Волоконно-оптическая система сбора данных

 

Изобретение относится к волоконно-оптическим системам связи, сбора и передачи данных. Цель-повышение надежности, Система содержит лазер 1 с возможностью генерации двух мод с частотами fi и h и ортогональными поляризациями, блок согласования поляризаций 2, микрообъективы 3, одномодовое анизотропное волокно 4, фазовые модуляторы 5 и датчик информации 6. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 04 В 10/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4823222/09 (22) 03.05.90 (46) 23.09.92, Бюл. ¹ 35 (71) Ленинградский политехнический институт им, М.И,Калинина (72) В.Н.Филиппов (56) Патент Великобритании ¹ 2019561, кл. Н 04 В 9/00, 1980.

Патент Великобритании № 1488253, кл. Н 04 В 9/00, 1974. (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

СБОРА ДАННЫХ

„„. Ж„„1764176 А1 (57) Изобретение относится к волоконно-оптическим системам связи, сбора и передачи данных. Цель — повышение надежности, Система содержит лазер 1 с возможностью генерации двух мод с частотами f< и f2 и ортогональными поляризациями, блок согласования поляризаций 2, микрообъективы

3, одномодовое анизотропное волокно 4, фазовые модуляторы 5 и датчик информации 6. 1 ил.

1764176

10

25

Изобретение относится к волоконно-оптическим линиям связи, сбора и передачи данных.

Известны волоконно-оптические линии сбора и передачи данных с безразрывным вводом информации, содержащие источник когерентного излучения, оптическое волокно, модуляторы фазы оптического излучения, фотодетектор и усилитель (патенты

США М 4115753, 4162397, 4193130, 4238856,4297887,4313185,4320475 и Великобритании N 2019561, 2020419 и 2096762).

Им присущ недостаток — неконтролируемое затухание сигнала (фединг сигнала), которое есть результат воздействия на оптическое волокно окружающей среды.

Известна также волоконно-оптическая линия связи и сбора данных(патент Великобритании N 1488253), содержащая источник когерентного излучения, ячейку Брэгга, оптическую линию задержки, оптическое волокно, множество фазовых модуляторов, полуволновую пластинку, фотоприемник, фазовый детектор и разуплотняющее устройство, Излучение лазера делится на два пучка делительным зеркалом. Один пучок проходит через модулятор Брэгга, сдвигаясь по частоте на fb, и вводится в оптическое волокно. Другой пучок поступает на оптическую линию задержки. Фазовые модуляторы, смонтированные на волокне, модулируют фазу оптического излучения по закону передаваемого сообщения. Излучение, прошедшее волокно, после прохождения полуволновой пластинки интерферирует с излучением, прошедшим оптическую линию задержки, и поступает на фотоприемник, На нагрузке фотоприемника выделяется сигнал с частотой fb промодулированный по фазе сигналами волоконно-оптических фазовых модуляторов. Для восстановления сигналов фазовых модуляторов авторы используют фазовый детектор и разуплотняющие цепи. Эта линии сбора принята за прототип.

Данная волоконно-оптическая система сбора данных обладает существенным недостатком — неконтролируемым затуханием сигнала (федингом), ведущим к срыву работы всей системы, Фединг сигнала определяется следующими обстоятельствами.

Оптическое волокно в реальных условиях укладки подвергается воздействиям окружающей среды (нагреву, изгибам, сжатию, вибрации и ударам). Это ведет к неконтролируемым изменениям двулучепреломления волокна, переменным во времени. В результате меняется поляризация света, прошедшего волокно, Таким образом, поляризации пучков на смесительном зеркале оказываются рассогласованными, Видность интерференционной картины и, следовательно, амплитуда сигнала с частотой

fb, определяется изменением внешних воздействий, которым подвержено волокно.

Если поляризации пучков на смесительном зеркале ортогональны, то амплитуда сигнала с частотой fb равна нулю. В случае совпадения поляризаций пучков амплитуда сигнала максимальна, Итак, воздействия окружающей среды на волоконный тракт приводят к неконтролируемым замираниям сигнала.

Целью изобретения является повышение надежности волоконно-оптической системы сбора данных.

Для достижения этой цели в устройстве, содержащем источник когерентного излучения, оптическое волокно, фазовые модуляторы, полуволновую пластинку, фотоприемник, фазовый детектор и цепи разуплотнения каналов по частотам, в качестве источника оптического излучения использован лазер с возможностью генерации двух мод с ортогональными поляризациями, а в качестве светопроводящей среды — анизотропное волокно, причем азимуты поляризаций мод лазера совпадают с ориентацией осей анизотропии волокна.

Кроме того, в устройство включен анализатор-поляризатор, расположенный между выходным торцом световода и ориентированный под углом 45 относительно осей анизотропии волокна, Использование двухчастотного лазера с ортогональными поляризациями и анизотропного волокна приводит к тому, что оптическая схема системы сбора данных становится одноплечевой, Волоконная система сбора данных, построенная по такой схеме, обладает устойчивостью к воздействиям окружающей среды на волокно. С одной стороны, это определяется тем, что используется анизотроп ное волокно. Поляризация излучения, расп ространяющегося в таком волокне, мало меняется при возмущениях волокна. С другой стороны, и это главное, оба интерферирующих пучка пространственно совмещены практически идеально — они распространяются в одних и тех

>ке условиях (в одном и том же волокне).

Внешние возмущения будут менять условия распространения одного интерферирующего пучка (мода с частотой И точно так же, как и условия распространения другого интерферирующего пучка (мода с частотой fz). Поэтому даже если поляризации интерферирующих пучков будут меняться (при очень сильных воздействиях), то они

1764176 будут менять согласованно. Соотношение ортогональности поляризаций интерферирующих пучков, распространяющихся в волокне, будет оставаться постоянным во всех случаях. На поляризаторе-анализаторе перед фотоприемником выделяются коллинеарные компоненты полей мод лазера, проинтерферировав которые, получают сигнал раэностной частоты f> - fz на нагрузке фотоприемника. Так как соотношение ортогональности поляризаций интерферирующих мод сохраняется, то и сохраняется постоянной амплитуда сигнала разностной частоты f1 - fz. Таким образом, существенным отличительным признаком является то, что оптическая схема линии при использовании описанных лазера и волокна является одно плечевой.

На чертеже изображена структурная схема волоконно-оптической системы сбора данных.

Линия содержит лазер 1 с возможностью генерации двух мод с частотами f< и fz и ортогональными поляризациями, блок согласования поляризаций 2, микрообъективы

3, одномодовое анизотропное оптическое волокно 4, фазовые модуляторы 5, соединенные с датчиками информации 6, Между выходным торцом оптического волокна 4 и фотоприемником 8 расположен поляризатор-анализатор 7, ориентированный под углом 45 относительно осей анизотропии волокна 4. Фотоприемник 8 служит для регистрации оптического излучения световода и соединен с блоком выделения информации 9.

Устройство работает следующим образом.

Излучение лазера 1, генерирующего две моды с частотами f< и fz и с ортогональными поляризациями, вводится в одномодовое анизотропное волокно 4 с помощью блока согласования поляризаций 2 и первого микрообъектива 3. B качестве такого оптического источника можно использовать эеемановский лазер (ЛГН-212) либо двухчастотный Не-Ne лазер с внутренними зеркалами (Л ГН-208А, Б), С помощью блока согласования поляризаций 2 добиваются совпадения азимутов поляризаций мод лазера f> и fz соответственно с направлением

"быстрой" и "медленной" оси анизотропии волокна. На оптическом волокне 4 смонтированы модуляторы фазы 5, каждый из которых, механически воздействуя на светавод в месте прикрепления, меняет фазу света, расп ространя юще гося в волокне, На каждый фазовый модулятор 5 подается свой сигнал со своего датчика информации 6.

Рассмотрим подробнее процесс распространения оптического излучения в анизотропном волокне. Как уже отмечалось, в таком волокне распространяются две волны

5 с ортогональными поляризациями. Поля этих волн определяются во времени.так:

E< = E1osin(2 zt f>t+ — —, 2лп11 (1)

E2 = Егоз!п(2л 1гт+ — у —, (2)

2zm1L где f1, fz — частоты мод, генерируемых лазером; А- длина волны излучения лазера, п1, nz — эффективные коэффициенты преломления анизотропного волокна по "быстрой" и

15 "медленной" оси волокна соответственно; L — длина волокна.

Свет, прошедший через волокно, затем проходит через второй микрообъектив и поляризатор-анализатор 7, ориентированный

20 под углом 45 относительно направления одной из осей анизотропии волокна. На нагрузке фотоприемника 8 выделится сигнал разности частоты

i sin(2 z(f< - fz)t+ В1 ), (3)

25 В = 2л(п1-пг)/ Л- анизотропия волокна.

Действие фазового модулятора, как правило, сводится к изменению длины L оптического волокна. Из формулы (3) следует, что изменение длины оптического волокна

30 приводит к модуляции фазы сигнала разноСТНоА 93CToTbl:

I sin(2x(f> - fz)t+ BLo+ ВЛL

+ВЛ Lysin Ял+ ... + B А пз!ПЯпт), (4) где Л Lk — амплитуда удлинения волокна k-м

35 модулятором. Й вЂ” частота поднесущей k-ro модулятора.

Сигнал фотоприемника поступает на блок выделения информации 9, на котором происходит разуплотнение каналов.

40 Общая конфигурация построения системы передачи данных, которая позволяет поддерживать неизменной взаимную ориентацию поляризаций полей интерферирующих пучков, позволяет решить

45 поставленную задачу — создание волоконно-оптической линии, устойчиво и надежно работающей при разнообразных параэитных воздействиях окружающей среды на волокно.

Формула изобретения

Волоконно-оптическая система сбора данных, содержащая последовательно со55 единенные оптический генератор, блок согласования поляризаций, а также фазовые модуляторы, расположенные вдоль оптического волокна и соединенные с ним, датчики информации, выходы которых соединены с с входами фазовых модуляторов

1764176

Составитель В.Филиппов

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор А.Долинич

Редактор О.Стенина, Заказ3464 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 соответственно, последовательно соединенныее фотоприемник и блок выделения информации, отл и ч а ю ща я с я тем, что, с целью повышения надежности, оптический генератор выполнен в виде оптического генератора двух мод с ортогональными поляризациями, оптическое волокно выполнено в виде анизотроп ного оптического волокна, оси анизотропии которого совпадают с азимутами поляризаций мод оптического генератора, а между выходом оптического волокна и фотоприемником введен анализатор-поляризатор, 5 ориентированный под углом 45 относительно осей анизотропии оптического волокна, при этом выход блока согласования поляризаций соединен с входом оптического волокна.

Волоконно-оптическая система сбора данных Волоконно-оптическая система сбора данных Волоконно-оптическая система сбора данных Волоконно-оптическая система сбора данных 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам волоконно-оптической связи с использованием нелинейных оптических эффектов усиления оптического сигнала, используемых , например, на линиях электропередач Цель - увеличение дальности связи в условиях действия интенсивных внешних электромагнитных полей

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в волоконно-оптических системах передачи аналоговой информации

Изобретение относится к технике связи и может быть применено при построении локальных вычислительных сетей, использу2 ющих в качестве среды распространения сигнала волоконные световоды

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в передающих и приемных устройствах, в которых требуется высокая точность фазовых характеристик фидерных трактов

Изобретение относится к средствам связи, а именно к волоконно-оптическим системам передачи информации с частотным уплотнением информационных каналов

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в передающих и приемных устройствах, в которых требуется высокая точность фазовых характеристик фидерных трактов

Изобретение относится к технике связи и может применяться в системах передали данных, использующих самосинхронияирч ющиеся коды и, в частности в волоконно-оптических системах передачи информации

Изобретение относится к оптической связи и может быть использовано для двусторонней передачи информации между абонентами

Изобретение относится к технике передачи опорных СВЧ-сигналов с помощью волоконно-оптических каналЬв и может использоваться для синхронизации пространственно разнесенных гетеродинов в радиоинтерферометрах

Изобретение относится к оптическому волокну, содержащему флюоресцентные стимулирующие добавки, обеспечивающие усиление передаваемого оптического сигнала, воспринимаемого этим волокном, и устраняющие излучения с желательной длиной волны, генерируемые внутри него в результате спонтанной эмиссии

Изобретение относится к радиотехнике и касается передачи сигналов в оптическом диапазоне волн, в частности предлагаемое устройство может быть использовано для безопасной передачи информации в волоконно-оптической системе связи

Изобретение относится к системе согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения

Изобретение относится к усилительной технике и может быть использовано при создании чисто оптических устройств приема и обработки информации

Изобретение относится к радиотехнике и связи и может быть использовано при создании волоконно-оптических систем передачи

Изобретение относится к способам отвода световой энергии из оптического волокна и может быть использовано в волоконно-оптических системах передачи информации

Изобретение относится к способам отвода световой энергии из оптического волокна в волоконно-оптических линиях связи и может быть использовано в волоконно-оптических системах передачи информации
Наверх