СИСТЕМА ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

Полезная модель относится к оптическим устройствам связи и может быть использована для спектрального уплотнения каналов связи.
Известна система связи со спектральным уплотнением (патент РФ №2172073; МПК Н01В 10/12; опубл. в бюл. №22 от 10.08.2001 г.), содержащая станцию, передающую оптический сигнал, которая содержит средство генерирования передаваемых сигналов по меньшей мере с двумя длинами волн, а также средство для спектрального уплотнения передаваемых сигналов в единственную волоконно-оптическую линию, станцию, принимающую упомянутые оптические сигналы, волоконно-оптическую линию, связывающую упомянутые передающую и принимающую станции, при этом принимающая оптический сигнал станция содержит средство избирательного выделения сигналов, передаваемых по упомянутой волоконно-оптической линии, которое содержит первый разделитель сигналов, выполненный с возможностью разделения входного оптического сигнала на несколько оптических выходов, и один селективный к длине волны отражатель, имеющий полосу отражения, включающую одну из заранее определенных длин волн, и связанный с одним из оптических выходов, средство избирательного выделения сигналов принимающее оптический сигнал станции содержит второй разделитель сигналов, связанный с селективным отражателем и выполненный с возможностью приема упомянутой отраженной полосы и разделения упомянутой отраженной полосы на два выхода в заранее определенном соотношении, и оптический приемник, связанный с одним из упомянутых выходов второго разделителя сигналов.
Недостатком данной системы является сложность конструкции, за счет использования световых фильтров для каждого канала связи.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в упрощении конструкции, увеличении плотности без ограничения скорости передачи данных, повышении надежности, расширении функциональных возможностей.
Данный технический результат достигается тем, что в системе оптической связи, содержащей первый и второй мультиплексоры-демультиплексоры, связанные между собой посредством оптической волоконной линии, новым является то, что дополнительно введены первый и второй многоканальные оптические преобразователи сигналов, входы многоканальных оптических преобразователей сигналов являются входами системы оптической связи, первый и второй многоканальные оптические преобразователи сигналов оптически соединены соответственно с первым и вторым мультиплексорами-демультиплексорами, выходы которых являются выходами системы оптической связи, первый мультиплексор-демультиплексор включает в себя последовательно установленные и оптически связанные между собой матрицу микролинз, спектральный голографический преобразователь сигналов и микролинзу, при этом схема построения второго мультиплексора-демультиплексора зеркально симметрична схеме построения первого мультиплексора-демультиплексора.
Указанная совокупность существенных признаков позволяет уместить 250 одиночных каналов в спектр с полушириной 30 нм без каких-либо подвижных элементов в мультиплексирующем устройстве и только за счет спектрального сжатия. Голографическое мультиплексирование и демультиплексирование пучков происходит только за счет оптических преобразований и не предполагает использования каких-либо подвижных элементов, благодаря чему предлагаемое решение не вносит ограничений на скорость передачи информации в уплотняемых каналах.
Описанная оптическая система связи подходит для работы как в однонаправленных системах, так и двунаправленных. В двунаправленных системах разводиться и сводиться эти два канала могут любым способом, в том числе голографическим, в том числе он может быть реализован внутри описанного устройства. Что приводит к расширению функциональных возможностей системы.
Для работы заявленной системы для всех каналов связи требуется один оптический преобразователь, что упрощает конструкцию системы.
На фиг.1 представлен пример реализации оптической системы связи. На фиг.2 представлен вариант построения спектрального голографического преобразователя сигналов второго мультиплексора-демультиплексора.
Оптическая система связи (фиг.1) содержит первый 1 и второй 2 мультиплексоры-демультиплексоры, связанные между собой посредством оптической волоконной линии 3, первый 4 и второй 5 многоканальные оптические преобразователи сигналов.
Первый мультиплексор-демультиплексор 1 содержит оптически связанные между собой матрицу микролинз 6, спектральный голографический преобразователь 7 сигналов, микролинзу 8. Схема построения второго мультеплексора-демультиплексора 2 зеркально симметрична схеме построения первого мультиплексора-демультиплексора 1 и содержащая оптически связанные между собой матрицу микролинз 9, спектральный голографический преобразователь 10 сигналов, микролинзу 15.
1…
N
1…
N
1
N
1
N
Многоканальные оптические преобразователи 4 и 5 сигналов могут быть построены на фотодетекторах 1111 и 1414 и переизлучающих лазерах 12…12 и 13…13 где N=1, 2, 3… - число каналов связи.
Входы многоканальных оптических преобразователей 4 и 5 сигналов являются входами системы оптической связи. Первый 4 и второй 5 многоканальные оптические преобразователи сигналов оптически соединены соответственно с первым 1 и вторым 2 мультиплексорами-демультиплексорами, выходы которых являются выходами системы оптической связи.
Спектральный голографический преобразователь сигналов (фиг.2), включает в себя систему голографических элементов 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 и может быть реализован на основе известного способа (Кольер Р., Берхарт К., Лин Л. Оптическая голография, М., Мир, 1973, с.196-203).
Система оптической связи работает следующим образом. Приведен пример уплотнения оптических сигналов, идущих от оператора к пользователям.
Поступающие сигналы на вход многоканальных оптических преобразователей 4 и 5 сигналов переизлучаются с целью получения одинакового по характеристикам широкополосного сигнала на всех каналах. Далее переизлученные оптические сигналы матрицей микролинз 6 коллимируются и за счет спектрального голографического преобразователя 7 сигналов и микролинзы 8 уплотняются в один оптический канал. После прохождения оптического канала передачи уплотненный сигнал демультиплексируется и разводится в пространстве с помощью микролинзы 15 и спектрального голографического преобразователя 10 сигналов. Матрицей микролинз 9 полученные каналы с данными вводятся в оптическое волокно, идущее к пользователям (на фиг. не показано).
Идущий от пользователей к оператору оптический сигнал подвергается тем же операциям и в том же самом порядке, но в противоположном направлении.
Принцип работы первого мультиплексора-демультиплексора рассмотрен следующим примером и поясняется фиг.2.
На голографический элемент 22 с Y наложенными голограммами падает цилиндрической формы сколлимированный пучок изучения (на фиг.2 горизонтальной линией показано направление в котором пучок вытянут). Голографический элемент 22 за счет записанных на нем наложенных голограмм спектрально разделяет исходный пучок на Y пучков, половина из которых для более эффективного использования возможностей записанных голограмм идет на голографический элемент 16, расположенный над исходным пучком излучения, вторая половина - на голографический элемент 17, расположенный под исходным пучком излучения. Наложенные голограммы на голографическом элементе 22 разделяют исходный спектр падающего на них сколлимированного пучка на Y поддиапазонов. Каждый такой под диапазон падает в виде строки (горизонтальной на фиг.2) на голографический элемент 16 или 17 сразу на Х голограмм. По сравнению с остальными, голограммы на голографическом элементе 22 имеют наименьшую спектральную селективность и служат для более грубого по сравнению с остальными спектрального разделения исходного излучения.
Голографические элементы 16 и 17 выполняют одну и ту же функцию и построены по одному и тому же принципу и могут быть представлены одним голографическим элементом, но для большей эффективности второго мультиплексора-демультиплексора разделены и находятся с двух разных сторон от исходного пучка. Суммарно на голографических элементах 16 и 17 расположено X∗Y голограмм, каждая из которых может быть в свою очередь наложенной (для наглядности на фиг.2 указаны только угловые голограммы). На каждую строку (горизонтальную на фиг.2) из Х голограмм на голографических элементах 16 и 17 падает вытянутый сколлимированный пучок, сформированный одной из наложенных голограмм на голографическом элементе 22. Каждая из этих Х голограмм выделяет свой спектральный интервал. Таким образом после прохождения излучением голографических элементов 16 и 17 формируется матрица из X∗Y оптических сигналов, каждый из которых отличается от других длиной волны.
Для повышения спектрального разрешения описанной системы при необходимости в нее могут дополнительно включаться отражательные голографические элементы 18 и 19 и отражательные голографические элементы 20 и 21, которые сужают спектральный диапазон в каждом сформированном голографическими элементами 16 или 17 пучке. Каждая пара из этих отражательных голографических элементов, так же как и пара голографических элементов 16 и 17, построены по одному и тому же принципу и выполняют одинаковые задачи.
Во втором мультиплексоре-демультиплексоре излучение проходит все описанные элементы в обратном порядке.
Таким образом, в этом случае два потока могут разделяться, используя далее в системе два мультиплексора и два демультиплексора, а могут и не разделяться, используя в этом случае два совмещенных мультиплексора-демультиплексора. Во втором случае в каждом голографическом элементе половина голограмм будет работать с первым потоком, вторая половина - со вторым. Голограммы для работы с разными потоками могут быть совмещены и являться по отношению друг к другу наложенными. В этом случае по каждому из оптических путей будут идти сразу два пучка в различных направлениях.
Предлагаемый спектральный голографический преобразователь сигналов может быть использован для уплотнения оптоволоконных каналов передачи между оператором и пользователями, для уплотнения различных каналов передачи внутри сети одного оператора, между операторами и между пользователями.
Применение такой оптической системы связи позволяет увеличить плотность передачи данных по одному оптическому волокну при этом не ограничивая применение других дополнительных неспектральных способов уплотнения и сжатия оптического сигнала и передаваемых данных.