Procedimiento y dispositivo para la transmisión de información óptica entre una estación emisora y una estación receptora a través de una guía de ondas ópticas multimodo.

Procedimiento para la transmisión de informaciones ópticas entre una estación emisora (7) y una estaciónreceptora (6) a través de una guía de ondas ópticas multimodo (3) utilizando un procedimiento múltiple de longitudesde ondas,

caracterizado porque varios emisores ópticos (OS) para cada una de las longitudes de ondas a transmitirgeneran, respectivamente, una señal (TX) y estas señales (TX) son conectadas en forma de un número de modos através de multiplexores de modos (MM) y multiplexores de longitudes de ondas (WM) sobre las guías de ondasópticas multimodo (3), en el que la guía de ondas ópticas multimodo (3) presenta para cada uno de los modos atransmitir un modo propio apto para propagación dentro de la guía de ondas ópticas multimodo (3), después de latransmisión y, dado el caso, la regeneración y/o amplificación de la señal a través de guías de ondas ópticasmultimodo (3), se disocian las señales transmitidas sobre demultiplexores de longitudes de ondas (WD) en gruposde señales de la misma longitud de onda y a través de demultiplexores de modos (MD) en señales del mismo modo,de las señales demultiplexadas (RX) transmitidas se eliminan las señales de interferencia, que han aparecido através del sobreacoplamiento entre los modos individuales durante la transmisión a través de guías de ondas ópticasmultimodo (3).

Procedimiento y dispositivo para la transmisión de información óptica entre una estación emisora y una estación receptora a través de una guía de ondas ópticas multimodo La invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para la transmisión de informaciones ópticas entre una estación emisora y una estación receptora a través de una guía de ondas ópticas multimodo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y a un dispositivo adecuado para la realización del procedimiento de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 12.

La infraestructura para los más diferentes fines de la transmisión de datos ha sido desarrollada constantemente en los últimos años. A este respecto, los requerimientos planteados a la elevación de la anchura de banda durante la transmisión de datos han marcado esencialmente el desarrollo técnico continuado de las técnicas de transmisión. Tanto la transmisión por medio de señales eléctricas en redes de cables de cobre como también la transmisión por medio de señales ópticas en redes de guías de ondas ópticas han realizado a este respecto grandes progresos. Sin embargo, las elevaciones alcanzadas de la anchura de banda proporcionada adicionalmente de esta manera se compensan siempre de nuevo por la cantidad mayor de datos a transmitir.

Los sistemas de transmisión óptica con el modo múltiple de longitudes de ondas ofrecen actualmente el único principio para la transmisión de corrientes de datos con una velocidad total de datos de varios terabits por segundo sobre distancias de varios cientos de kilómetros en un único medio de transmisión. Los sistemas actualmente disponibles en el comercio trabajan con una capacidad de hasta 3, 2 Tbit/s por fibra óptica. La demanda de capacidad se incrementa aproximadamente de un 50 % a un 100 % al año.

A través de la utilización de bandas de longitudes de ondas adicionales y el incremento de la eficiencia de la anchura de banda se puede incrementar la capacidad máxima alcanzable en este principio con gasto tolerable todavía aproximadamente en un factor de 20. Si la demanda de capacidad se incrementa, como se estima de forma conservadora, también en el futuro con 50 % al año, en ocho años se necesitan nuevas soluciones para satisfacer la necesidad, en el caso de un crecimiento del 100 % al año, ya en 5 años.

Por lo tanto, se busca una posibilidad que permita un cremento de la capacidad de transmisión muy por encima del factor 20.

Los primeros sistemas de transmisión de fibra óptica trabajaban con una longitud de onda individual o bien una portadora óptica y alcanzaban una capacidad de 34 Mbit/s. La señal de datos se imprime en la portadora con la ayuda de una modulación de la intensidad de dos fases – conexión de la emisora para un bit “1” y desconexión para un bit “0”. Un cremento de la capacidad de transmisión de generación a generación se realizaría a través del acortamiento de la duración de los símbolos, lo que permite la transmisión de más bits por unidad de tiempo. Este modo múltiple por división de tiempo ofrece un principio posible para la elevación de la velocidad binaria. Los sistemas de transmisión que se pueden adquirir actualmente en el comercio alcanzan, a través del modo múltiple por división de tiempo eléctrico velocidades de datos del canal de hasta 40 Gbit/s. En el laboratorio se han demostrado con la ayuda del modo múltiple por división de tiempo eléctrico velocidades de datos del canal de aproximadamente más de 1 Tbis/s.

Un incremento adicional de la capacidad de transmisión por fibra se puede realizar a través del llamado modo múltiple por longitudes de ondas (WDM) , es decir, la transmisión de varios canales en una fibra en diferentes longitudes de ondas (ver la figura 1) . Varios emisores ópticos OS generan señales TX a diferentes longitudes de ondas. Éstas son agrupadas con la ayuda de un multiplexor de longitudes de ondas WM y se pueden amplificar en común a continuación en amplificadores ópticos OV1 … OVn1 y se pueden transmitir en común en secciones de fibras de transmisión ÜF1 … ÜFn. En el extremo del recorrido de transmisión, un demultiplexor de longitudes de ondas WD separa las señales TX transmitidas de nuevo y las conduce como señales de recepción RX a receptores OE individuales. Los sistemas disponibles actualmente en el comercio transmiten con la ayuda de la técnica WDM hasta 80 canales, lo que d como resultado, con una velocidad de datos por canal de 40 Gbit/s una capacidad total de 3, 2 Tbit/s. Los sistemas de 80 canales trabajan con una distancia de canal de 50 Ghz. Esto corresponde, con una velocidad de datos por canal de 40 Gbit/s, a una eficiencia de la anchura de banda de 0, 8 Bit/s/Hz.

El modo múltiple de polarización, es decir, la transmisión de dos señales independientes en las dos polarizaciones ortogonales de las fibras monomodo utilizadas en la técnica de tráfico a grandes distancias, ofrece otro principio para el incremento de la eficiencia de la anchura de banda. Con la ayuda de este procedimiento se puede duplicar la capacidad de transmisión con la misma velocidad de datos por canal y el número de las longitudes de ondas.

Un procedimiento de transmisión de acuerdo con el estado de la técnica se conoce a partir del documento EP-A-0 390 002.

Los procedimientos de modulación de varias fases permiten un incremento adicional de la eficiencia de la anchura de banda. Éstos transmiten no sólo un bit por unidad de tiempo o bien símbolo como la modulación de la intensidad

de dos fases o bien binaria, sino varios. La modulación de fases cuaternaria diferencial (DQPSK) posibilita como procedimiento de cuatro fases a través de la transmisión de dos bits por símbolo con la misma velocidad de símbolos en comparación con procedimientos binarios una duplicación de la velocidad binaria. Otro incremento de los bits transmitidos por cada símbolo da como resultado con la misma distancia de canal y la misma velocidad de símbolos una eficiencia de anchura de banda todavía más elevada. Por ejemplo, el procedimientote modulación de fases diferencial de ocho fases D8PSK posibilita una transmisión de 3 bits por símbolo. La distancia cada vez menor de los símbolos de los procedimientos de fases más elevadas conduce, sin embargo, a requerimientos planteados a la distancia entre señal óptica y ruido, que apenas se pueden cumplir para los alcances deseados. Además, los procedimientos de fases más elevadas sufren en una medida sobreproporcional bajo la influencia de efectos no lineales en las fibras de transmisión, lo que limita adicionalmente el alcance. A medio camino parece factible en la técnica de tráfico de largas distancias el empleo de procedimientos de modulación de cuatro fases en combinación con el modo múltiple de polarización. Con la misma velocidad de símbolos y distancia de canal se podría incrementar, por lo tanto, en comparación con los procedimientos de modulación de dos fases empleados actualmente sin modo múltiple de polarización la eficiencia de la anchura de banda en un factor de 4 hasta 3, 2 bit/s/Hz.

La transmisión de canales adicionales permite de la misma manera un incremento de la capacidad de transmisión. A tal fin, deben ponerse n funcionamiento nuevas bandas de longitudes de ondas o bien debe ampliarse la banda-C utilizada actualmente. En virtud del incremento de la amortiguación espectral de los bordes de la banda que se encuentra actualmente en aplicación, con procedimientos de transmisión por lo demás iguales se reduce el alcance. Este incremento de la amortiguación se podría compensar o bien tolerar a través de procedimientos conocidos aproximadamente quintuplicando el número de canales empleado actualmente. En combinación con el incremento de la eficiencia de la anchura de banda, la elevación del número de los canales permite un incremento de la capacidad de transmisión por cada fibra de aproximadamente un factor de 20. Sin embargo, este factor solamente se puede alcanzar con gasto técnico considerable.

También la instalación de un segundo sistema de transmisión con una fibra propia permite una duplicación de la capacidad de transmisión por cada cana. Sin embargo, este principio múltiple por división de espacio se excluye por razones de costes.

Por lo tanto, desde el punto de vista actual no se conocen principios, que posibiliten en la técnica de tráfico de largas distancias un incremento de corte eficiente de la capacidad de transmisión claramente por encima de un factor 20.

Por consiguiente, el cometido de la presente invención es indicar un procedimiento y un dispositivo, con los que se puede incrementar la capacidad de transmisión de sistemas de transmisión... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la transmisión de informaciones ópticas entre una estación emisora (7) y una estación receptora (6) a través de una guía de ondas ópticas multimodo (3) utilizando un procedimiento múltiple de longitudes de ondas, caracterizado porque varios emisores ópticos (OS) para cada una de las longitudes de ondas a transmitir generan, respectivamente, una señal (TX) y estas señales (TX) son conectadas en forma de un número de modos a través de multiplexores de modos (MM) y multiplexores de longitudes de ondas (WM) sobre las guías de ondas ópticas multimodo (3) , en el que la guía de ondas ópticas multimodo (3) presenta para cada uno de los modos a transmitir un modo propio apto para propagación dentro de la guía de ondas ópticas multimodo (3) , después de la transmisión y, dado el caso, la regeneración y/o amplificación de la señal a través de guías de ondas ópticas multimodo (3) , se disocian las señales transmitidas sobre demultiplexores de longitudes de ondas (WD) en grupos de señales de la misma longitud de onda y a través de demultiplexores de modos (MD) en señales del mismo modo, de las señales demultiplexadas (RX) transmitidas se eliminan las señales de interferencia, que han aparecido a través del sobreacoplamiento entre los modos individuales durante la transmisión a través de guías de ondas ópticas multimodo (3) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque durante la multiplexión se acoplan las señales (TX) para cada una de las longitudes de ondas a transmitir o bien en primer lugar sobre una pluralidad de multiplexores de modos (MM) y a continuación sobre un multiplexor común de longitudes de ondas (WM) o en primer lugar sobre multiplexores de longitudes de ondas (WM) y a continuación sobre un multiplexor de modos común (MM) .

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque las señales (TX) para la multiplexión en los multiplexores de modos (MM) y/o en los multiplexores de longitudes de ondas (WM) son alimentadas, respectivamente, en el modo básico de una guía de ondas ópticas monomodo (1) a los multiplexores de modos (MM) o en forma de un rayo libre.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque en los multiplexores de modos (MM) tiene lugar una transformación de las distribuciones de campo, en la que cada señal (TX) entrante excita, respectivamente, un modo de la guía de ondas ópticas multimodo (3) dispuesta en el lado de salida del multiplexor de modo (MM) .

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque en las guías de ondas ópticas multimodo (3) entre multiplexores de modos (MM) y multiplexores de longitudes de ondas (WM) están presentes al menos tantos modos aptos para propagación como señales (TX) deben transmitirse entre multiplexores de modos (MM) y multiplexores de longitudes de ondas (WM) .

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque las guías de ondas ópticas multimodo (3) entre multiplexores de modos (MM) y multiplexores de longitudes de ondas (WM) transmiten las señales múltiples conjuntas sobre señales portadoras, todas las cuales presentan la misma longitud de ondas.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque en el multiplexor de longitudes de ondas (WM) todos los grupos de señales (WM) confluyen en las diferentes longitudes de ondas en una única guía de ondas multimodo (3) para la transmisión a la estación receptora (6) .

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el multiplexor de modos (MM) conectado a continuación de los multiplexores de longitudes de ondas (WM) tiene lugar una excitación de los modos de una guía de ondas ópticas multimodo (3) a través de los grupos de longitudes de ondas respectivos generados por los multiplexores de longitudes de ondas (WM) .

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque durante la demultiplexión, las señales transmitidas o bien son acopladas sobre un demultiplexor de longitudes de ondas (WD) y a continuación sobre una pluralidad de demultiplexores de modos (MD) o en primer lugar sobre un demultiplexor de modos (MD) y a continuación sobre una pluralidad de demultiplexores de longitudes de ondas (WD) , de manera que el demultiplexor de longitudes de ondas (WD) separa con preferencia los grupos de canales en las longitudes de ondas individuales y, respectivamente, alimenta un grupo de canales con la misma longitud de ondas a través de guías de ondas ópticas multimodo (4) a los demultiplexores de modos (MM) .

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la amplificación óptica y la transmisión de las señales se realiza a través de la guía de ondas ópticas multimodo (3) entre la estación emisora (7) y la estación receptora (6) en técnica multimodo, de manera que la guía de ondas ópticas multimodo (3) presenta o bien a través de ampliación del diámetro del núcleo y/o a través de una elevación del salto de índice en el límite entre el núcleo y la funda un número elevado de modos guiados en una guía de ondas ópticas de fases (3) , o a través de la ampliación del parámetro de fibras V, con perfiles de índices de refracción formados desiguales, un número elevado de modos guiados.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el procedimiento utiliza cualquier modo apto para propagación de la guía de ondas ópticas multimodo (3) entre la estación emisora (7) y la estación receptora (6) para la transmisión de una señal propia (TX) o bien canal, dado el caso combinado con un modo múltiple de polarización.

12. Dispositivo para la transmisión de informaciones ópticas entre una estación emisora (7) y una estación receptora (6) a través de una guía de ondas ópticas multimodo (3) utilizando un procedimiento múltiple de longitudes de ondas, en particular para la realización del procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo presenta una estación emisora (7) con varios emisores ópticos (OS) para cada una de las longitudes de ondas a transmitir, que generan, respectivamente, una señal (TX) y acoplan estas señales (TX) a través de multiplexores de modos (MM) y multiplexores de longitudes de ondas (WM) sobre la guía de ondas ópticas multimodo (3) , de manera que la guía de ondas ópticas multimodo (3) presenta para cada uno de los modos a transmitir un modo propio apto para propagación dentro de la guía de ondas ópticas multimodo (3) , el dispositivo presenta una estación receptora (6) con varios receptores ópticos (OE) , que disocian las señales (RX) transmitidas a través de demultiplexores de longitudes de ondas (WD) en grupos de señales de la misma longitud de onda y a través de demultiplexores de modos (MD) en señales del mismo modo.

13. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque la estación emisora (7) presenta para la multiplexión de las señales (TX) para cada una de las longitudes de ondas a transmitir o de los canales de longitudes de ondas o bien, respectivamente un multiplexor de modos (MM) y un multiplexor de longitudes de ondas común (WD) o, respectivamente, un multiplexor de longitudes de ondas (WM) y un multiplexor de modos común (MM) , que procesa las señales de salida (TX’) de los multiplexores de modos (MM) .

14. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque la estación receptora (6) presenta para la demultiplexión de las señales (RX) para todas las longitudes de ondas transmitidas o canales de longitudes de ondas o bien un demultiplexor de longitudes de ondas común (WD) o una pluralidad de demultiplexores de modos (MM) o un demultiplexor de modos común (MD) o una pluralidad de demultiplexores de longitudes de ondas (WD) ,

que procesa las señales de salida (EX’) del demultiplexor de longitudes de ondas.

15. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque el multiplexor de modos (MM) presenta en el lado de entrada una pluralidad de lentes de gradientes (GLein) que corresponde a la pluralidad de los canales de señales a transmitir, que convierten la distribución de campo de las señales (TX) en el modo básico de guías de ondas ópticas monomodo (1) en rayos paralelos, y detrás de las lentes de gradientes (GLein) 30 están conectados convertidores de modos (MK) , que convierten las distribuciones de campo de las señales (TX) de tal manera que cada señal después de la confluencia en espejos (TS) parcialmente transparentes y del enfoque con la ayuda de una lente de gradientes (GLaus) conectada a continuación excita, respectivamente, exactamente un modo de la guía de ondas ópticas multimodo (2) dispuesta en el lado de salida del multiplexor de modos (MM) , de manera que en los convertidores de modos (MK) están presentes con preferencia hologramas o filtros espaciales adecuados, con los que se realiza la transformación de la distribución de campo.

16. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 12 ó 14, caracterizado porque el demultiplexor de modos (MM) presenta una lente de gradientes (GLein) en el lado de entrada, que transforma la señal de salida de la guía de ondas ópticas multimodo (3) en un rayo paralelo, detrás de la lente de gradientes (GLein) están conectados espejos (TS) parcialmente transparentes, que multiplican el rayo paralelo y lo alimentan a convertidores de modos (MK) , que llevan a cabo la transformación de la distribución de campo del modo deseado en una distribución de campo, que después del enfoque en una lente de gradientes (GLaus) conectada a continuación excitan el modo básico de la guía de ondas ópticas monomodo (4) del lado de salida, de manera que los convertidores de modos (MK) están configurados especialmente de tal manera que reciben la ortogonalidad de las distribuciones de campo.

17. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque el demultiplexor de modos (MM) acopla 45 cada modo de la guía de ondas ópticas multimodo (3) del lado de entrada, respectivamente, exactamente en una guía de ondas ópticas monomodo (4) del lado de salida.

18. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 ó 17, caracterizado porque a continuación del demultiplexor de modos (MM) está conectado un extintor de interferencias de modos cruzados (XMIC) , que lleva a cabo una separación de las porciones de interferencias que resultan a lo largo del recorrido de transmisión (3) a 50 través de acoplamiento de modos, en el que especialmente el extintor de interferencias de modos cruzados (XMIC) por cada entrada desacopla una parte de la señal, multiplicada por un coeficiente, que influye sobre el importe y la fase de la señal, y se alimenta a otra salida.

19. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 a 18, caracterizado porque a continuación del demultiplexor de modos (MM) está conectado un módulo eléctrico, que elimina las porciones de interferencias de las 55 señales demultiplexadas después de la conversión en el plano eléctrico, detectando de manera coherente las señales de salida del demultiplexor de modos (MM) con la ayuda de receptores de superposición y convirtiéndolas en señales digitales, en el que en el módulo eléctrico están previstos especialmente medios para el procesamiento de señales digitales, que realizan la extinción de las porciones de interferencia de acuerdo con el principio del extintor de interferencias de modos cruzados.

20. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 12 a 19, caracterizado porque una disposición de guías de ondas para la detección coherente está dispuesta detrás de la salida (MM-LWL) de la guía de ondas ópticas multimodo (3) con una zona de acoplamiento (KZ) , que pasa a una pluralidad de guías de ondas ópticas monomodo (SM-LWL) , en el que especialmente la pluralidad de las guías de ondas ópticas monomodo salientes (SM-LSL) está seleccionada de tal manera que por cada modo guiado en la guía de ondas ópticas multimodo (MM-LWL) está prevista al menos una guía de ondas ópticas monomodo (SM-LWL) .

21. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque está previsto un circuito eléctrico, que realiza una separación de las señales después de la detección coherente, con preferencia con la ayuda de un extintor de interferencias de modos cruzados (XMIC) .

22. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 20 ó 21, caracterizado porque en la zona de acoplamiento (KZ) está prevista una disposición de rayo libre con lentes u otros elementos de reproducción como espejos curvados u hologramas.

23. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 a 21, caracterizado porque el demultiplexor de modos (MM) realiza la superposición de la señal del oscilador local (LO) con la señal a detectar, en el que la señal del oscilador local (LO) o bien se puede colocar perpendicularmente al plano de la conducción del rayo de las otras señales en el demultiplexor de modos (MM) o con la ayuda de espejos (TS) parcialmente transparentes y se puede alimentar a varias lentes de gradientes (GLLO) .

24. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 12 a 33, caracterizado porque está prevista una lente de gradientes (GLLO) , que convierte la señal de salida del oscilador local (LO) en un rayo paralelo y confluye en un espejo (TS) parcialmente transparente con la señal a detectar, en el que a continuación se lleva a cabo el acoplamiento de ambas señales con la ayuda de una lente de gradientes (GLaus) en una guía de ondas ópticas monomodo (4) , siendo realizadas especialmente la diversidad de fases y/o la diversidad de polarización.

Estado de la técnica