WO2003075492A2 - Optoelectronic communications system - Google Patents

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2587—Arrangements specific to fibre transmission using a single light source for multiple stations

Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic communication system according to the preamble of claim 1.
  • Optoelectronic communication systems are known from the prior art, in which the data are transmitted from a data source with a transmitter unit (for example an IR diode) to a data sink with a receiver unit.
  • a transmitter unit for example an IR diode
  • a data sink with a receiver unit.
  • there is a large amount of data in the data source which must be quickly transferred to the data sink for effective processing. This applies in particular to field devices in automation technology that need to quickly transfer their process data to a control center.
  • the object of the invention is therefore to provide an optoelectronic communication system which has a low energy requirement for the transmission of data on the part of the data source.
  • the main idea of the invention is that a transmission unit and a reception unit are each formed as part of a data sink and a controllable modulation unit is arranged in the data source, the controllable modulation unit changing the transmission signal of the transmission unit such that the signal reflected by the modulation unit to the reception unit contains the data information of the data source.
  • a modulation of the light signal can be done, for example, by changing the reflected light intensity and / or by changing the reflected light Light polarization and / or by changing the reflected light wavelength and / or by changing the phase position of the reflected light signal.
  • the modulation unit is designed as a reflector unit with a reflection surface and an associated control unit.
  • Possible advantageous embodiments of the reflector unit are liquid crystal display units, ferroelectric liquid crystal display units, polarizers or mechanical mirrors, in particular micromirrors. The use of ferroelectric display units with short switching times enables particularly fast transmission rates to be achieved.
  • the reflector surface of the reflector unit is designed as a dot matrix.
  • a display unit that is already present in the data source is used as the reflector.
  • the transmission path between the data source and the data sink is designed as an optical waveguide.
  • an optical switch (“multiplexer”) is used in order to be able to carry out communication from a data sink with a plurality of data sources.
  • the invention is particularly suitable for use in potentially explosive areas.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a block diagram of the optical communication system according to the invention
  • the optical communication system comprises a data source 1 with a modulation unit, which is designed as a reflector unit 5, and a data sink 2 with a transmitting unit 3 and a receiving unit 4.
  • the data transmission from the data source 1 to the data sink 2 is transmitted
  • Transmitting unit 3 sends a light signal 6.1 to the reflector unit 5.
  • the light signal 6.1 is reflected by a reflector surface 5.1 and transmitted to the receiving unit 4 as a reflector signal 6.2.
  • the reflector surface is controlled by a control unit 5.2 such that the reflector signal 6.2 generated from the light signal 6.1 by reflection contains the data information which is to be transmitted from the data source 1 to the data sink 2.
  • liquid crystal display elements When using liquid crystal display elements as reflectors, a change is achieved in that, depending on the data to be transmitted, parts of the reflector surface 5.1 are darkened and thus absorb the incoming light signal 6.1 and parts of the reflector surface are driven brightly and thus reflect the incoming light signal 6.1.
  • a change in the incoming light signal 6.1 is achieved by arranging the mechanical mirrors in such a way that the light signal 6.1 is completely reflected, or by adjusting the mirrors so that only a certain proportion of the light signal is reflected.
  • polarizers the direction of polarization of the incoming light signal 6.1 is rotated or not rotated.
  • an additional transmitting unit 9 and an additional receiving unit 10 for data transmission from the data sink 2 to the data source 1 are shown.
  • FIG. 2 shows a development of the invention in which a plurality of data sources 1, each with a reflector unit 5, are connected via an optical switch 7 (optical multiplexer) to a data sink 2 via optical waveguides 8.
  • the data sink 2 comprises a transmitting unit 3 and a receiving unit 4. The communication between the data sources 1 and the data sink 2 proceeds as described under FIG. 1.

Abstract

The invention relates to an optoelectronic communications system comprising a data source (1) and a data sink (2), whereby a transmitting unit (3) and a receiving unit (4) are provided for transmitting data from the data source (1) to the data sink (2). According to the invention, the transmitting unit (3) and the receiving unit (4) are each provided as part of the data sink (2). A controllable modulation unit (5) is situated inside the data source (1), and the controllable modulation unit (5) alters the transmitted signal (6.1) of the transmitting unit (3) in such a manner that the signal (6.2) reflected by the modulation unit (5) to the receiving unit (4) contains the data information of the data source (1).

Description

Optoelektronisches Kommunikationssystem Optoelectronic communication system
Die Erfindung bezieht sich auf ein optoelektronisches Kommunikationssystem gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an optoelectronic communication system according to the preamble of claim 1.
Aus dem Stand der Technik sind optoelektronische Kommunikationssysteme bekannt, bei denen die Daten von einer Datenquelle mit einer Sendeeinheit (z. B. IR-Diode) an eine Datensenke mit einer Empfangseinheit übertragen werden. Oftmals steht aber auf Seiten der Datenquellen nicht genügend Energie zum Betrieb einer Sendeeinheit zur Verfügung um die Daten zu einer Datensenke zu übertragen. Es fallen aber eine große Anzahl an Daten in der Datenquelle an, die zur effektiven Verarbeitung schnell an die Datensenke übertragen werden müssen. Dies gilt insbesondere für Feldgeräte in der Automatisierungstechnik, die ihre Prozessdaten schnell an eine Leitzentrale übertragen müssen.Optoelectronic communication systems are known from the prior art, in which the data are transmitted from a data source with a transmitter unit (for example an IR diode) to a data sink with a receiver unit. Often, however, there is not enough energy available on the data source side to operate a transmitting unit in order to transmit the data to a data sink. However, there is a large amount of data in the data source, which must be quickly transferred to the data sink for effective processing. This applies in particular to field devices in automation technology that need to quickly transfer their process data to a control center.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein optoelektronisches Kommunikationssystem anzugeben, das zur Übertragung von Daten seitens der Datenquelle einen geringen Energiebedarf hat.The object of the invention is therefore to provide an optoelectronic communication system which has a low energy requirement for the transmission of data on the part of the data source.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by the features of claim 1. The dependent claims relate to advantageous refinements and developments of the invention.
Der Hauptgedanke der Erfindung besteht darin, dass eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit jeweils als Teil einer Datensenke ausgebildet werden und in der Datenquelle eine steuerbare Modulationseinheit angeordnet ist, wobei die steuerbare Modulationseinheit das Sendesignal der Sendeeinheit so verändert, dass das von der Modulationseinheit zur Empfangseinheit reflektierte Signal die Dateninformation der Datenquelle enthält. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, dass die Baugruppen mit einem hohen Energiebedarf, wie beispielsweise die Sendeeinheit, in der Datensenke angeordnet sind, die dort problemlos mit ausreichend Energie versorgt werden können, während seitens der Datenquelle die Modulationseinheit verwendet wird, die einen wesentlich niedrigeren Energiebedarf hat wie die Sendeeinheit.The main idea of the invention is that a transmission unit and a reception unit are each formed as part of a data sink and a controllable modulation unit is arranged in the data source, the controllable modulation unit changing the transmission signal of the transmission unit such that the signal reflected by the modulation unit to the reception unit contains the data information of the data source. These measures ensure that the modules with a high energy requirement, such as the transmitter unit, are arranged in the data sink, which can be supplied with sufficient energy there without any problems, while the modulation unit, which has a significantly lower energy requirement, is used by the data source like the transmitter unit.
Eine Modulation des Lichtsignals kann beispielsweise durch eine Änderung der reflektierten Lichtintensität und/oder durch eine Änderung der reflektierten Lichtpolarisation und/oder durch eine Änderung der reflektierten Lichtwellenlänge und/oder durch eine Änderung der Phasenlage des reflektierten Lichtsignals erfolgen.A modulation of the light signal can be done, for example, by changing the reflected light intensity and / or by changing the reflected light Light polarization and / or by changing the reflected light wavelength and / or by changing the phase position of the reflected light signal.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Modulationseinheit als Reflektoreinheit mit einer Reflektionsfläche und einer zugehörigen Steuereinheit ausgebildet. Mögliche vorteilhafte Ausführungsformen der Reflektoreinheit sind Flüssigkristallanzeigeeinheiten, ferroelektrische Flüssigkristallanzeigeeinheiten, Polarisatoren oder mechanische Spiegel, insbesondere Mikrospiegel. Durch die Verwendung von ferroelektrischen Anzeigeneinheiten mit geringen Schaltzeiten können besonders schnelle Übertragungsraten erzielt werden. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Reflektorfläche der Reflektoreinheit als Punktmatrix ausgeführt.In a particularly advantageous embodiment, the modulation unit is designed as a reflector unit with a reflection surface and an associated control unit. Possible advantageous embodiments of the reflector unit are liquid crystal display units, ferroelectric liquid crystal display units, polarizers or mechanical mirrors, in particular micromirrors. The use of ferroelectric display units with short switching times enables particularly fast transmission rates to be achieved. In a particularly advantageous embodiment, the reflector surface of the reflector unit is designed as a dot matrix.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird eine ohnehin in der Datenquelle vorhandene Anzeigeeinheit als Reflektor benutzt.In a particularly advantageous embodiment, a display unit that is already present in the data source is used as the reflector.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Übertragungsstrecke zwischen Datenquelle und Datensenke als Lichtwellenleiter ausgeführt.In a further embodiment, the transmission path between the data source and the data sink is designed as an optical waveguide.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird eine optische Weiche („Multiplexer") benutzt, um eine Kommunikation von einer Datensenke mit mehreren Datenquellen durchführen zu können.In a development of the invention, an optical switch (“multiplexer”) is used in order to be able to carry out communication from a data sink with a plurality of data sources.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen.The invention is particularly suitable for use in potentially explosive areas.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschreiben.The invention is described in more detail below with reference to the drawing.
Es zeigenShow it
Fig. 1 : in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen optischen Kommunikationssystems;1: shows a schematic diagram of a block diagram of the optical communication system according to the invention;
Fig. 2: in schematischer Darstellung eine erweiterte Ausführungsform der Erfindung. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst das optische Kommunikationssystem eine Datenquelle 1 mit einer Modulationseinheit, die als Reflektoreinheit 5 ausgeführt ist und eine Datensenke 2 mit einer Sendeeinheit 3 und einer Empfangseinheit 4. Zur Datenübertragung von der Datenquelle 1 an die Datensenke 2 sendet die Sendeeinheit 3 ein Lichtsignal 6.1 an die Reflektoreinheit 5. Dort wird das Lichtsignal 6.1 von einer Reflektorfläche 5.1 reflektiert und als Reflektorsignal 6.2 an die Empfangseinheit 4 übertragen. Durch eine Steuereinheit 5.2 wird die Reflektorfläche so angesteuert, dass das aus dem Lichtsignal 6.1 durch Reflektion erzeugte Reflektorsignal 6.2 die Dateninformation enthält, die von der Datenquelle 1 an die Datensenke 2 übertragen werden soll. Bei der Verwendung von Flüssigkristallanzeigeelementen als Reflektoren wird eine Veränderung dadurch erreicht, dass abhängig von den zu übertragenden Daten, Teile der Reflektorfläche 5.1 verdunkelt werden und somit das ankommende Lichtsignal 6.1 absorbieren und Teile der Reflektorfläche hell angesteuert werden und somit das ankommende Lichtsignal 6.1 reflektieren. Bei mechanischen Spiegeln (Mikrospiegel) wird eine Veränderung des ankommenden Lichtsignals 6.1 dadurch erreicht, dass die mechanischen Spiegel so angeordnet werden, dass das Lichtsignal 6.1 vollständig reflektiert wird, oder dass die Spiegel so eingestellt werden, dass nur ein bestimmter Anteil des Lichtsignals reflektiert wird. Bei der Verwendung von Polarisatoren wird die Polarisationsrichtung des ankommenden Lichtsignals 6.1 gedreht oder nicht gedreht.Fig. 2: a schematic representation of an extended embodiment of the invention. As can be seen from FIG. 1, the optical communication system comprises a data source 1 with a modulation unit, which is designed as a reflector unit 5, and a data sink 2 with a transmitting unit 3 and a receiving unit 4. The data transmission from the data source 1 to the data sink 2 is transmitted Transmitting unit 3 sends a light signal 6.1 to the reflector unit 5. There, the light signal 6.1 is reflected by a reflector surface 5.1 and transmitted to the receiving unit 4 as a reflector signal 6.2. The reflector surface is controlled by a control unit 5.2 such that the reflector signal 6.2 generated from the light signal 6.1 by reflection contains the data information which is to be transmitted from the data source 1 to the data sink 2. When using liquid crystal display elements as reflectors, a change is achieved in that, depending on the data to be transmitted, parts of the reflector surface 5.1 are darkened and thus absorb the incoming light signal 6.1 and parts of the reflector surface are driven brightly and thus reflect the incoming light signal 6.1. In the case of mechanical mirrors (micromirrors), a change in the incoming light signal 6.1 is achieved by arranging the mechanical mirrors in such a way that the light signal 6.1 is completely reflected, or by adjusting the mirrors so that only a certain proportion of the light signal is reflected. When using polarizers, the direction of polarization of the incoming light signal 6.1 is rotated or not rotated.
Zur Durchführung einer bidirektionalen Kommunikation zwischen der Datenquelle 1 und der Datensenke 2 ist eine zusätzliche Sendeeinheit 9 und eine zusätzliche Empfangseinheit 10 zur Datenübertragung von der Datensenke 2 zur Datenquelle 1 dargestellt.To carry out bidirectional communication between the data source 1 and the data sink 2, an additional transmitting unit 9 and an additional receiving unit 10 for data transmission from the data sink 2 to the data source 1 are shown.
Fig. 2 zeigt eine Weiterbildung der Erfindung, bei der mehrere Datenquellen 1 mit jeweils einer Reflektoreinheit 5 über eine optische Weiche 7 (optischer Multiplexer) mit einer Datensenke 2 über Lichtwellenleiter 8 verbunden sind. Die Datensenke 2 umfasst eine Sendeeinheit 3 und eine Empfangseinheit 4. Die Kommunikation zwischen den Datenquellen 1 und der Datensenke 2 verläuft wie unter Fig. 1 beschrieben. 2 shows a development of the invention in which a plurality of data sources 1, each with a reflector unit 5, are connected via an optical switch 7 (optical multiplexer) to a data sink 2 via optical waveguides 8. The data sink 2 comprises a transmitting unit 3 and a receiving unit 4. The communication between the data sources 1 and the data sink 2 proceeds as described under FIG. 1.

Claims

Patentansprüche claims
1. Optoelektronisches Kommunikationssystem mit einer Datenquelle (1) und einer Datensenke (2), wobei zur Datenübertragung von der Datenquelle (1) zur Datensenke (2) eine Sendeeinheit (3) und eine Empfangseinheit (4) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (3) und die Empfangseinheit (4) jeweils als Teil der Datensenke (2) ausgebildet sind, wobei in der Datenquelle (1) eine steuerbare Modulationseinheit (5) angeordnet ist, und wobei die steuerbare Modulationseinheit (5) das Sendesignal (6.1) der Sendeeinheit (3) so verändert, dass das von der Modulationseinheit (5) zur Empfangseinheit (4) übertragene Signal (6.2) die Dateninformation der Datenquelle (1) enthält.1. Optoelectronic communication system with a data source (1) and a data sink (2), wherein for transmitting data from the data source (1) to the data sink (2) a transmitter unit (3) and a receiver unit (4) are present, characterized in that the The transmission unit (3) and the reception unit (4) are each designed as part of the data sink (2), a controllable modulation unit (5) being arranged in the data source (1), and the controllable modulation unit (5) transmitting the transmission signal (6.1) the transmission unit (3) is changed so that the signal (6.2) transmitted from the modulation unit (5) to the reception unit (4) contains the data information of the data source (1).
2. Optoelektronisches Kommunikationssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationseinheit als Reflektoreinheit (5) mit einer Reflektionsfläche (5.1) und einer Steuereinheit (5.2) ausgeführt ist.2. Optoelectronic communication system according to claim 1, characterized in that the modulation unit is designed as a reflector unit (5) with a reflection surface (5.1) and a control unit (5.2).
3. Optoelektronisches Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorfläche (5.1) als Punktmatrix aufgebaut ist, wobei die einzelnen Punkte der Punktmatrix durch die Steuereinheit (5.2) ansteuerbar sind.3. Optoelectronic communication system according to claim 1 or 2, characterized in that the reflector surface (5.1) is constructed as a dot matrix, the individual points of the dot matrix being controllable by the control unit (5.2).
4. Optoelektronisches Kommunikationssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoreinheit (5) aus Flüssigkristallanzeigeelementen aufgebaut ist.4. Optoelectronic communication system according to one of the preceding claims, characterized in that the reflector unit (5) is constructed from liquid crystal display elements.
5. Optoelektronisches Kommunikationssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoreinheit (5) aus ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigeelementen aufgebaut ist. 5. Optoelectronic communication system according to claim 4, characterized in that the reflector unit (5) is constructed from ferroelectric liquid crystal display elements.
6. Optoelektronisches Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoreinheit (5.1) aus mechanischen Mikrospiegeln aufgebaut ist.6. Optoelectronic communication system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the reflector unit (5.1) is constructed from mechanical micromirrors.
7. Optoelektronisches Kommunikationssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertrag ungsstrecke zwischen Datenquelle (1) und Datensenke (2) als7. Optoelectronic communication system according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission path between data source (1) and data sink (2) as
Lichtwellenleiter (8) ausgeführt ist.Optical fiber (8) is executed.
8. Optoelektronisches Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Weiche (7) zur Anbindung von mehreren Datenquellen (1) an eine Datensenke (2) vorhanden ist. 8. Optoelectronic communication system according to one of the preceding claims, characterized in that an optical switch (7) for connecting several data sources (1) to a data sink (2) is present.
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