DE3705698C2

DE3705698C2 -

Info

Publication number: DE3705698C2
Application number: DE3705698A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Paul Brookhaven Pa. Us Viola
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1986-02-24
Filing date: 1987-02-23
Publication date: 1992-04-30
Also published as: GB2187055A; US4718118A; GB2187055B; JPS62200929A; DE3705698A1; GB8704031D0; JPH0630465B2

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorspannungsschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie umfaßt auch ein Verfahren zum Nachstellen des Vorstroms und/oder Modulationsstroms einer Laserdiode gemäß Anspruch 7.

In einem Lichtleiter-Kommunikationssystem ist an irgendeinem Netzknoten ein Datensender und -empfänger über einen optischen Empfänger (Photodetektor) und einen optischen Sender (Lichtsender) mit dem Lichtleiterkabel gekoppelt. Als Licht sender sind bei einem Lokalnetz mit hoher Datenrate oder größeren Entfernungen oder einer großen Anzahl von Knoten (so daß die gesendete Lichtenergie in viele Teile aufgeteilt werden muß), Laserdioden bevorzugt.

Die Kennlinie einer Laserdiode hat einen ersten Teil, in dem das emittierte Licht mit dem Diodenstrom relativ langsam vom Nullwert bis zu einem Knick der Kennlinie ansteigt. Daran schließt sich ein zweiter Teil an, in dem das emittierte Licht mit dem Diodenstrom relativ schnell ansteigt. Maßgeblich für den maximal zu nutzenden Diodenstrom sind Gesichtspunkte wie die Aufheizung der Diode: Für gute Zuverlässigkeit wählt man im allgemeinen den maximalen Betriebsstrom wesentlich niedriger als den Maximalstrom, den die Laserdiode noch aushalten kann.

Die im Lokalnetz übertragenen Daten haben gewöhnlich die Form binärer Impulse mit "hohen" und "niedrigen" Logikpegeln. Der "hohe" Logikpegel der binären Impulse bringt die Diode in einen "eingeschalteten" Zustand: Zur Darstellung eines "niedrigen" Logikpegels wird die Diode ausgeschaltet, so daß kein Ausgangslicht erzeugt wird. Da wegen Verzögerungen im Umwandlungsprozeß von der Elektroneninjektion zur Lichtemission die Impulse im Lichtausgang verzögert gegenüber dem Steuerstrom auftreten, leidet die Symmetrie und Wiedergabetreue der Impulse. Für Nachrichtenverkehr mit hohen Datenraten ist es aus Zeitsteuergründen jedoch erforderlich, daß die gesendeten Lichtimpulse eine relativ gut definierte Symmetrie haben und insgesamt formtreu wiedergegeben werden.

Bei einer großen Anzahl von Knoten oder Stationen des Netzes mit je einer an ein Lichtleiterkabel angeschlossenen Laserdiode führt das Vorspannen all dieser Laserdioden auf den Knickstrom zu einer Summierung des Restlichtes in den Lichtleitern und damit zu einer Hintergrundhelligkeit, welche sich zum Grundrauschen addiert und die Signalerkennung erschwert. Dies wiederum reduziert für das Lichtleiterkabel die maximal ver tretbare Verlegungslänge, bevor die Kabeldämpfung das Signal auf einen unerwünscht niedrigen Pegel abschwächt.

Kennlinienänderungen von Laserdioden mit der Temperatur und Alterung äußern sich u. a. in einer Verschiebung des Knickpunktes, wobei im Bereich unterhalb des Knickpunktes die Steigung der Kennlinie konstant bleibt und nur der Betrag des Stromes am Knickpunkt sich ändert.

Aus der DE-OS 34 34 217, von welcher die Erfindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht, ist es bekannt, den Knickk-Vorstrom aller optischen Sender mit Ausnahme des gerade sendenden Exemplars auszuschalten. Wenn eine Sendung an irgendeinem Knoten beginnen soll, wird der Lichtsender dieses Knotens auf seinen Knickstrom vorgespannt, und diese Vorspan nung wird für die Dauer der Datensendung beibehalten. Zum Senden der Daten wird dem Knickstrom ein modulierender Strom überlagert. Durch diese Methode läßt sich das Restlicht im System und damit das Systemrauschen vermindern, so daß der Nachrichtenverkehr verbessert und gleichzeitig die erwünschte Wiedergabetreue der Impulse garantiert wird.

Zum Kompensieren von Kennlinienänderungen erfolgt eine Nach justierung des Diodenstroms, wobei eine Steuerlogik die Laser diode mit einem ersten Erregungsstrom, der von Null aus ansteigt, beaufschlagt und das Ausgangslicht überwacht wird, bis das emittierte Licht die dem Knickpunkt der Kennlinie entsprechende Intensität erreicht. Dieser Knickpunktstrom wird in einer Speicherlogik gespeichert und während der weiteren Vorstromjustierung konstant gehalten. Eine zweite Steuerlogik erregt die Laserdiode dann mit einem weiter an steigenden Strom bis zu der für den maximalen Vorstrom ge wünschten Lichtintensität. Die Information über diesen Maximalvorstrom wird ebenfalls gespeichert, so daß sie auch reproduziert werden kann. Hiermit ist die Vorstrom-Einstellung beendet. Nun wird eine Schaltlogik mit der Datenquelle und mit einer Logikschaltung gekoppelt, die entsprechend den niedrigen und hohen Logikpegeln des Datensignals den Wert des Vorstroms zwischen dem Knickstrom und dem Maximalvorstrom umschaltet. Während des oben beschriebenen Einstellintervalls emittiert die Laserdiode maximale Lichtstärke. Dies kann den Nachrichtenverkehr im Netzwerk stören, falls der Lichtsender an den Lichtleiter angeschlossen bleibt. Trennt man den Lichtleiter ab, dann muß der Betrieb unterbrochen werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für eine Vorspan nungsschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine Möglichkeit zu schaffen, zumindest den Vorstrom von Laser dioden auch bei hohen Datenraten ohne Unterbrechung des Betriebs des Systems zu justieren.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 7 angegebenen Merkmale gelöst, während die Unteransprüche Weiterbildungen und spezielle Ausgestaltungen der Erfindung kennzeichnen.

Die Erfindung wird angewandt in einer Station eines Licht leiter-Kommunikationssystems für Nachrichtenverkehr im Burst- Betrieb. Die Station enthält eine Laserdiode, deren Kennlinie einen Knick aufweist und die sich zeitlich ändern kann. Der Knickstrom definiert einen Schwellenwert der Helligkeit der Laserdiode. In jeder Station wird die Laserdiode jedesmal während eines Datenburstintervalls auf den Knickstrom vorgespannt, und außerdem mit einem modulierenden Strom angesteuert, der die Daten durch zwei Logikzustände repräsentiert. Zwischen aufeinanderfolgenden Burstsendungen wird der Knickstrom abgeschaltet, um das Systemrauschen zu vermindern, das sich durch das Restlicht bei der Schwellenerregung ergeben würde. Das Ausgangslicht der Laserdiode wird während des Intervalls, in dem sie erregt ist, abgetastet. Wenn die Datenrate sehr hoch ist, dann kann die Dauer der jeweiligen Erregung so kurz sein, daß sich die zur Abtastung des Lichts erforderliche Zeit zumindest über einen beträchtlichen Teil des Burstintervalls erstreckt. Die Verarbeitung des abgetasteten Signals kann noch mehr Zeit erfordern. Es könnte also vorkommen, daß der jeweils abgetastete Burst bereits zu Ende ist oder daß er und weitere von der Station gesendete Bursts bereits auf getreten sind, bevor die Signalverarbeitung zur Einstellung des Vorstroms oder des Modulationsstroms die Stärke des tat sächlichen Ausgangslichts im Verhältnis zum gewünschten Aus gangslicht festgestellt hat und der Strom das richtige Aus gangslicht erzeugt. Wenn die Korrektur des Diodenstroms zu einer Zeit erfolgt, während welcher eine Sendung stattfindet, dann bestünde die Gefahr, daß die Änderung des Stroms als Sprung im Datensignal interpretiert wird und das Signal beim Empfang somit fehlerbehaftet ist. Aus diesem Grund sieht die Erfindung eine Zeitsteuerschaltung vor, die verhindert, daß sich zumindest der Vorstrom während Sendungen ändert, so daß jede Burstsendung mit Strömen erfolgt, die während des be treffenden Bursts unveränderlich sind.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen an hand von Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Lichtleiter-Kommunika tionssystems, das mehrere Knoten und einen zentralen Netzverknüpfungspunkt enthält;

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines repräsentativen Licht leiter-Sender/Empfängers an einem Knoten des Systems der Fig. 1;

Fig. 3 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild des Senders der Fig. 2;

Fig. 4a zeigt für eine Laserdiode, die als Lichtemissions element in der Anordnung nach Fig. 3 benutzt werden kann, das Ausgangslicht als Funktion des Diodenstroms;

Fig. 4b zeigt einen typischen Zeitverlauf des Diodenstroms, mit dem die Kennlinie nach Fig. 4a ausgesteuert werden kann;

Fig. 4c zeigt den zeitlichen Verlauf des Ausgangslichts bei Aussteuerung der Kennlinie nach Fig. 4a mit dem Diodenstrom nach Fig. 4b;

Fig. 5 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Senders nach Fig. 3 in einer normalen Betriebsart;

Fig. 6 zeigt ein ähnliches Zeitdiagramm für eine Betriebsart zur Aktualisierung des Vorstroms;

Fig. 7 veranschaulicht mit einem ähnlichen Zeitdiagramm die Betriebsart zur Aktualisierung des Modulationsstroms;

Fig. 8 ist ein vereinfachtes Flußdiagramm für die Operationsfolge des Mikroprozessors im Sender nach Fig. 3;

Fig. 9 zeigt ein Schaltbild für den Vorstromschalter und den Modulationsstromschalter in der Anordnung nach Fig. 3;

Fig. 10 ist ein Blockschaltbild einer alternativen Form eines Lichtleiter-Kommunikationssystems, bei dem die Erfindung angewandt werden kann.

Das in Fig. 1 dargestellte Lichtleiter-Kommunikationssystem oder "Netz" dient dem Datenverkehr zwischen mehreren Stationen oder Knoten 12 über Lichtleiterkabel 14 und einen gemein samen zentralen Netzverknüpfungspunkt 16. Ein repräsentatives Exemplar der Knoten ist mit 12a bezeichnet, und ein repräsen tatives Exemplar der Lichtleiterkabel ist mit 14a bezeichnet. Der Zentralpunkt 16 kann ein Sternkoppler (Sternverzweiger) sein, wie er in der Technik bekannt ist, um Signale zu empfangen, die entlang einem Lichtleiterkabel, wie z.B. dem Kabel 14a, laufen, und um das Lichtsignal vom Lichtleiterkabel 14a aufzuteilen und jeweils einen Teil davon auf alle Lichtleiterkabel 14 und die zugeordneten Knoten 12 zu koppeln.

Die Fig. 2 ist ein Blockschaltbild des in Fig. 1 darge stellten repräsentativen Knotens 12a und des zugehörigen Licht leiterkabels 14a. Wie in Fig. 2 zu erkennen, enthält das Lichtleiterkabel 14a zwei Lichtleiter 212 und 214, die mit einem Datenempfänger 216 bzw. einem Datensender 218 verbunden sind. Der Datenempfänger 216 spricht auf die aus dem Lichtleiter 212 kommenden Signale an, um Daten zu erzeugen, die dann über einen Leiter oder eine Leitergruppe 222 auf eine Datenverarbeitungseinrichtung (Datenprozessor) 220 gegeben werden. Wie bekannt, können die Daten entweder in serieller Form oder in paralleler Form erscheinen und entweder über einen einzigen Leiter oder eine Leitergruppe übertragen werden. Zur Vereinfachung werden im folgenden die Leitergruppen so behandelt, als wären sie ein einfacher Leiter. Der Daten prozessor 220 verarbeitet die empfangenen Daten (gewünschten falls zusammen mit Daten aus einer lokalen Quelle) und legt über Leitungen a, b und 224 Signale an den Datensender 218, um Sendungen zu steuern, die über den Lichtleiter 214 abgehen. Der Datenprozessor 220 empfängt bestimmte Zeitsteuersignale über eine Leitung g.

Die Fig. 3 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild des Daten senders 218 der Fig. 2. Entsprechende Elemente sind in der Fig. 3 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie in Fig. 2. Die Anordnung nach Fig. 3 empfängt, wenn sie sendeberechtigt ist, Daten und einen zugeordneten Nachrichten-Sendebefehl über die Leitungen a und 224 vom Datenprozessor 220 und legt Vorstrom und Modulationsstrom an eine Laserdiode 310. Diese erzeugt modulierte Lichtsignale, die auf den Lichtleiter 214 und auf eine Monitor-Photodiode 312 gegeben werden. Vorstrom und Modulationsstrom werden von einer Vorstromquelle 314 bzw. einer Modulationsstromquelle 316 erzeugt, die durch zugeordnete Strombetrag-Steuerwörter gesteuert werden, welche in zugehörigen Zwischenspeichern 318 bzw. 320 gespeichert sind. Im Sendebetrieb werden die Daten einfach in Bursts unter Verwendung des Vorstroms und des Modulationsstroms ge sendet, die aus den gespeicherten Steuerwörtern abgeleitet werden; dabei werden die gespeicherten Steuerwörter nicht aktualisiert, d. h. nicht auf den neuesten Stand gebracht.

Für die Aktualisierung des Vorstroms wird das von der Photodiode 312 überwachte Ausgangslicht der Laserdiode 310 während einer Zeit abgetastet und gespeichert, in welcher nur der Vorstrom angelegt und noch kein Datenburst gesendet wird. Nach erfolgter Speicherung (660 . . .) des Vorstromwertes I_B können die Datenburstimpulse mit noch nicht aktualisiertem Vorstrom gesendet werden. Währenddessen wird das gespeicherte Signal verarbeitet, und die Verarbeitungszeit darf länger sein als die Burst-Dauer. Das auf diese Weise korrigierte Vorstrom-Steuerwort wird später in den Zwischenspeicher 318 zu einer Zeit eingegeben, wo keine Datenbursts gesendet werden (Sendepause), so daß Verfälschungen der Burstimpulse aus geschlossen sind.

Für die Aktualisierung des Modulationsstromes wird das von der Photodiode 312 gefühlte Ausgangslicht der Laserdiode 310 während der Burst-Sendung abgetastet und gespeichert, und der gespeicherte Amplitudenwert wird während einer Dauer verarbeitet, die länger sein darf als die Dauer der Burst-Sendung. In einer Pause zwischen Burst-Sendungen wird dann das aktualisierte Modulationsstrom-Steuerwort in den Zwischenspeicher 320 eingespeichert.

Die Fig. 4a zeigt die Strom/Lichtstärke-Kennlinie 410 der Laserdiode 310. Gemäß der Fig. 4a hat die Kennlinie 410 einen ersten, durchgezogen gezeichneten Teil 412, der vom Nullwert der Stromachse (Gesamtsteuerstrom I_T=0) bis zu einem Stromwert I_B reicht und in welchem die Steilheit oder Anstiegsgeschwindigkeit der Lichtstärke als Funktion der Zunahme des Gesamtstroms relativ klein ist. Ein zweiter Teil 414 der Kennlinie erstreckt sich vom Stromwert I_B (= Vorstromwert) bis zu einem Spitzen- Stromwert I_P (der die Summe des Vorstroms I_B und des Spitzenwertes eines Modulationsstroms I_M ist). In diesem zweiten Kennlinienteil ist die Anstiegsgeschwindigkeit der Lichtstärke bei Zunahme des Gesamtstroms relativ groß. Zwischen den Teilen 412 und 416 der Kennlinie 410 befindet sich ein Übergangsbereich 416, bekannt als "Knie" der Kennlinie, wo sich die Steilheit der Kennli nie plötzlich ändert.

Die gestrichelt gezeichnete Kennlinie 420 in Fig. 4a veranschaulicht in übertriebener Form, wie sich die Kennlinie der Laserdiode unter dem Einfluß von Zeit oder Temperaturänderungen ändern kann. Wie dargestellt, hat die Kurve 420 einen Teil 422, in dem sich die Steilheit des Teils 412 der Kennlinie 410 fortsetzt. Das "Knie" liegt hier bei einem höheren Stromwert als I_B und der weitere Teil 424 der Kurve 420 hat eine Steilheit oder Steigung, die parallel zu derjenigen des Teils 414 der Kennlinie 410 ist. Der Gesamteffekt der Kennlinienän derung von der Kurve 410 zur Kurve 420 besteht darin, daß das Knie im wesentlichen mitten zwischen die Strom werte I_B und I_P verlegt worden ist, wie die Zeichnung zeigt.

Die Fig. 4b zeigt einen möglichen zeitlichen Verlauf des Gesamtsteuerstroms 426, bestehend aus Vorstrom und Modu lationsstrom, mit dem die Kennlinie nach Fig. 4a ausge steuert wird. In der Fig. 4b beginnt der Gesamtsteuer strom zu einem Zeitpunkt T0 mit dem Vorstromwert I_B, und während eines Datenintervalls, das den Zeitpunkt T1 ent hält, nimmt der Steuerstrom einen Spitzenwert I_P an. Wie es die Kurve 430 in Fig. 4c zeigt, hat das Anlegen des Stroms 426 an eine Laserdiode, deren Kennlinie wie die Kurve 410 in Fig. 4a aussieht, Lichtimpulse zur Folge, die im wesentlichen rechteckig sind und deren Lichtin tensität sich abhängig vom Modulationsstrom zwischen den Werten L1 und L2 ändert. Die gestrichelte Wellenform 432 in Fig. 4c zeigt das Ausgangslicht für denjenigen Fall, daß der Strom 426 an eine Laserdiode gelegt wird, welche die modifizierte Kennlinie 420 nach Fig. 4a hat. Man er kennt, daß hier der Spitzenwert des Ausgangslichts von L2 auf einen Wert L3 vermindert ist. Außerdem ist zu se hen, daß die Vorderflanken der Lichtimpulse etwas ver zögert sind, weil die Ausschläge des Modulationsstroms I_M durch den Kniebereich der modifizierten Kennlinie 420 der Fig. 4a gehen. Die reduzierte Lichtstärke bei der Wellenform 432 und die dortigen Verzögerungen der Über gänge sind in einem Kommunikationssystem unerwünscht, insbesondere wenn es sich um ein System mit hoher Daten rate handelt. Weil die Kennlinienänderung zu einer Än derung des Spitzenwertes der Lichtstärke geführt hat, könnte man denken, eine passende Korrekturmöglichkeit wäre eine Erhöhung des Modulationsstroms I_M, um die ur sprüngliche Lichtintensität wieder herzustellen. Dieser Weg ist jedoch wegen thermischer Effekte unerwünscht, außerdem wird damit das Problem der Verzögerung in den Datenübergängen nicht gelöst. Es hat sich gezeigt, daß es zweckmäßiger ist, Änderungen wie z.B. die beschrie bene Kennlinienänderung von der Kurve 410 zur Kurve 420 in Fig. 4a dadurch zu korrigieren, daß man den Vorstrom I_B verstellt.

Es können auch andere Änderungen in den Eigenschaften einer Laserdiode vorkommen. So kann sich z.B. die Steil heit des Teils 424 der Kurve 420 in Fig. 4a ändern. Es ist zweckmäßig, solche Änderungen durch Justierung des Modulationsstroms I_M zu korrigieren.

Wenn der in Fig. 2 dargestellte Datenprozessor 220 Da ten zu senden hat und wenn festgestellt worden ist (z.B. durch Empfang des oben erwähnten "Gutscheins"), daß die Datensendung stattfinden soll, dann wird über eine Lei tung ein Nachricht-Sendebefehl an den Setzeingang S ei nes Flipflops 322 (Fig. 3) geliefert. Dies ist in der Fig. 5a mit dem Impuls 510 zum Zeitpunkt T0 veranschau licht. Das Flipflop 322 wird gesetzt, und sein Q-Aus gang und die dort angeschlossene Leitung c wechseln auf hohen Logikpegel, wie es mit dem Signal 514 in Fig. 5c gezeigt ist. Das Signal vom Q-Ausgang des Flipflops 322 wird über die Leitung c auf einen Eingang eines UND- Gliedes 324 gegeben, ferner auf den Setzeingang S eines Flipflops 326 und auf den Steuereingang eines Vorstrom schalters 330. Sobald der Q-Ausgang des Flipflops 322 auf hohen Logikpegel geht, wird der Schalter 330 ein geschaltet, um einen von einer Vorstromquelle 314 über eine Leitung 335 kommenden Vorstrom I_b über eine Lei tung i zur Laserdiode 310 durchzulassen. Wie erwähnt, wird der Betrag des Vorstroms aus der Quelle 314 durch ein Vorstrom-Steuerwort gesteuert, das im Zwischenspei cher 318 (Latch-Schaltung) gespeichert ist. Dieses Vor strom-Steuerwort wird über einen Digital/Analog-Wandler (D/A-Wandler) 332 auf den Steuereingang der Vorstrom quelle 314 gegeben.

Kurz vor der Sendung während des Normalbetriebs (kurz vor dem Zeitpunkt T0) haben ein Synchronisierungs-Sperr signal (516 in Fig. 5d), das von der Leitung d an einen Eingang 334 des UND-Gliedes 324 gelegt wird, und ein Daten-Sperrsignal (518 in Fig. 5e), das über eine Leitung e an ein UND-Glied 338 gelegt wird, ihren hohen Logik pegel, und das Flipflop 326 ist im gesetzten Zustand. Der Pegelübergang am Q-Ausgang des Flipflops 322 zum Zeitpunkt T0 hat daher keinen Einfluß auf das Flipflop 326, er wird jedoch über das aktivierte UND-Glied 324 auf den Eingang einer Verzögerungsleitung 336 und auf den Eingang eines UND-Gliedes 338 gekoppelt. Der an das UND-Glied 338 gelegte hohe Logikpegel aktiviert dieses Glied ab dem Zeitpunkt T0, so daß es Signale von einer Multiplexschaltung 340 an den Modulationsstromschalter 342 durchläßt. Die Multiplexschaltung 340 koppelt ein Synchronisiersignal von einem Synchronisierungsgenera tor 344 über das aktivierte UND-Glied 338 zum Modulations stromschalter 342. Der Synchronisierungsgenerator 344 er zeugt ein Synchronisiersignal mit einem vorbestimmten Tastverhältnis. Wie im Intervall T0-T2 in Fig. 5h dar gestellt, ist das Synchronisiersignal eine Rechteck welle 524 mit einem Tastverhältnis von 50%. Der Modula tionsstromschalter 342 legt Modulationsstrom aus der Quelle 316 über eine Leitung 341 an die Laserdiode 310, abhängig vom Logikpegel des an den Modulationsstrom schalter 342 gelegten Signals, wie es in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben wurde. Die Summe des Vorstroms I_B und des durch die synchronisierende Rechteckwelle modulier ten Modulationsstroms I_M ist mit der Wellenform 527 in Fig. 5i im Intervall T0-T2 dargestellt. Der Summenstrom durch die Laserdiode 310 bewirkt eine Lichtemission, von der ein Teil an der Monitor-Photodiode 312 aufgefangen wird, um auf einer Leitung j ein Photodiodensignal zu erzeugen, wie es mit 528 in der Fig. 5j dargestellt ist.

Zum Zeitpunkt T2, der gemäß der Fig. 5 um eine Zeitspanne Δt_s gegenüber dem Zeitpunkt T0 verzögert ist, erscheint der Wechsel auf hohen Logikpegel am Ausgang der Ver zögerungsleitung 336, wodurch ein monostabiler Multivi brator (Univibrator) 346 über das aktivierte UND-Glied 348 getriggert wird. Der Multivibrator 346 erzeugt darauf hin auf einer Leitung f einen Impuls, der mit 520 in Fig. 5f dargestellt ist. Der Impuls 520 wird zum Zeit punkt T2 an den S-Eingang eines Flipflops 327 gelegt, um dessen Q-Ausgang und die Leitung g auf einen hohen Logikpegel zu bringen, wie es durch die Wellenform 522 in Fig. 5g gezeigt ist. Der hohe Logikpegel auf der Lei tung g wird an den S-Eingang der Multiplexschaltung 340 gelegt, wodurch sich deren Zustand so ändert, daß ihr Ausgang vom Synchronisierungsgenerator 344 abgekoppelt und stattdessen mit der Leitung 244 gekoppelt wird, um Daten vom Datenprozessor 220 zu empfangen. Gleichzeitig veranlaßt der Pegelwechsel der Wellenform 522 auf der Leitung g zum Zeitpunkt T2 den Datenprozessor 220 (Fig. 2), die Abgabe von Daten einzuleiten. Die Daten vom Pro zessor 220 werden über die Leitung 224, die Multiplex schaltung 340, das UND-Glied 338 und die Leitung h zum Modulationsstromschalter 342 gekoppelt, um diesen Schal ter während derjenigen Teile des Datensignals zu akti vieren, die hohen Logikpegel haben. Das Datensignal auf der Leitung h ist in der Fig. 5h als Teil 526 im Inter vall T2-T4 dargestellt. Wenn der Modulationsstromschalter 342 in der beschriebenen Weise entsprechend den logisch "hohen" Teilen des Datensignals aktiviert oder durchge schaltet wird, dann überträgt er Modulationsstrom aus der Quelle 316 zur Leitung i, wo der Modulationsstrom mit dem Vorstrom addiert und auf die Laserdiode 310 ge geben wird, um einen Summenstrom zu erzeugen, wie er in der Fig. 5i mit der Wellenform 527 im Intervall T2-T4 dargestellt ist. Zu einem Zeitpunkt T4, wenn das letzte Bit der zu einem Datenburst gehörenden Daten den Daten prozessor 220 verläßt, erzeugt der Prozessor 220 auf der Leitung b ein Signal "Ende der Nachricht" (abgekürzt EDN), wie es bei 512 in Fig. 5b dargestellt ist. Dieses EDN-Signal wird an die Rücksetzeingänge (R) der Flipflops 322 und 327 und, zu weiter unten beschriebenen Zwecken, an die Takteingänge von Datenflipflops (D-Flipflops) 350 und 352 gelegt. Das Anlegen des EDN-Signals von der Lei tung b an den R-Eingang des Flipflops 322 bewirkt, daß das Signal auf der Leitung c auf den Null-Logikpegel zu rückgesetzt wird, wie es der Übergang des Signals 514 in Fig. 5c für den Zeitpunkt T4 zeigt. Dieser Übergang schaltet den Vorstromschalter 330 aus und stoppt das Fließen von Vorstrom zur Laserdiode. Der nun niedrige Logikpegel auf der Leitung c sperrt außerdem das UND- Glied 324, wodurch dann auch das UND-Glied 338 gesperrt wird. Das Anlegen des EDN-Signals an den R-Eingang des Flipflops 327 bewirkt, daß der Signalpegel auf der Lei tung g auf den Logikpegel Null wechselt, wie es der Übergang des Signals 522 in Fig. 5g für den Zeitpunkt T4 zeigt, wodurch die Steuerung des Ausgangs der Multiplex schaltung 340 wieder an den Synchronisierungsgenerator 344 zurückgegeben wird. Es werden jedoch keine Synchro nisiersignale an den Modulationsstromschalter 322 gelegt, weil das UND-Glied 338 gesperrt ist. Anschließend, im Normalbetrieb, bleibt der Sender 218 in Ruhe, bis der nächste Nachrichten-Sendebefehl vom Datenprozessor 220 über die Leitung a eintrifft oder bis eine bestimmte, weiter unten beschriebene Aktivität zum Auffrischen der Laser-Vorströme beginnt.

Die zweite Betriebsart wird ausgelöst, wenn ein Mikro prozessor 354 aufgrund abgelaufener Zeit entscheidet, daß der Vorstrom nachgestellt (d.h. auf den neuesten Stand gebracht) werden sollte. Der Mikroprozessor zeigt diese Entscheidung an, indem er einen dafür vorgesehenen Ausgang 669, der mit "Nimm-Vorstrom-Befehl" (NVB) be zeichnet ist, auf hohen Logikpegel setzt. Dieser NVB- Ausgang ist mit dem D-Eingang des Flipflops 352 gekoppelt. Am Ende der nächsten gesendeten Nachricht wird das EDN- Signal auf der Leitung B an den Takteingang des Flipflops 352 gelegt und bewirkt, daß der hohe Logikpegel am D- Eingang dieses Flipflops als niedriger Logikpegel auf den -Ausgang gekoppelt wird. Der Übergang auf niedrigen Logikpegel am -Ausgang des Flipflops 352 wird über ein mit Negativ-Logikeingängen versehenes ODER-Glied 358 und einen monostabilen Multivibrator 359 zum R-Eingang des Flipflops 326 übertragen, um dieses Flipflop zurückzu setzen. Der niedrige Logikpegel am -Ausgang des Flip flops 352 wird außerdem an einen Eingang eines mit Ne gativ-Logikeingängen versehenen NAND-Gliedes 356 gelegt, das als ODER-Glied wirkt. Das Synchronisierungs-Sperr signal auf der Leitung d geht auf niedrigen Logikpegel, wodurch das UND-Glied 324 gesperrt wird, wie es in Fig. 6d der vor dem Zeitpunkt T6 liegende Teil der Wellen form 616 zeigt. Das System erwartet dann den nächsten Nachrichten-Sendebefehl vom Datenprozessor 220. Während dieses Abwartens sind die Flipflops 322, 326 und 327 im zurückgesetzten Zustand, das UND-Glied 324 ist durch den niedrigen Logikwert der Wellenform 616 gesperrt, und das UND-Glied 348 ist aktiviert durch den hohen Logik pegel, der seinem Eingang über die Leitung e angelegt wird, wie es das Signal 618 in Fig. 6e zeigt.

Mit Empfang des nächstfolgenden Nachrichten-Sendebefehls über die Leitung a vom Datenprozessor 220, dargestellt mit dem Impuls 610 in Fig. 6a zum Zeitpunkt T0, wird das Flipflop 322 gesetzt, um die Leitung c auf hohen Logikpegel übergehen zu lassen, wie es die Wellenform 614 der Fig. 6c zum Zeitpunkt T0 zeigt. Das Signal 614 auf der Leitung c schaltet den Vorstromschalter 330 ein, so daß ab dem Zeitpunkt T0 Vorstrom über die Leitung i zur Laserdiode 310 fließen kann, wie es die Steuerstrom- Wellenform 627 der Fig. 6i im Intervall T0-T6 zeigt. Aufgrund dieses Stroms erzeugt die Laserdiode 310 Licht mit einer der Laser-Betriebsschwelle entsprechenden Stär ke, von dem ein Teil auf die Photodiode 312 gekoppelt wird, um auf der Leitung j ein Signal zu erzeugen, das repräsentativ für die Schwellen-Lichtstärke ist, wie es die Wellenform 628 der Fig. 6j für das Intervall nach dem Zeitpunkt T0 zeigt. Der Übergang der Leitung c auf hohen Logikpegel zum Zeitpunkt T0 wird vom gesperrten UND-Glied 324 nicht übertragen, er setzt jedoch das Flipflop 326, so daß sein Q-Ausgang und auch der Ein gang einer Verzögerungsleitung 328 auf hohen Logikpegel übergeht. Nach einer Zeitverzögerung Δt₂, die so gewählt ist, daß sich die Einschaltschwingungen des Vorstroms in der Laserdiode 310 beruhigen können, läßt die Ver zögerungsleitung 328 zu einem Zeitpunkt T2 die Leitung k auf hohen Logikpegel übergehen, wie es die Wellenform 630 der Fig. 6k zeigt. Dieser Pegelübergang des Signals 630 auf der Leitung k wird an eine Abfrage- und Halte schaltung 660 gelegt, die den Ausgang der Photodiode 312 abfragt. Die Abfrage- und Halteschaltung 660 spricht auf den Übergang im Signal 630 zum Zeiptunkt T2 an, um das zum Zeitpunkt T2 abgefragte Signal zu halten. Das so abgefragte Signal wird auf einen Analog/Digital-Wand ler (A/D-Wandler) 662 gegeben, der es in Digitalform bringt. Nach einer Zeitverzögerung von Δt₄, die so lang gewählt ist, daß sich der A/D-Wandler 662 beruhigen kann, läßt die Verzögerungsleitung 328 die Leitung m auf hohen Logikpegel übergehen, wie es die Wellenform 632 der Fig. 6m für den Zeitpunkt T4 zeigt. Dieser Pegelübergang auf der Leitung m aktiviert einen Photodioden-Zwischenspei cher 664, der das digitalisierte Photodioden-Signal vom A/D-Wandler 662 festhält und es auf einen Dateneingang 665 des Mikroprozessor 354 gibt. Zu einem Zeiptunkt T6, der um eine Zeitspanne Δt₆ gegenüber dem Zeitpunkt T0 verzögert ist, läßt die Verzögerungsleitung 328 die Leitung n auf hohen Logikpegel übergehen, wie es das Signal 364 der Fig. 6n zeigt. In der Darstellung er scheint der Zeitpunkt T6 gegenüber dem Zeitpunkt T2 be trächtlich verzögert, in der Praxis braucht T6 jedoch nur wenig verzögert zu sein. Das Signal 634 gelangt über das Verknüpfungsglied 356 auf die Leitung d, zu erkennen an der Wellenform 616 in Fig. 6d, um das UND-Glied 324 zu aktivieren. Hiermit wird sofort das UND-Glied 338 ak tiviert, so daß ab dem Zeitpunkt T6 das Synchronisiersig nal vom Synchronisierungsgenerator 344 über die Multi plexschaltung 340 zur Leitung h gelangen kann. Das recht eckwellenförmige Synchronisiersignal auf der Leitung h ist bei 624 in Fig. 6h dargestellt und erscheint im In tervall T6-T8. Das Synchronisiersignal auf der Leitung h wird an den Modulationsstromschalter 342 gelegt, der auf die Teile hohen Logikpegels dieses Signals anspricht, um Modulationsstrom aus der Quelle 316 auf die Leitung i zu koppeln. Der Modulationsstrom und der Vorstrom summieren sich auf der Leitung i, um das Steuerstromsignal zu er zeugen, wie es bei 626 in Fig. 6i dargestellt ist und das den Gesamt-Steuerstrom der Laserdiode 310 darstellt. Nach Verstreichen einer Verzögerungszeit Δt_s ab dem Zeitpunkt T6, zu dem die Verzögerungsleitung 336 vom UND-Glied 324 angesteuert wurde, liefert diese Verzö gerungsleitung zum Zeitpunkt T8 ein Ausgangssignal, das über das aktivierte UND-Glied 348 an den monostabilen Multivibrator 346 gelegt wird, der daraufhin einen Im puls auf der Leitung f erzeugt, der bei 620 in Fig. 6f dargestellt ist. Der Impuls 620 setzt das Flipflop 327, wodurch auf der Leitung g ab dem Zeitpunkt T8 ein hoher Logikpegel erzeugt wird, wie es bei 622 in Fig. 6g dar gestellt ist. Dieser hohe Logikpegel veranlaßt den Daten prozessor 220 (Fig. 2), mit der Abgabe von Daten auf der Leitung 224 zu beginnen, und schaltet die Multiplexschal tung 340 so um, daß sie die Daten von der Leitung 224 über das UND-Glied 338 zum Schalter 342 koppelt. Somit folgt nach dem Synchronisiersignal 624 auf der Leitung h das Datensignal 626, wie es der Teil 626 der in Fig. 6h dargestellten Wellenform für das Intervall T8-T10 zeigt, und diese Signale werden von der Laserdiode 310 gesendet. Zum Zeiptpunkt T10 setzt ein Signal "Ende der Nachricht" (EDN), das vom Datenprozessor 220 auf die Leitung b ge geben wird (612 in Fig. 6b) die Flipflops 322 und 327 zurück, wodurch die Sendung gestoppt wird. Das Flipflop 326 bleibt im gesetzten Zustand, so daß weiterhin ein hoher Logikpegel über die Verzögerungsleitung 328 auf einen Eingang des Verknüpfungsgliedes 356 gekoppelt und ein hoher Logikpegel an das mit Negativ-Logikeingängen versehene NAND-Glied 370 gelegt wird. Der an den Glie dern 356 und 370 liegende hohe Logikpegel wird durch diese Glieder an die Leitungen d und e weitergegeben, um die UND-Glieder 324 und 328 aktiviert zu halten. Mit den aktivierten UND-Gliedern 324 und 348 können anschlie ßend Sendungen in der weiter oben beschriebenen normalen Weise erfolgen.

Während der Sendung der Synchronisierimpulse nach dem Zeitpunkt T6 (Fig. 6) in der zweiten Betriebsart beginnt der Mikroprozessor 354, aus dem festgehaltenen Photodio den-Signal den gewünschten Wert für den Vorstrom zu er rechnen. Da der Mikroprozessor 354 vergleichsweise lang sam ist, werden die Rechenvorgänge unter Umständen erst dann abgeschlossen sein, nachdem eine oder mehrere wei tere Datensendungen stattgefunden haben. Wie bereits er wähnt, werden diese weiteren Datensendungen durch den Rechenprozeß nicht beeinträchtigt, weil das Synchronisie rungs-Sperrsignal auf der Leitung d und das Daten-Sperr signal auf der Leitung e auf hohem Logikpegel gehalten werden. Das Flipflop 326 wird erst dann zurückgesetzt, wenn der Mikroprozessor 354 seine Rechnungen beendet hat, wie weiter unten beschrieben.

Nach Beendigung seiner Berechnungen erzeugt der Mikro prozessor 354 ein auf den neuesten Stand gebrachtes Steuerwort für den Vorstrom an einem dafür vorgesehenen Ausgang 666. Dieses erneuerte Vorstrom-Steuerwort wird an den Eingang sowohl des Vorstrom-Steuerspeichers 318 als auch des Modulationsstrom-Steuerspeichers 320 gelegt. Gleichzeitig erzeugt der Mikroprozessor 354 an einem Aus gang 667 ein Signal "Aktiviere Vorstrom-Erneuerung", wel ches anzeigt, daß ein Vorstrom-Steuerwort am Ausgang 666 zur Verfügung steht. Dieses Aktivierungssignal für die Vorstrom-Erneuerung wird vom Mikroprozessorausgang 667 an einen Eingang eines UND-Gliedes 668 gelegt. Ein an derer Eingang dieses Gliedes ist mit der Leitung b ver bunden. Das Aktivierungssignal für die Vorstrom-Erneue rung wird erst dann über das UND-Glied 668 an den Vor strom-Steuerspeicher 318 gelegt, wenn ein Signal "Ende der Nachricht" (EDN) auf der Leitung b empfangen wird. Dies stellt sicher, daß der Inhalt des Vorstrom-Steuer speichers nicht während der Sendung einer Nachricht er neuert wird, sondern erst nach dem Ende einer Nachricht. Sobald das EDN-Signal empfangen wird, wird das neue Vor strom-Steuerwort in den Speicher 318 gegeben, und der Mikroprozessor 354 erzeugt dann an einem Ausgang 371 ein Rückstellsignal, das an die Löscheingänge CLR der Flipflops 350 und 352 gelegt wird. Hierdurch macht der -Ausgang des Flipflops 352 einen Sprung auf hohen Lo gikpegel, der über das mit Negativ-Logikeingängen ver sehene ODER-Glied 358 zum Multivibrator 359 gekoppelt wird, jedoch ohne diesen Multivibrator zu triggern. Beim Ausbleiben eines Impulses vom Multivibrator 359 bleibt das Flipflop 326 gesetzt. Wie weiter unten noch beschrieben wird, geht dann der Mikroprozessor in seine dritte Betriebsart, in welcher der Modulationsstrom auf den neuesten Stand gebracht (d.h. "erneuert") wird.

Die Betriebsart zur Erneuerung des Modulationsstroms wird eingeleitet, wenn der Mikroprozessor 354 an einem Ausgang 673, der mit "Nimm-Modulationsstrom-Befehl" be zeichnet ist, einen hohen Logikpegel erzeugt und ihn an den D-Eingang des Flipflops 350 legt. Nach der näch sten gesendeten Nachricht bewirkt das EDN-Signal, das über die Leitung b an den Takteingang des Flipflops 350 gelegt wird, daß der -Ausgang dieses Flipflops auf niedrigen Logikpegel übergeht. Dieser Übergang bewirkt über das UND-Glied 358 die Triggerung des monostabilen Multivibrators 359, der daraufhin einen Impuls an den R-Eingang des Flipflops 326 legt, um es zurückzusetzen. Der Übergang auf niedrigen Logikpegel am -Ausgang des Flipflops 350 steuert auch einen Eingang des NAND-Glie des 370 an. Der niedrige Logikpegel vom Flipflop 350 ge langt dann über dieses Glied 370 auf die Leitung e, um das UND-Glied 348 zu sperren. Dies ist in der Fig. 7e durch den niedrigen Zustand der Wellenform 718 für die Zeiten vor dem Zeitpunkt T0 gezeigt. Der hohe Logikpegel am -Ausgang des Flipflops 352 wird über das Glied 356 gekoppelt, um auf der Leitung d einen hohen Logikpegel zu erzeugen, wie es die Wellenform 716 der Fig. 7d zeigt; dieser hohe Logikpegel aktiviert das UND-Glied 324. Wenn zum Zeitpunkt T0 der nächste Nachrichten-Sendebefehl vom Datenprozessor 220 (Fig. 2) an das Flipflop 322 ge legt wird, wie bei 717 in Fig. 7a gezeigt, dann läßt dieses Flipflop die Leitung c auf hohen Logikpegel über gehen, wie es die Wellenform 714 der Fig. 7c zeigt. Der Vorstromschalter 330 wird ab dem Zeitpunkt T0 eingeschal tet, um Vorstrom an die Laserdiode 310 zu legen, wie es in der Fig. 7i der Übergang der Wellenform 727 zum Zeit punkt T0 zeigt. Der Pegelübergang des Signals 714 auf der Leitung c wird über das UND-Glied 324 auf den Ein gang der Verzögerungsleitung 336 gekoppelt und aktiviert außerdem das UND-Glied 338, so daß ab dem Zeitpunkt T0 Synchronisiersignale vom Generator 344 über die Multi plexschaltung 340 und die Leitung h zum Modulationsstrom schalter 342 gelangen können; diese Synchronisiersignale sind durch den Teil 724 der Wellenform der Fig. 7h dar gestellt. Der Pegelübergang auf der Leitung c zum Zeit punkt T0 steuert außerdem den S-Eingang des Flipflops 326 an, dessen Q-Ausgang daraufhin einen Sprung auf den hohen Logikpegel macht, der dann an den Eingang der Ver zögerungsleitung 328 gelegt wird. Die Laserdiode 310 er zeugt Licht entsprechend dem Modulationsstrom während der Teile hohen Logikpegels der Synchronisiersignale und ent sprechend dem Vorstrom. Nach dem Zeitpunkt T0 fragt die Abfrage- und Halteschaltung 660 das Signal ab, das auf der Leitung j durch die Monitor-Fotodiode 312 infolge des Ausgangslichtes der Laserdiode 310 erzeugt wird (Kur ve 728 in Fig. 7j). Während des Intervalls T0-T8 ist die ses Licht durch das Synchronisiersignal bestimmt, das wie erwähnt ein vorbestimmtes Tastverhältnis hat. Da das Tast verhältnis im dargestellten Fall gleich 50% ist, fließt durch die Laserdiode 310 während der Hälfte der Zeit der Spitzenstrom I_P (Fig. 4b) und während der anderen Hälfte der Zeit der Vorstrom I_B. Die Ausgangsgröße der Fotodiode 312 repräsentiert daher einen mittleren Lichtwert, der in der Mitte zwischen den Lichtwerten L₁ und L₂ (Fig. 4c) liegt. Zu einem Zeitpunkt T2, eine Zeitspanne Δt₂ nach dem Zeitpunkt T0, bewirkt die Verzögerungsleitung 328 auf der Leitung k einen Wechsel auf hohen Logikpegel, wie es die Wellenform 730 der Fig. 7k zeigt. Dieser Pegelüber gang veranlaßt die Abfrage- und Halteschaltung 660, das für das Licht repräsentative Signal zu halten. Im In tervall vom Zeitpunkt T2 bis zu einem Zeitpunkt T4 er zeugt der A/D-Wandler 662 eine digitalisierte Version des abgefragten Signals und hat auch noch Zeit, sich zu beruhigen. Zum Zeitpunkt T4, eine Zeitspanne Δt₄ nach dem Zeitpunkt T0, bewirkt die Verzögerungsleitung 328 auf der Leitung m einen Pegelübergang, wie es die Wellenform 732 in Fig. 7m zeigt, wodurch der Zwischen speicher 664 veranlaßt wird, die digitalisierte Version des Fotodioden-Signals zu speichern. Anschließend liest der Mikroprozessor 354 das gespeicherte Signal aus. Zu einem Zeitpunkt T6, der um Δt_s gegenüber T0 verzögert ist, geht der Ausgang der Verzögerungsleitung 336 auf einen hohen Logikpegel über, der das UND-Glied 348 be aufschlagt. Das UND-Glied 348 ist jedoch zum Zeitpunkt T6 durch den niedrigen Logikpegel der Wellenform 718 auf der Leitung e gesperrt und gibt den erwähnten Pegel übergang nicht weiter. Zu einem Zeitpunkt T8, der um Δt₆ gegenüber T0 verzögert ist, läßt die Verzögerungs leitung 328 die Leitung n auf hohen Logikpegel übergehen, wie es die Wellenform 734 der Fig. 7n zeigt. Dieser Über gang wird über das Glied 370 weitergegeben, um das UND- Glied 348 zu aktivieren, wodurch dann der monostabile Multivibrator 346 getriggert wird, so daß er einen Im puls abgibt, wie er bei 720 in Fig. 7f gezeigt ist. Der Impuls 720 setzt das Flipflop 327 und bewirkt einen Pe gelübergang auf der Leitung g, wie es die Wellenform 722 der Fig. 7g zeigt. Der Pegelübergang auf der Leitung g andert den Zustand der Multiplexschaltung 340 und veran laßt den Datenprozessor 220, mit der Lieferung von Daten über die Leitung 224 an die Multiplexerschaltung 340 zu beginnen. Die Daten werden über die Multiplexerschaltung 340 und das UND-Glied 338 an den Modulationsstromschalter 342 gelegt, wie es der Teil 726 der Wellenform der Fig. 7h für das Intervall T8-T10 zeigt. Dies bringt die Da ten zur Aussendung. Zum Zeitpunkt T10 wird die Sendung durch das EDN-Signal beendet, das bei 712 in Fig. 7b dargestellt ist.

Während und möglicherweise nach dem Sendeburst errech net der Mikroprozessor 354 den erneuerten Wert des Mo dulationsstroms (I_M′), der erforderlich ist, um den Spit zenwert des Ausgangslichtes auf dem Wert L2 zu halten. Es sind verschiedene Arten von Berechnungen möglich, je nachdem, welches Modell für die Darstellung der Laser kennlinie verwendet wird. Geht man von der Annahme aus, daß die Steilheit der Kennlinie über den Bereich 414 (Fig. 4a) zwischen dem Kniepunkt und dem Spitzenwert des Modulationsstroms konstant ist, wobei sich der Wert dieser Konstanten jedoch mit der Zeit ändert, dann reicht eine einfache Proportionierung aus. Der erneuerte Modu lationsstrom I_M′ kann dann nach folgender Formel berech net werden:

I_M′ = I_M(L_R-L₁)/(L-L₁) ,

worin I_M der gegenwärtige Modulationsstrom ist, L₁ die vom Vorstrom allein hervorgerufene Lichtstärke, L_R die dem Spitzen-Steuerstrom zugeordnete Referenz-Lichtstärke (in Wirklichkeit L₁ plus dem Mittelwert von L₂-L₁) und L die gemessene Lichtstärke beim gegenwärtigen Steuerstrom.

Wenn der Mikroprozessor 354 den erneuerten Modulations strom ausgerechnet hat, wird an einem Datenausgang 666 ein Steuerwort erzeugt, das sowohl an den Vorstrom-Steuer speicher 318 als auch an den Modulationsstrom-Steuerspei cher 320 zu legen ist. Der Mikroprozessor 354 erzeugt außerdem an einem Ausgang 675 ein Signal "Aktiviere Mo dulationsstrom-Erneuerung", das an ein UND-Glied 674 ge legt wird. Beim nächstfolgenden EDN-Impuls aktiviert das UND-Glied 674 den Zwischenspeicher 320 zur Einspeicherung des erneuerten Wortes. Anschließend wird der erneuerte Wert des Modulationsstroms für alle Sendungen bis zum nächstfolgenden Erneuerungszyklus benutzt.

Die Fig. 8 ist ein Funktions-Flußdiagramm, welches die vom Mikroprozessor 354 der Fig. 3 durchgeführten Programm schritte veranschaulicht. In der Fig. 8 repräsentiert der Block 810 die Initialisierung des Programms beim Einschal ten des Senders und die Einstellung einer laufenden Va riablen B = 1. Der Block 812 symbolisiert die Eingabe eines vorbestimmten Intervalls, in dem jeweils eine Erneuerung des Steuerstroms stattfinden soll, in einen Zeitgeber. Gemäß dem Block 814 wird der Ausgang des Zeitgebers 812 wiederkehrend geprüft, bis die Zeit für die Erneuerung erreicht ist. Bis zu diesem Zeitpunkt werden die Sen dungen vom Sender 218 der Fig. 3 mit den Steuerströmen vorgenommen, die den Wörtern entsprechen, welche gerade in den Zwischenspeichern 318 und 320 gespeichert sind. Die Logik geht dann vom Block 814 zum Entscheidungsblock 816, in dem der Wert von B geprüft wird. Wenn B gleich 1 ist, geht es weiter zum Block 818, wo die Leitung für "Nimm-Vorstrom-Befehl" geltend gemacht wird, indem der Ausgang 669 des Mikroprozessors auf hohen Logikpegel ge bracht wird. Wie beschrieben, hat dies nach der nächsten Sendung zur Folge, daß Daten am Fotodioden-Speicher 664 (Fig. 3) für die Beaufschlagung des Eingangs 665 des Mikroprozessors erzeugt werden. Der Block 820 repräsen tiert die Auslesung der Fotodioden-Daten aus dem Speicher 664. Im Block 822 wird das durch die Fotodioden-Daten dargestellte Ausgangslicht der Laserdiode 310 mit einem Referenzwert verglichen. Der Block 824 symbolisiert die Berechnung eines neuen Wertes für den Vorstrom, und der Block 826 symbolisiert das Anlegen des neu errechneten Wertes an den Erneuerungsdaten-Ausgang 666. Im Block 828 wird die Leitung "Aktiviere Vorstrom-Erneuerung" geltend gemacht, indem der Ausgang 667 des Mikroprozessor auf ho hen Pegel gebracht wird. Der Block 830 repräsentiert die Einstellung der laufenden Variablen B auf Null, worauf die Logik zum Block 832 geht, bei dem die Rückstellung erfolgt, indem der Ausgang 371 des Mikroprozessors 354 auf hohen Logikpegel gebracht wird. Anschließend läuft die Logik über den Weg 834 zurück zum Block 812, wo der Zeitgeber für das Erneuerungsintervall wieder gesetzt wird.

Beim nächstfolgenden Ablauf des Zeitgebers wird im Ent scheidungsblock 816 festgestellt, daß B≠1 ist, und die Logik geht über den Nein-Ausgang zum Block 838, worin die Leitung für "Nimm-Modulationsstrom-Befehl" geltend gemacht wird, indem der Ausgang 673 des Mikroprozessors 354 auf hohen Pegel gehoben wird. Dies bewirkt, daß Da ten aus dem Fotodioden-Speicher 664 an den Eingang 665 des Mikroprozessors 354 gelegt werden. Die Logik geht dann weiter zum Block 840, der das Auslesen der Fotodio den-Daten aus dem Speicher symbolisiert. Im folgenden Block 842 werden die Fotodioden-Daten mit einer Referenz größe verglichen, und im folgenden Block 844 wird der neue Wert des Modulationsstroms errechnet. Wie erwähnt, hängt die Art der Berechnung davon ab, welche Änderungen in der Laserdioden-Kennlinie voraussetzungsgemäß berück sichtigt werden sollen. Wenn der neue Wert ausgerechnet ist, wird er an einen Eingang 666 gelegt, wie durch den Block 846 symbolisiert. Die Logik geht dann weiter zum Block 848, worin die Leitung für die Aktivierung der Mo dulationsstrom-Erneuerung geltend gemacht wird, indem ein hoher Logikpegel an den Ausgang 675 gelegt wird. Wie erwahnt, bewirkt dies die Einspeicherung des erneuerten Modulationsstrom-Wortes. Die Logik läuft dann zu einem weiteren Block 850, worin B = 1 gesetzt wird. Dann erfolgt die Rücksetzung im Block 832, bevor es über den Weg 834 zum Block 812 zurückgeht.

Die Fig. 9 zeigt in einem Schaltbild nähere Einzelheiten des Vorstromschalters 330 und des Modulationsstromschal ters 342 nach Fig. 3. Entsprechende Elemente sind in der Fig. 9 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie in Fig. 3. Gemäß der Fig. 9 enthält der Schalter 342 zwei Bipolartransistoren 910 und 912, deren Emitter an die Leitung 341 angeschlossen sind, um Modulationsstrom I_M von der Stromquelle 316 der Fig. 3 zu empfangen. Der Kollektor des Transistors 910 ist über einen Widerstand 914 mit einem als Masse dargestellten Bezugspotential verbunden, und der Kollektor des Transistors 912 ist über die Leitung i mit der Kathode der Laserdiode 310 verbunden. Die Daten werden von der Leitung h über den nicht-invertierenden Ausgang eines Verstärkers 916 auf die Basis des Transistors 912 gegeben und gelangen außer dem über den invertierenden Ausgang des Verstärkers 916 zur Basis des Transistors 910, ohne nennenswerte relati ve Verzögerung. Dank dieser Anordnung werden die Tran sistoren 910 und 912 entsprechend den Daten abwechselnd eingeschaltet, derart, daß der Strom I_M von der Last 914 auf die Leitung i umgeschaltet wird, wenn die Leitfähig keit vom Transistor 910 zum Transistor 912 wechselt.

Der in Fig. 9 dargestellte Vorstromschalter 330 enthält ebenfalls zwei emittergekoppelte Bipolartransistoren 920 und 922, die an die Leitung 335 angeschlossen sind, um Vorstrom I_B aus der Stromquelle 314 der Fig. 3 zu empfan gen. Der Kollektor des Transistors 920 liegt an einem Lastwiderstand 924, und der Kollektor des Transistors 922 ist mit der Leitung i verbunden. Das Steuersignal wird von der Leitung c über den nicht-invertierenden Ausgang eines Verstärkers 926 auf die Basis des Transistors 922 gegeben und über den invertierenden Ausgang des Verstärkers 926 an die Basis des Transistors 920 gelegt. Der so aus gebildete Vorstromschalter 330 spricht auf ein Zweipegel- Steuersignal auf der Leitung c an, um den Strom I_B aus der Quelle 314 abwechselnd auf den Lastwiderstand 24 und auf die Leitung i umzuschalten, wenn die Transistoren 920 und 922 abwechselnd eingeschaltet werden.

Die Fig. 10 zeigt einen anderen Typ eines Lichtleiter- Kommunikationssystems, bei dem die Erfindung angewandt werden kann. Im Falle der Fig. 10 überträgt eine Licht leiterschiene 1010 Nachrichten in beiden Richtungen zwi schen mehreren Knoten, von denen nur zwei dargestellt sind (1020 und 1090). Der Knoten 1020 werde als repräsentati ves Beispiel genommen. In diesem Knoten ist ein Sternkopp ler 1022 vorgesehen, der mit der Lichtleiterschiene 1010 gekoppelt ist und einen ersten und einen zweiten Anschluß 1024 und 1026 aufweist, um mit demjenigen Teil der Licht leiterschiene 1010 zu kommunizieren, der rechts (in der Zeichnung) vom Knoten 1020 liegt. Ein dritter und ein vierter Anschluß 1028 und 1030 des Sternkopplers 1022 dienen der Kommunikation mit den links vom Knoten 1020 liegenden Teilen der Lichtleiterschiene 1010. Der Anschluß 1024 ist über ein Lichtleiterkabel 1032 mit einem weiteren Sternkoppler oder Signalvereiniger 1034 gekoppelt, in dem die Lichtsignale, die aus dem rechts vom Knoten 1020 lie genden Teil der Lichtleiterschiene 1010 empfangen werden, mit Signalen kombiniert werden, die aus dem linken Teil der Lichtleiterschiene 1010 über einen Anschluß 1028 und ein Lichtleiterkabel 1036 empfangen werden, so daß an ei nem Ausgangsanschluß 1038 des Kopplers 1034 Signale aus der gesamten Lichtleiterschiene 1010 erscheinen. Die An schlüsse 1026 und 1030 des Sternkopplers 1022 werden über jeweils ein Lichtleiterkabel 1040 bzw. 1042 auf einen wei teren Sternkoppler oder Lichtleiter-Signalteiler 1044 ge geben. Die an den Eingangsanschluß 1046 des Signalteilers 1044 gelegten Signale werden aufgeteilt und über Anschlüs se 1026 und 1030 des Sternkopplers 1020 auf den rechten bzw. den linken Teil der Schiene 1010 gegeben. Ein Sender/Emp fänger ähnlich der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist mit dem Anschluß 1038 des Signalvereinigers 1038 und mit dem Anschluß 1046 des Signalteilers 1044 gekoppelt, um die zu sendenden Signale auf den Anschluß 1046 zu geben und um Signale vom Anschluß 38 zu empfangen und dadurch einen Zweirichtungs-Nachrichtenverkehr mit der gesamten Licht leiterschiene zu ermöglichen.

Natürlich sind auch andere Ausführungsformen der Erfindung möglich. So kann z.B. der Zyklus für die Erneuerung oder "Auffrischung" des Steuerstroms ohne die Verzögerung lau fen, die durch den Zeitgeber 812, 814 entsprechend dem Flußdiagramm der Fig. 8 eingeführt wird. Alternativ kann die Entscheidung über die Erneuerung auch aufgrund einer Messung getroffen werden, die anzeigt, daß sich die Steuer kennlinie für die Lichtemission geändert hat.

Claims

1. Vorspannungsschaltung zum Liefern eines regelbaren Stromes für eine Laserdiode (310) beim Senden von Impulspaketen mit in Form hoher und niedriger Logikpegel codierten Daten, bei der die Kennlinie der Laserdiode zwischen Null und einem Knickpunkt (416) einen ersten Bereich (412) langsamen Anstiegs der Lichtemission mit ihrem Erregerstrom, in dem die Laserdiode beim Auftreten niedriger Datenlogikpegel mit einem Vorstrom (I_B) betrieben wird, und einem sich an den Knickpunkt anschließenden, bis zu einem Maximalstrom (I_P) reichenden zweiten Bereich (414) schnellen Lichtanstiegs, in dem die Laserdiode beim Auftreten hoher Datenlogikpegel zusätzlich mit einem Modulationsstrom (I_M) betrieben wird, aufweist,
mit einer Stromquelle (314, 316) zum Bereitstellen sowie einem Schalter (330 bzw. 342) zum Zuführen des Vor- und Modulationsstromes zur Laserdiode, und einem Speicher (318, 330) für die Werte des Vorstromes (I_B) und des Modulationsstromes (I_M),
mit einer datengesteuerten Steuerschaltung (322, 224, 340, 338) für den Schalter zur Zuführung des Vorstromes nur während der Sendeintervalle und des Modulationsstroms während hoher Datenlogikpegel,
mit einem zwischen die Laserdiode und die erste Stromquelle geschalteten Rückkopplungszweig, der einen photoelektrischen Wandler (312) und eine Einstellschaltung (354) zum Einstellen des Vorstromes auf einen Sollwert in Abhängigkeit vom Vergleich des von dem photoelektrischen Wandler erzeugten Helligkeitssignals mit einem Bezugswert für die Lichtemission im Knickpunkt enthält,
und mit einer Zeitsteuerschaltung (326, 328, 350, 352, 354) zum Erzeugen von Zeitsteuersignalen für die datengesteuerte Steuerschaltung und die Einspeicherung des eingestellten Vorstromwertes,
dadurch gekennzeichnet,

- daß das Ausgangssignal des photo-elektrischen Wandlers (312) einer Abtast- und Halteschaltung (660) zugeführt wird, die in einem der Aussendung von Datenimpulspaketen vorausgehenden Meßintervall zur Messung der Lichtemission bei Vorstrom durch ein Zeitsteuersignal (630 auf Leitung k) von der Zeitsteuerschaltung (326, 328, 350, 352, 354) aktivierbar ist,
- daß der Abtast- und Halteschaltung (660) ein A/D-Wandler (662) nachgeschaltet ist, der einen dem gemessenen Vorstrom (I_B) entsprechenden Digitalwert an einen Zwischenspeicher (664) liefert, welcher nach Stabilisierung des A/D-Wandlers (Zeitpunkt T4) durch ein weiteres Zeitsteuersignal (632 auf Leitung m) für die Einspeicherung dieses Digitalwertes aktivierbar ist,
- und daß aufgrund des gespeicherten Digitalwertes die Einstellschaltung (354) den Sollwert des Vorstromes bestimmt, während inzwischen die Laserdiode (310) Impulspakete senden kann, und den Sollwert in einer zwischen Impulspaketen liegenden Sendepause in den Speicher (Vorstromspeicher 318) überträgt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher jeweils einen Vorstromspeicher (318) und einen Modulationsstromspeicher (330) umfaßt und die Stromquelle jeweils eine Vorstromquelle (314) und eine Modulationsstromquelle (316) aufweist, die über einen Vorstromschalter (330) bzw. einen Modulationsstromschalter (342) an die Laserdiode (310) anschließbar sind.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorstromspeicher (318) ein Digitalspeicher ist, der den gespeicherten Vorstromwert über einen D/A-Wandler (332) an die den Vorstrom (I_B) bereitstellende Stromquelle (314) gibt.

4. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast- und Halteschaltung (660) während eines der Aussendung von Datenimpulsen vorausgehenden zweiten Meßintervalls (T₀ bis T₈) zur Messung der Lichtemission bei einem zwischen dem Vorstrom (I_B) und dem Maximalstrom (I_P) wechselnden Meßimpulsstrom (724) durch ein weiteres Zeitsteuersignal (730 auf Leitung k) von der Zeitsteuerschaltung (326, 328, 350, 352, 354) aktivierbar ist, derart, daß der nachgeschaltete A/D-Wandler (662) einen der gemessenen Summe aus Vorstrom (I_B) und mittlerem Modulationsstrom (I_M) entsprechenden Digitalwert an den Zwischenspeicher (664) liefert, welcher nach Stabilisierung des A/D-Wandlers (662) durch ein weiteres Zeitsteuersignal (732) auf Leitung m) für die Einspeicherung dieses Digitalwertes aktivierbar ist, und daß aufgrund dieses gespeicherten Digitalwertes die Einstellschaltung (354) den Sollwert für den Modulationsstrom (I_M) bestimmt, während inzwischen die Laserdiode (310) Impulspakete senden kann und nach Beendigung einer Datenimpulspaketübertragung (Nachrichten-Ende-Impulse 712) in den Modulationsstromspeicher (320) überträgt.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßimpulsstrom (724) ein Tastverhältnis von 50% aufweist.

6. Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulationsstromspeicher (320) ein Digitalspeicher ist, der den gespeicherten Modulationsstromwert über einen D/A-Wandler (333) an die den Modulationsstrom (I_M) bereitstellende Stromquelle (314) gibt.

7. Verfahren zum Nachstellen des Vorstrom und/oder Modulationsstroms einer Laserdiode zum Senden von Impulspaketen mit in Form hoher und niedriger Logikpegel codierten Daten,

- wobei der die Kennlinie der Laserdiode zwischen Null und einem Knickpunkt (416) einen ersten Bereich (412) langsamen Anstiegs der Lichtemission mit ihrem Erregerstrom, in dem die Laserdiode beim Auftreten niedriger Datenlogikpegel mit einem Vorstrom (I_B) betrieben wird, und einem sich an den Knickpunkt anschließenden, bis zu einem Maximalstrom (I_P) reichenden zweiten Bereich (414) schnellen Lichtanstiegs, in dem die Laserdiode beim Auftreten hoher Datenlogikpegel zusätzlich mit einem Modulationsstrom (I_M) betrieben wird, aufweist,
- und wobei der Vorstrom und der Modulationsstrom für die Laserdiode als Stromwerte in entsprechenden Speichern enthalten sind und diese Stromwerte aufgrund von Sollwertvergleichen der Lichtemission der Laserdiode erforderlichenfalls nachgestellt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der Nachstellstromwerte während des Sendens von Datenimpulspaketen und die Umspeicherung der berechneten Nachstellstromwerte während Sendepausen zwischen den Datenimpulspaketen durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des mit dem Sollwert zu vergleichenden Ist- Vorstroms in einem einer Datenimpulssendung vorausgehenden ersten Meßintervall durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des mit dem Sollwert zu vergleichenden Ist- Modulationsstroms in einem einer Datenimpulssendung vorausgehenden zweiten Meßintervall unter Verwendung eines sich zwischen Vorstrom und Maximalstrom ändernden Meßimpulsstromes durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastverhältnis des Meßimpulsstromes 50% beträgt.