輸光輸出束被光學(xué)耦合到光放大器截片[150]，諸如激光放大器或單個喇曼(Raman)纖維放大器，為了光載波對的傳輸它們進(jìn)一步被耦合到單模光纖(未示出)。每一個激光器隨著以六個不同頻率運(yùn)行的駐波表面聲波變換器獨立運(yùn)行。
然而，圖4所示的單片式器件中，所有的半導(dǎo)體激光器[112-122]是制造在單一的集成電路片或基片[123]上，它們可能是Ga A IAs。因此，必須防止它們相隔太近而引起光譜的重疊。為避免這種可能性，圖5[160]畫出根據(jù)本發(fā)明的頻分復(fù)用發(fā)射機(jī)的混合器件。圖5所示的器件除了激光器[162]，[164]，[164]是分別地裝在基片[167]上之外，其他和圖4所示的器件是很相同的。因此，激光器LR1到LRn很容易預(yù)先檢驗，以保證它們的頻率不重疊。
激光器LR1到LRn的每一個輸出被它們各自的標(biāo)為DBM＃1，DBM＃2到DBM＃n雙束調(diào)制單元內(nèi)相應(yīng)的駐波表面聲波變換器轉(zhuǎn)換，然后施加到星形耦合器[174]，由光放大器[176]進(jìn)行光學(xué)放大。光放大器[176]的輸出由光載波對傳輸，被光耦合到單模光纖[178]。
參見圖6，[258]是光電子(OE)外差接收機(jī)的圖示。從光纖[178]輸入的光載波對由透鏡[252]聚焦到雪崩光電檢測器[254]。一個負(fù)直流偏壓(V-)被施加到雪崩光電測器[254]上，來自本機(jī)振蕩器[256]的高頻電壓信號被疊加到雪崩光電檢測器[254]的直流偏壓上。因雪崩光電檢測器[254]的雪崩增益是非線性的，在輸入光載波對和來自本機(jī)振蕩器[256]的電壓信號之間產(chǎn)生一個拍頻。諧振的傳輸線[202]被用作雪崩光電檢測器[254]的負(fù)載，從而產(chǎn)生一個理想的光載波對頻率或通道的駐波圖案。這些頻率能夠被圖6所示的去耦電容器[204]到[212]從傳輸線[202]上去耦。有利的是，諧振傳輸線[202]事實上為雪崩光電檢測器[254]中空的電容。為了低頻操作，即低于1千兆赫，諧振傳輸線[202]可以任意的用串聯(lián)聯(lián)接的并聯(lián)諧振電路替代。此外，因為副載波產(chǎn)生于外部，沒有被激光器直接調(diào)制，容易產(chǎn)生頻率非常高(10千兆赫)的副載波。在這方面，圖7所示的光電子外差接收機(jī)優(yōu)于圖6所示的直接檢測方法，特別是在更高的頻率。
雪崩光電檢測器的轉(zhuǎn)換增益可通過計算電流增益來估算，電流增益由經(jīng)驗公式得出M＝1/[1-(V/Vb)n]其中Vb是擊穿電壓，V是有效的結(jié)電壓。取值為2.5～7的參數(shù)n取決于使用的材料。當(dāng)交流的本機(jī)振蕩器電壓被疊加到直流偏壓上時，該偏壓在本機(jī)振蕩器頻率下有一個交流分量。因為V，故使M隨本機(jī)振蕩器周期性變化，在本機(jī)振蕩器諧波中M能展開成傅里葉級數(shù)?；绢l率的系數(shù)與轉(zhuǎn)換增益有關(guān)。轉(zhuǎn)變增益等于基本頻率系數(shù)的一半。最大值有可能達(dá)到直流雪崩增益的17%，因為雪崩光電檢測能有高達(dá)10000的增益，所以轉(zhuǎn)換增益有可能為1700。
參見圖7，[280]表示另一個與本發(fā)明一起使用的外差接收機(jī)。光載波對沿著諸如[178]這樣的單模光纖傳輸。輸入光束由透鏡[282]平行校正，并施加到光束分裂器[284]。光本機(jī)振蕩器[286]產(chǎn)生一個參照光載波對，該載波對由光束分裂器[284]上的透鏡[288]進(jìn)行平行校正。來自光束分裂器[284]的輸出光束由透鏡[290]聚焦，并施加到雪崩光電檢測器[292]上。因為來自本機(jī)振蕩器[286]的參照光載波對的信號比輸入光載波對的信號強(qiáng)得多，該雪崩光電檢測器[292]被激勵到它的非線性范圍內(nèi)，在輸入光載波對信號和參照光載波對信號之間產(chǎn)生拍頻。如圖6和圖7所示，[202]表示諧振傳輸線，用作雪崩光電檢測器[292]的負(fù)載。該諧振傳輸線[202]為光載波對提供駐波圖案。
參見圖8，對應(yīng)于不同的光載波對頻率槽隙的駐波圖案圖示于圖解[300]。1千兆赫光載波對的駐波圖案由[302]表示;3千兆赫光載波對的駐波圖案由[304]表示;7千兆赫光載波對的駐波圖案由[306]表示;9千兆赫光載波對的駐波圖案由[308]表示;11千兆赫光載波對的駐波圖案由[310]表示;13千兆赫光載波對的駐波圖案由[312]表示。許多對應(yīng)于這些駐波的最大振幅的波節(jié)被聯(lián)接到圖6和圖7所示的耦合電容器[204]到[212]。虛線指出波節(jié)的位置，在這些位置被分別聯(lián)接到1和3千兆赫，13千兆赫，11千兆赫，9千兆赫和7千兆赫的載頻槽隙，分別用[314]，[316]，[318]，[320]和[322]表示。這些不同的載頻選擇性地耦合于波節(jié)[324]，[326]，[328]，[330]和[332]處，在這些波節(jié)處，各駐波的振幅最大。這些獨立的或去耦的載頻可按要求，用電子方式進(jìn)一步進(jìn)行二次外差檢測和放大。
因為對應(yīng)于每一頻率的耦合電容器[204]-[212]已經(jīng)校正，所以諧振帶狀線[202]在不同的頻率被適當(dāng)加載，每一個頻率的Q值接近擇性和信息帶寬的最佳值。使用傳輸線或諧振帶狀線[202]作為光電檢測器[254]或[292]的負(fù)載是有利的，能使這些光電檢測器的電容用調(diào)整電感(未示出)或用調(diào)節(jié)諧振帶狀線[202]的長度或二者兼用來平衡。
參見圖9，二次(電子)外差檢測接收機(jī)詳圖由[350]表示，一般圖6和圖7中已編號的元件保留它們的同樣數(shù)字編號。從傳輸或諧振帶狀線[202]上將六個光載頻或波道去耦，對1和3千兆赫波道使用低通濾波器[352]，對13千兆赫，11千兆赫，9千兆赫和7千兆赫波道分別采用帶通濾波器[354]，[356]，[358]和[360]。
低通濾波器[352]被耦合到諧振四分之一波帶狀線[362]和2千兆赫微波接收機(jī)[364]，微波接收機(jī)[364]以另一帶狀線[366]接收它的本機(jī)振蕩器輸入。從輸出線[368]得到一個適當(dāng)?shù)腎F輸出。帶狀線[362]用可調(diào)電容器[370]和另一條諧振四分之一波帶狀線[372]耦合，帶狀線[372]是被耦合到3千兆赫微波接收機(jī)[374]，微波接收機(jī)[374]沿帶狀線[376]接收其本機(jī)振蕩器輸入。從輸出線[378]得到IF輸出(通常和1千兆赫波道一樣)。
帶通濾波器[354]是耦合到諧振四分之一波帶狀線[380]，其另一端電耦合到13千兆赫的微波接收機(jī)[382]。微波接收機(jī)[382]接收來自帶狀線[383]的本機(jī)振蕩輸入，在輸出線[384]上提供一個IF輸出。同樣，帶通濾波器[356]，[358]和[360]分別被耦合到四分之一波諧振帶狀線[386]、[388]和[390]，[386]、[388]、[390]分別電耦合到微波接收機(jī)[392]，[394]和[396]，它們是分別調(diào)諧接收11千兆赫，9千兆赫和7千兆赫的。微波接收機(jī)[392]，[394]和[396]分別從帶狀線[398]，[400]和[402]上接收它們的本機(jī)振蕩器輸入并且分別在輸出線[404]，[406]和[408]上提供IF輸出。
為了根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生隨機(jī)間隔的光載波對，圖1所示這類雙束型調(diào)制器[20]可適用于5千兆赫的頻率，圖2所示的這類注入鎖定激光型調(diào)制器[40]可適用于更高的頻率。在圖1，激光二極管[22]的光輸出由駐波聲光調(diào)制器(SWAOM)[28]進(jìn)行調(diào)制，以便為光載波對提供所需的副載波。光載波對的副載波為了傳輸而被光耦合到單模光纖[32]并由接收機(jī)[34]檢測。駐波聲光調(diào)制器(SWAOM)[28]同步地上移和下移輸入激光束，所以產(chǎn)生的輸出光束的強(qiáng)度以駐波聲光調(diào)制器(SWAOM)[28]的激勵頻率的二倍進(jìn)行調(diào)制。數(shù)字和模擬信息是通過調(diào)制施加到激光二極管[22]上的注入電流直接在激光束上調(diào)制，而原來的光載波則被抑制。
如圖2所示，為了插入高達(dá)幾十千兆赫的副載波，行波聲光調(diào)制器(TWAOM)[42]是與二個注入鎖定激光器一起使用的。再者，直接將信息調(diào)制到因調(diào)制信號輸入[56]和[70]而產(chǎn)生的激光束上。高頻率的副載波是由行波聲光調(diào)制器(TWAOM)[42]獨立產(chǎn)生的。來自激光二極管[44]和[46]的輸出被施加到光束分裂器[62]上，并由光耦合器[78]聚焦以便通過單模光纖[80]傳輸?shù)浇邮諜C(jī)[82]。
采用圖1和圖2所述的調(diào)制系統(tǒng)，就可產(chǎn)生隨機(jī)光載波對。這些光載波對根據(jù)激光二極管的頻率以及駐波聲光調(diào)制器[28]或行波聲光調(diào)制器[42]的頻率位于預(yù)定的頻率或波長槽隙內(nèi)。只要它們不漂移出預(yù)定的頻率或波長槽隙，它們的精確位置是無關(guān)重要的。因此，激光二極管的頻率應(yīng)隔得足移遠(yuǎn)，以預(yù)防光譜重疊。在1微米波長的紅外區(qū)內(nèi)，1毫微米差表示相鄰的光載波對之間有300千兆赫的間隔，這是足夠的。最好是，相鄰的載波對之間的頻率區(qū)間大約從30千兆赫到3千兆赫。典型的光載波對槽隙分配見圖3。
圖4表示使用不同頻率的表面聲波變換器對的單片式器件所供的駐波效應(yīng)與使用帶有離散元件的駐波聲光調(diào)制器[28]所得到的效應(yīng)是相同的。激光器[112]-[122]的輸出被組合在星形耦合器[148]內(nèi)，并由光放大器[150]放大，即在施加到單模光纖[178]之前有近似10毫微米的帶寬。
圖5表示使用離散和單一元件的混合器件。激光器[162]，[164]和[166]分別安裝在基片[160]上，以允許進(jìn)行預(yù)試驗，確保它們的頻率有足夠的間隔，以防止光譜重疊。
參見圖6，此處所示的光電子(OE)外差檢測系統(tǒng)[258]，因使用一個帶有高頻電壓輸出的電子本機(jī)振蕩器[256]的雪崩光電檢測器[254]，而省略了所需的多個本機(jī)振蕩器。由于高頻偏移電壓的存在，雪崩增益的非線性在本機(jī)振蕩器[256]的輸出和附加在光電檢器[254]上的輸入光載波對之間產(chǎn)生一個拍頻。沿著諧振帶狀線[202]被提供了以光載波對的駐波圖案形式出現(xiàn)的微波頻譜。
在圖7，使用的光電檢測器[292]具有與光的強(qiáng)度呈非線性的增益或轉(zhuǎn)換效益。輸入的光載波對(信號)是與來自光本機(jī)振蕩器[286]的本機(jī)振蕩器載波對相組合的。光載波對驅(qū)使光電檢測器作出非線性響應(yīng)，以便在光載波對(每個都在副載波上)和本機(jī)光載波對(也在副載波上)之間產(chǎn)生拍頻。使用四分之一波帶狀線[202]得到的駐波圖案示于圖8。在波節(jié)[324]，[326]，[328]，[330]和[332]上可再現(xiàn)各自的頻道。該處的駐波振幅最大。這些波節(jié)對應(yīng)于耦合電容器[204]，[206]，[208]，[210]和[212]的位置，如圖6，7和9所示。
最后，按照圖9所示的接收機(jī)[350]能完成二次或電子外差檢測?？烧{(diào)耦合電容器[204]-[212]被分別耦合到低通濾波器[352]，以濾出1千兆赫和3千兆赫的頻道，以及耦合到帶通濾波器[354]-[360]，以濾出7千兆赫，9千兆赫，11千兆赫和13千兆赫的頻道。附加的四分之一波諧振傳輸線[362]，[372]，[380]和[386]-[390]分別使濾波器耦合于微波接收機(jī)[364]，[374]，[382]，[392]，[394]和[396]。此外，使低通濾波器[352]耦合于接收機(jī)[364]的諧振帶狀線[362]是由可調(diào)耦合電容器[370]耦合到另一條與接收機(jī)[374]電性耦合帶狀線[372]。通到微波接收機(jī)[364]，[374]，[382]，[392]，[394]和[396]的本機(jī)振蕩器輸入是通過諧振帶狀線[366]，[376]，[383]和[398]到[402]而被接收并耦合到那里。以六個電性IF頻率形式出現(xiàn)的輸出沿著輸出線[368]，[378]，[384]和[404]-[408]而被接收。
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)提供了一個新型和經(jīng)濟(jì)的頻分復(fù)用(FDM)系統(tǒng)，從中可以同時傳送寬帶模擬和數(shù)字信息。采用本發(fā)明的本地網(wǎng)絡(luò)(LAM)能以相當(dāng)?shù)偷谋忍芈蔬M(jìn)行工作，并可通過選用許多有效通道而仍然處理大量的通信量。此外，推薦的頻分復(fù)用(FDM)系統(tǒng)可以制得與現(xiàn)有的本地網(wǎng)絡(luò)電纜系統(tǒng)相兼容，所以許多本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)可有效地工作，可同時處大量的通信量。有利的是，本發(fā)明能用在普通計算機(jī)終端，以提供圖象顯示。由于光通道能彼此互相獨立地使用，一個通道用作計算機(jī)主機(jī)和終端之間的數(shù)字信息交換，另一個通道用于寬帶模擬傳輸。因為圖象終端既復(fù)雜又昂貴，所以不適合于偶然的使用。然而，使用本發(fā)明的頻分復(fù)用(ADM)系統(tǒng)，數(shù)字指令可以在一個與某一光載波對上對應(yīng)的通道上送到計算機(jī)主機(jī)，以產(chǎn)生圖象。從計算機(jī)主機(jī)產(chǎn)生的需要大的信息帶寬的視頻信號，可以在對應(yīng)于另一個光載波對的寬帶通道上送回終端。由此可見，本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)不用圖象終端就可對所有用戶提供圖象功能。目前，這樣的研究還不能與傳統(tǒng)的電纜系統(tǒng)一起經(jīng)濟(jì)地付諸實施。
本技術(shù)領(lǐng)域：
中這些熟練人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明中可以創(chuàng)造各種改進(jìn)措施。例如，可對每一個光載波對提供一個基準(zhǔn)波。然而，如果在基準(zhǔn)波的形式中包含副載波，則基準(zhǔn)波必須與來自激光二極管信息光束一起被輸送出去。因為激光二極管頻率響應(yīng)有限，故帶載波的激光的直接調(diào)制目前不適于高載波頻率。這樣的改進(jìn)應(yīng)該屬于說明書所述及權(quán)利要求
所規(guī)定的本發(fā)明的精神及范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.通過頻分復(fù)用，為本地網(wǎng)絡(luò)的光纖通信提供多通道傳輸數(shù)字和寬帶視頻信息的方法，其步驟包括產(chǎn)生多元性的間隔緊密的光載波對以及在彼此之間具有預(yù)定的間隔頻率的每個光載波對內(nèi)產(chǎn)生光載波，把多元性光載波對的每個載波對分配給預(yù)定的頻率槽隙，與多元性光載波對進(jìn)行光學(xué)組合，以提供多路傳輸?shù)墓廨敵霾ā?br>2.如權(quán)利要求
1敘述的方法，其中在每個光載波對中的二個光載波之間的波長間隙在幾分之一毫微米到近似于1毫微米的范圍內(nèi)變化。
3.如權(quán)利要求
1敘述的方法，其中因為分配了頻率槽隙，所以鄰近的光載波對之間的間隔的數(shù)值至少約為1到2毫微米。
4.如權(quán)利要求
1敘述的方法，其中多元性光載波對中的每個光載波對都是與另一個無關(guān)而產(chǎn)生的。
5.如權(quán)利要求
1敘述的方法，其中在每個光載波對中的二個光載波之間的間隔頻率對每個光載波對來說是不同的。
6.如權(quán)利要求
1敘述的方法，其中在稍微不同的頻率下操作多路傳輸激光器，以完成分配步驟，從而避免光譜重疊。
7.如權(quán)利要求
6敘述的方法，其中產(chǎn)生光載波對的步驟是由在不同頻率下操作的多路駐波表面聲波變換器來完成的，設(shè)置這些變換器是為了使來自發(fā)射激光器的輸出激光束偏移，從而提供多元性光載波對。
8.如權(quán)利要求
1敘述的方法，包括的步驟有光學(xué)放大復(fù)用的光輸出波。
9.如權(quán)利要求
1敘述的方法，其中為了進(jìn)行同步數(shù)字信息傳輸，使用光載波對。
10.如權(quán)利要求
1敘述的方法，其中為了進(jìn)行同步模擬信息傳輸，使用光載波對。
11.如權(quán)利要求
1敘述的方法，其中為了進(jìn)行同步數(shù)字和模擬信息傳輸，使用光載波對。
12.如權(quán)利要求
1敘述的方法，包括步驟有光電子外差檢測光載波對的頻率。
13.如權(quán)利要求
12敘述的方法，其中光電外差檢測步驟包括疊加高頻電壓到雪崩光電二極管的直流偏壓上，以便在多元性光載波對和高頻電壓之間提供拍頻。
14.如權(quán)利要求
12敘述的方法，其中光電子外差檢測步驟包括產(chǎn)生一個本機(jī)光載波對;使輸入光載波對與本機(jī)光載波對組合，以便在輸入光載波對和本機(jī)光載波對之間產(chǎn)生拍頻。
15.通過頻分復(fù)用為本地網(wǎng)絡(luò)的光纖通信提供多通道傳輸數(shù)字和寬帶視頻信息的方法，其步驟包括獨立地產(chǎn)生多元性間隔距離緊密的光載波對以及在相互間具有預(yù)定間隔波長為幾分之一毫微米到近似1毫微米的每個光載波對內(nèi)產(chǎn)生光載波，對每個光載波對來說，每個光載波對中的二個光載波之間的波長間隔是不同的;把每個多元性光載波對分配給預(yù)定的頻率槽隙;對多元性光載波對進(jìn)行光學(xué)組合，以提供復(fù)用輸出波;產(chǎn)生光載波對的步驟是由在不同頻率操作的多路駐波表面聲波變換器(SWSAW)完成的，設(shè)置這些變換器是為了使來自發(fā)射激光器的輸出激光束偏移，以提供多元性光載波對。
16.如權(quán)利要求
15敘述的方法，包括的步驟為光電子外差檢測光載波對的頻率。
17.如權(quán)利要求
16敘述的方法，其中光電子外差檢測步驟包括把高頻電壓加到雪崩光電二極管的直流偏壓上，以便在多元性光載波對和高頻電壓之間提供拍頻。
18.如權(quán)利要求
16敘述的方法，其中光電子外差檢測步驟包括產(chǎn)生一個本機(jī)光載波對;使輸入光載波對和本機(jī)光載波對組合，以便在輸入光載波對和本機(jī)光載波對之間產(chǎn)生拍頻。
19.適合于光纖本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)進(jìn)行多通道傳輸數(shù)字和寬帶視頻信息的頻分復(fù)用系統(tǒng)，包括用來發(fā)生多元性間距緊密的光載波對以及在彼此之間具有預(yù)定的間隔頻率的每個光載波對內(nèi)產(chǎn)生光載波的發(fā)生裝置，用來把多元光載波對的每個光載波對分配給預(yù)定的頻率槽隙的分配裝置，用來對多元性光載波對進(jìn)行光學(xué)組合，以便提供多路傳輸?shù)墓廨敵霾ǖ墓鈱W(xué)組合裝置。
20.如權(quán)利要求
19敘述的系統(tǒng)，其中所述的發(fā)生裝置可在每個光載波對中的二個光載波之間提供幾分之一毫微米到近似1毫微米的波長間隔。
21.如權(quán)利要求
19敘述的系統(tǒng)，其中所述的分配裝置的頻率槽隙可在鄰近的光載波對之間提供數(shù)值至少約為1到2毫微米的間隔。
22.如權(quán)利要求
19敘述的系統(tǒng)，其中所述的發(fā)生裝置包括用來在每個光載波對內(nèi)的二個光載波之間提供不同的間隔頻率的裝置。
23.如權(quán)利要求
19敘述的系統(tǒng)，其中所述的發(fā)生裝置包括用來彼此獨立地產(chǎn)生每個所述的光載波對的多路激光器。
24.如權(quán)利要求
23敘述的系統(tǒng)，其中所述的發(fā)生裝置包括在不同頻率運(yùn)行的多路駐波表面聲波變換器，定好位的所述駐波表面聲波變換器相對于所述的激光器上下移動來自激光器的輸出光束，以提供多元性光載波對。
25.如權(quán)利要求
19敘述的系統(tǒng)，包括光放大裝置光學(xué)地耦合到所述的光學(xué)組合裝置。
26.如權(quán)利要求
19敘述的系統(tǒng)，其中所述的光載波對被用來同步進(jìn)行數(shù)字信息的傳輸。
27.如權(quán)利要求
19敘述的系統(tǒng)，其中所述的光載波對被用來同步進(jìn)行模擬信息的傳輸。
28.如權(quán)利要求
19敘述的系統(tǒng)，其中所述的光載波對被用來同步進(jìn)行數(shù)字和模擬信息的傳輸。
29.如權(quán)利要求
19敘述的系統(tǒng)，包括適合于對光載波對的頻率進(jìn)行光電子外差檢測的裝置。
30.如權(quán)利要求
29敘述的系統(tǒng)，其中所述的光電子外差檢測裝置包括一個雪崩光電二極管，一個耦合到所述的雪崩光電二極管的直流電壓源，為雪崩光電二極管提供一個直流偏壓，用來把高頻電壓疊加到直流偏壓上的裝置以便當(dāng)光載波對被所述雪崩二極管檢測時，在多元性光載波對和高頻電壓之間提供拍頻。
31.如權(quán)利要求
29敘述的系統(tǒng)，其中所述的光電外差檢測裝置包括一個用來產(chǎn)生本機(jī)光載波對的光本機(jī)振蕩器，以便來自所述的發(fā)生裝置的光載波對和本機(jī)光載波之間提供拍頻。
32.用來為光纖本地網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多通道數(shù)字和寬帶視頻信息傳輸?shù)念l分復(fù)用系統(tǒng)，包括用來發(fā)生多元性間隙緊密的光載波對以及在彼此之間具有預(yù)定的間隔頻率的每個光載波對內(nèi)產(chǎn)生光載波的發(fā)生裝置;所述的發(fā)生裝置可在每個光載波對中的二個光載波之間提供一個幾分之一毫微米到近似1毫微米的波長間隔;所述的發(fā)生裝置包括用來彼此獨立地產(chǎn)生每個所述的光載波對的多路激光器;所述的發(fā)生裝置包括用來在每個光載波對內(nèi)二個光載波之間提供不同的頻率間隔;用來把多元性光載波對的每個光載波對分配給預(yù)定的頻率槽隙的分配裝置，所述的分配裝置的頻率槽隙在鄰近的光載波對之間提供一個數(shù)值至少約為1到2毫微米的間隔;用來對多元性光載波對進(jìn)行光學(xué)組合，以便提供復(fù)用的光輸出波的光學(xué)組合裝置;用來對光載波對的頻率進(jìn)行光電子外差檢測的裝置。
33.如權(quán)利要求
32敘述的系統(tǒng)，其中所述的發(fā)生裝置包括在不同頻率運(yùn)行的多路駐波表面聲波變換器，定好位的所述駐波表面聲波變換器相對于所述的激光器上下移動來自激光器的輸出激光束，以提供多元性光載波對。
34.如權(quán)利要求
32敘述的系統(tǒng)，其中所述的光載波對被用來同步進(jìn)行數(shù)字信息的傳輸。
35.如權(quán)利要求
32敘述的系統(tǒng)，其中所述的光載波對被用來同步進(jìn)行模擬信息的傳輸。
36.如權(quán)利要求
32敘述的系統(tǒng)，其中所述的光載波對被用來同步進(jìn)行數(shù)字和模擬信息的傳輸。
37.如權(quán)利要求
32敘述的系統(tǒng)，其中所述的光電子外差檢測裝置包括一個雪崩光電二極管，一個耦合到所述的雪崩光電二極管的直流電壓源，為雪崩光電二極管提供一個直流偏壓，用來把高頻電壓疊加到直流偏壓上的裝置，以便當(dāng)光載波對被所述雪崩光電二極管檢測時，在多元性光載波對和高頻率電壓之間提供拍頻。
38.如權(quán)利要求
32敘述的系統(tǒng)，其中所述的光電子外差檢測裝置包括一個用來產(chǎn)生本機(jī)光載波對的光本機(jī)振蕩器，以便在來自所述的發(fā)生裝置的光載波對和本機(jī)光載波對之間提供拍頻。
39.如權(quán)利要求
32敘述的系統(tǒng)，包括用來對所述的光學(xué)組合裝置進(jìn)行光學(xué)耦合的光學(xué)放大裝置。
專利摘要
本發(fā)明描述一個通過頻分復(fù)用，為本地網(wǎng)絡(luò)的光纖通信提供多通道傳輸數(shù)字和寬帶視頻信息的方法。該方法的步驟包括產(chǎn)生多元性的間距緊密的光載波對以及在彼此之間具有預(yù)定的間隔頻率的每一個光載波對內(nèi)產(chǎn)生光載波。多元性光載波對的每一個光載波對是分配給預(yù)定的頻率槽隙的，并與多元性光載波對進(jìn)行光學(xué)組合，以提供多路傳輸?shù)墓廨敵霾?。有利的是除直接檢測法外，可以通過光電子外檢測法或非相干光外差檢測法來檢測光載波對的多元性，以便以電子方式再現(xiàn)光載波對。
文檔編號H04J14/02GK86102602SQ86102602
公開日1986年11月5日 申請日期1986年4月12日
發(fā)明者查理士-陳山英, 查德士·昆柯 申請人:國際標(biāo)準(zhǔn)電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan