DE3214700A1

DE3214700A1 - Optisches nachrichtenuebertragungssystem

Info

Publication number: DE3214700A1
Application number: DE19823214700
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Ing Petermann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1982-04-21
Filing date: 1982-04-21
Publication date: 1983-10-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Arzneimittel mit Wirkung auf das Zentralnervensystem, dadurch gekennzeichnet, daß es als Wirksubstanz β-[7-Hydroxy-naphthyl-(1)]-alanin und/oder deren Alkylester mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylrest enthält.

Description

Beschreibung
"Optisches Nachrichtenübertragungssystem" Die Erfindung betrifft ein optisches Nachrichtenübertragungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Für ein breitbandiges Übertragungssystem ist es zweckmäßig, als Übertragungskanal eine einwellige Lichtleitfaser zu verwenden. Derzeitige optische Nachrichtenübertragungssysteme mit einwelligen Lichtleitfasern benutzen überwiegend Halbleiterlaser als Lichtquellen, da Halbleiterlaser einen hohen Anteil ihrer optischen Leistung in die einwellige Lichtleitfaser einkoppeln können.
Ein Nachteil eines solchen Systems besteht darin, daß das erzeugte Laserlicht eine große Kohärenzlänge aufweist.
Diese bewirkt, daß in der Lichtleitfaser auftretende optische Reflexionen derart auf den Halbleiterlaser zurückwirken, daß unerwünschte Störungen bei der Erzeugung des Laserlichts auftreten.
Es ist deshalb wünschenswert, eine Lichtquelle mit einer geringeren Kohärenzlänge zu verwenden, wobei aber die Verwendung einer lichtemittierenden Diode (LED) ausscheidet, da sich mit einer derartigen Lichtquelle lediglich eine sehr geringe optische Leistung von weniger als ungefähr 1 uW in eine einwellige Lichtleitfaser einkoppeln läßt. Eine derart geringe optische Leistung ist allenfalls für ein Nachrichtenübertragungssystem geeignet, dessen Übertragungskanal kurz ist, z.B. einige Meter lang.
Aufgabe der Erfindung is es daher, ein derartiges Nachrichtenübertragungssystem dahingehend zu verbessern, daß eine störungsunanfällige optische Nachrichtenübertragung, ohne Zwischenverstärkerstation, über eine große Entfernung, zumindest einige Kilometer, möglich ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1angegebene Kombination von Merkmalen.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Ein wesentlicher Teil der Erfindung besteht darin, eine geeignete Halbleiter-Lichtquelle anzugeben. Dabei geht die Erfindung aus von einer sogenannten superstrahlenden Diode, deren grundsätzliche Wirkungsweise beispielsweise in der Druckschrift: NTG-Fachberichte, Band 59 (1977), Seiten 148 bis 150 beschrieben ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt eine superstrahlende Diode, bestehend aus einer Halbleiterschichtenfolge 1, die in Form einer Heterostruktur aufgebaut ist und die eine laseraktive Zone 2 enthält. Auf den beiden Deckschichten der Halbleiterschichtenfolge sind ohmsche Kontakte 3, 4 angebracht, über die die Diode durch einen elektrischen Strom anregbar ist.
Dabei ist ein Kontakt 4 als Streifenkontakt ausgeführt, von dem aus ein streifenförmiger Leitfähigkeitspfad 5 bis zur laseraktiven Zone 2 reicht. Im Gegensatz zu einem Halbleiterlaser ist der Leitfähigkeitspfad 5 nicht durchgehend von der Austrittsfläche 6 des Lichts 7 bis zu der Begrenzungsfläche, die der Austrittsfläche gegenüberliegt. Dadurch entsteht ein nicht kontaktierter Halbleiterbereich 8, der eine Länge La besitzt und das Licht 7 absorbiert. Im Bereich des Leitfähigkeitspfades 5, mit der Länge Lp, erzeugt ein genügend hoher Injektionsstrom eine Verstärkung der optischen Welle, so daß das Licht 7 schließlich in Pfeilrichtung die superstrahlende Diode sehr gerichtet verläßt, wobei sich dieser Lichtstrahl auch erfolgreich in eine einwellige optische Faser einkoppeln läßt. Koppelwirkungsgrade von mehr als 20 0 sind erreichbar. Aufgrund eines nicht vorhandenen optischen Resonators ist die spektrale Breite nahezu so groß wie bei einer gewöhnlichen lichtemittierenden Diode, so daß optische Rückwirkungsprobleme vernachlässigbar sind.
Die Licht-Strom-Charakteristik einer superstrahlenden Diode zeigt eine sogenannte superlineare Kennlinie, die mit zunehmendem elektrischen Strom immer steiler wird, so daß sich eine solche Diode insbesondere für puls-codemodulierte Anwendungen einsetzen läßt.
Der Leitfähigkeitspfad 5 der superstrahlenden Diode besitzt eine zweckmäßige Länge Lp im Bereich zwischen 300 um bis 800 um, wobei die Länge Lp eine bestimmte Mindestlänge überschreiten muß, da sonst die Richtwirkung des Lichts 7 zu schlecht wird und sich sonst lediglich ein geringer Koppelwirkungsgrad für die Einkopplung in die einwellige optische Faser ergibt. Andererseits sollte die Länge# Lp nicht zu groß gewählt werden, da dann der benötigte elektrische Strom, um eine Superstrahlung zu erhalten, ebenfalls sehr groß wird, es entsteht störende Verlustwärme. Deshalb ist der angegebene Längenbereich optimal für das erfindungsgemäße Nachrichtenübertragungssystem.
Die Länge La des optisch absorbierenden Halbleiterbereiches 8 liegt im Bereich von ungefähr 200 um bis 500 um, um zu verhindern, daß ein optischer Resonator entsteht, der eine unerwünschte Laserstrahlung erzeugt.
Eine superstrahlende Diode hat im wesentlichen eine Halbleiterschichtstruktur wie ein Doppelheterostruktur-Halbleiterlaser, außer daß der streifenförmige Leitfähigkeitspfad 5 nicht durchgehend ist von einer Kristallendfläche zur anderen. Sämtliche technologischen Anordnungen und/oder Verfahren bei Halbleiterlasern sind auf superstrahlende Dioden übertragbar, wobei beispielsweise die Halbleiterschichtstruktur 1 aus Schichten des Mischkristalls GaAlAs besteht.
Für eine breitbandige Nachrichtenübertragung ist es vorteilhaft, eine superstrahlende Diode zu verwenden, die im wesentlichen bei der Wellenlänge des Minimums der Materialdispersion des Lichtwellenleiters emittiert, d.h., daß bei Verwendung einer Quarzglasfaser die Lichtemission der Diode bei einer Wellenlänge von ungefähr 1,3 um erfolgt. Eine solche Diode wird vorteilhafterweise aus einer Schichtstruktur des Mischkristalls GaInAsP aufgebaut.
Wie erwähnt, sind die bekannten Technologieverfahren für Halbleiterlaser auf die Herstellung von superstrahlenden Dioden anwendbar, so ist beispielsweise der streifenförmige Leifähigkeitspfad 5 durch eine geätzte grabenförmige Vertiefung herstellbar gemäß der deutschen Patentanmeldung P 28 22 146.7.
Bei derartigen superstrahlenden Dioden, genau wie bei Halbleiterlasern, besitzt der emittierte Lichtstrahl einen Astigmatismus, der durch eine anamorphotisch abbildende optische Koppelanordnung gemäß der deutschen Patenanmeldung P 31 12 167 korrigierbar ist. Durch eine derartige Anordnung ist auch für eine superstrahlende Diode ein hoher optischer Koppelwirkungsgrad in eine einwellige optische Faser erreichbar.
Die optische Kopplung des Lichts einer superstrahlenden Diode in eine einwellige optische Faser ist besonders verlustarm, wenn in der superstrahlenden Diode der Astigmatismus vermieden wird, was durch eine optische Wellenführung parallel zur laseraktiven Zone 2 (in x-Richtung in der Figur) zumindest in der Nähe der Austrittsfläche 6 erreicht werden kann. Diese Wellenführung wird durch von Halbleiterlaser her geläufige Mittel erreicht, z.B. dadurch, daß der Brechungsindex im Zentrum unterhalb des Leitfähigkeitspfades 5 größer ist als in den übrigen Randbereichen.
Bei einem derartigen Nachrichtenübertragungssystem ist es zweckmäßig, als Nachrichtenempfänger eine Halbleiter-Photodiode zu verwenden, z.B. eine pin- oder eine Lawinenphotodiode.

Claims

Patentansprüche X Optisches Nachrichtenübertragungssystem, bestehend aus einer intensitätsmodulierbaren Halbleiter-Lichtquelle, einem daran angekoppelten Lichtwellenleiter als Übertragungskanal, an dessen anderem Ende ein Photoempfänger vorhanden ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) die Halbleiter-Lichtquelle enthält mindestens eine superstrahlende Diode, b) der Lichtwellenleiter enthält mindestens eine einwellige Lichtleitfaser, c) der Photoempfänger enthält mindestens eine pin-und/oder Lawinenphotodiode.
2. Nachrichtenübertragu,ngssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die superstrahlende Diode ansteuerndes elektrisches Signal ein puls-code-moduliertes elektrisches Signal enthält.
3. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die superstrahlende Diode folgende Merkmale enthält: a) es ist eine Halbleiterschichtenfolge vorhanden, die einer Heterostruktur entspricht, bei der eine laseraktive Zone (2) von Halbleiterschichten mit jeweils größerem Bandabstand umgeben ist, b) von einer Deckschicht der Halbleiterschichtenfolge bis zur laseraktiven Zone (2) erstreckt sich ein Leitfähigkeitspfad (5), über den Ladungsträger in die laseraktive Zone (2) injizierbar sind und der im wesentlichen senkrecht steht auf einer Austrittsfläche (6), aus der das erzeugte Licht (7) austritt, c) der Leitfähigkeitspfad (5) berührt die Austrittsfläche (6) und hat einen Abstand (La) von der gegenüberliegenden Fläche.
4. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Austrittsfläche (6) mindestens eine Entspiegelungsschicht angebracht ist, die zumindest im Wellenlängenbereich des erzeugten Lichts ein Minimum des Reflexionskoeffizienten aufweist.
5. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitfähigkeitspfad (5) eine Länge (Lp) besitzt, die in einem Bereich von 300 ßm bis 800 zm liegt.
6. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (La) einen Wert im Bereich von 200 ßm bis 500 um besitzt.
7. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitfähigkeitspfad (5) entstanden ist aus einer in die Deckschicht der Halbleiterschichtenfolge geätzten grabenförmigen Vertiefung, auf die ein anschließender Diffusionsvorgang einwirkt, so daß eine der Vertiefung entsprechende Diffusionsfront entsteht, die bis zur laseraktiven Zone (2) reicht.
8. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschichtenfolge eine optische Wellenführung enthält, die zumindest einen Teil des in der laseraktiven Zone (2) entstehenden Lichts zur Austrittsfläche (6) leitet.
9. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenführung zumindest einen Teil des Leitfähigkeitspfades enthält und im wesentlichen parallel zu diesem angeordnet ist.
10. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die superstrahlende Diode mindestens eine Halbleiterschicht enthält, die im wesentlichen aus einem Mischkristall aus GaAlAs besteht.
11. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die superstrahlende Diode mindestens eine Halbleiterschicht enthält, die im wesentlichen aus einem Mischkristall aus GaInAsP besteht.
12. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf einer der Deckschichten der Halbleiterschichtenfolge ein ganzflächiger elektrischer Kontakt (3) vorhanden ist.
13. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der superstrahlenden Diode und dem Lichtwellenleiter eine anamorphotisch abbildende Kopplungsoptik vorhanden ist.