DE1244441B

DE1244441B - Device for the remote transmission of an optical signal from coherent light

Info

Publication number: DE1244441B
Application number: DEC35083A
Authority: DE
Inventors: Raymond Marcy
Original assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Current assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Priority date: 1964-02-14
Filing date: 1965-02-12
Publication date: 1967-07-13

Description

Vorrichtung zur Fernübertragting eines optischen Signals aus kohärentem Licht Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die zur Fernübertraguna, eines optischen Signals aus kohärentem Licht in einem Ihomogenen, nichtabsorbierenden und für die Frequenz des übertragenen Signals verlustfreien Fortpflanzungsmedium dient und aus einer croßen Anzahl mechanisch und optisch endseitio, zusammen-efüater Rohrabschnitte und aus zwischen letzteren befindlichen optischen Verbindungsgliedern besteht. Solche auf große Entfernun-(ren erfolgende. optische übertragungen von als Informationsträ-er dienenden Lichtsignalen finden insbesondere in einem Medium oder einer Folge von Medien statt, in denen die Leistungsverluste der Signale sehr gering oder zumindest ausreichend klein sind, um die Auswertung unter vernünftigen Bedin-,gungen zu ermö 3 C glichen.Device for remote transmission of an optical signal from coherent light. together-efüater tube sections and from between the latter located optical connectors. Such optical transmissions of light signals serving as information carriers taking place over long distances take place in particular in a medium or a sequence of media in which the power losses of the signals are very low or at least sufficiently small for the evaluation to take place under reasonable conditions - conditions to ermö 3 C equalized.

Der Erfindung liegt' die Aufgabe zugrunde, eine optische übertragun 'gsvorridhtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Fortleitung von Lichtbündeln über große Entfernung hinweg sowohl unter atmosphärischen als auch ionosphärischen Bedingungen ermöglicht. Hierbei soll die übertragung mit 1001/o das gesamte Jahr vorgenommen werden können.The invention is based on the object of an optical transmission To create 'gsvorridhtung of the type mentioned, the forwarding of light bundles over great distances under both atmospheric and ionospheric Conditions made possible. The transmission should be 1001 / o for the entire year can be made.

Diese Aufgabe ist bei der hier vorgeschlagenen übertraaunasvorrichtung der eingangs genannten Art erfindun-s-emäß durdli die Vereinigung folgender C C C el Merk-male gelöst: Die Rohrabschnitte verlaufen in einem Kanal, der mit sie seitlich haltenden mechanischen Organen ausgerüstet und mit einer sie in der Höhe haltenden Flüssigk-eit gefüllt ist. Mittels einer solchen Vorrichtung läßt sich ein beispielsweise von einem Laser ausgesandtes Lichtbündel auf große Entfernun-en übertragen, ohne daß einer solchen übertraaun- die obenerwähnten zahlreichen Nachteile anhaften. Jeder einzelne Rohrabschnitt kann hierbei sehr lanc, aehalten werden, und diese Länge ist lediglieh durch die technologischen Möglichkeiten bearenzt. Jeder Rohrabschnitt ist an seinen beiden Enden durch koaxiale optische Systeme abgeschlossen, die auf die Achse des Rohres zentriert sind und gestatten, die Rohrabschnitte in Aufeinanderfolge anzuordnen.This object is achieved in the above-mentioned type above-mentioned above according to the invention by the combination of the following CCC el features: The pipe sections run in a channel, which is equipped with mechanical organs holding them laterally and with them in height holding liquid is filled. By means of such a device, a light beam emitted, for example, by a laser can be transmitted over great distances without the above-mentioned numerous disadvantages being inherent in such a device. Each individual pipe section can be kept very lanc, and this length is only affected by the technological possibilities. Each pipe section is closed at both ends by coaxial optical systems which are centered on the axis of the pipe and allow the pipe sections to be arranged in succession.

Es ist zwar schon vorbekannt, bei der Nachrichtenübertragung Kabel in Kanälen unterhalb der Erde anzuordnen. Ebenso ist es bereits bekannt, Rohre, die in einem Kanal verlaufen, seitlich zu halten. Schließlich ist es in der Technik auch allgemein üblich, immer dann, wenn ein Element auf einer be,-stimmten Höhe gehalten werden muß, es in einer Flüssigkeit schwimmen zu lassen. Das Bekanntsein dieser Maßnahmen auf verschiedenen Anwendungs-,gebieten läßt jedoch schon im Hinblick auf die besondere Problemstellung die hier fü.r ei-ne optische Signalübertragun-Svorrichtun- in der Zusammenfassung verschiedener Maßnahmen bestehende Lösung keinesfalls nahelegen und auch nicht den erst mit der übertraaungsvorrichtunc, nach der Erfindung herbei-C im geführten technischen Fortschritt ohne weiteres erwarten.It is already known to arrange cables in channels below the ground when transmitting messages. It is also already known to hold pipes that run in a channel to the side. Finally, it is also common practice in technology, whenever an element has to be held at a certain height, to allow it to float in a liquid. The fact that these measures are known in various fields of application, however, in view of the particular problem posed by no means suggests the solution existing here for an optical signal transmission device in the combination of various measures, nor does it suggest the solution that was only introduced with the transmission device, expected according to the invention in the technical progress made without further ado.

Vorzugsweise besteht der Rohrabschnitte aufnehmende Kanal aus einer auf Höhe des Erdbodens oder in einen Mauereinschnitt gesetzten Rinne. Hierbei ist von weiterem Vorteil, wenn die in der Rinne enthaltene viskose Flüssigkeit, auf der das Rohr schwimmt, eine genügend große kinematische Viskosität besitzt und an der Rinne eine oder mehrere Dämpfungsfeder oder sonstige Halte-Iieder vorge-C C ID sehen sind, welche das Rohr auf der es tragenden Flüssig,keit ohne ausgeprägte Resonanzerscheinungen in einer bestimmten stabilen Gleichgewichtslage halten. Darüber hinaus sind zweckmäßig jeweils zwei aufeinanderfolgende Rinnen als kommunizierende Röhren derartzusammengesetzt, daß die beiden be- treffenden aufeinanderfolgenden Rohre auf gleichem Flüssigkeitspegel ruhen. Um die Temperatur längs eines Rohres zu vergleichmäßigen, kann die Flüssigkeit einem natürlichen oder erzwungenen Umstrom unterworfen werden.The channel accommodating the pipe sections preferably consists of a channel set at the level of the ground or in a wall cut. Here, it is further advantageous when the viscous liquid contained in the trough, to which the tube is floating, has a sufficiently high kinematic viscosity and the groove one or more damping spring or other holding Iieder pre-C≡C ID see is what the Keep the pipe on the liquid carrying it in a certain stable position of equilibrium without pronounced resonance phenomena. In addition, appropriate in each case two successive troughs are derartzusammengesetzt as communicating vessels, that the two loading encountered successive pipes resting on the same liquid level. In order to equalize the temperature along a pipe, the liquid can be subjected to a natural or forced flow.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung weist vor allem den Vorteil auf, eine übertragung von Lichtsignalen unter Bedingungen vornehmen zu lassen, die einen optimalen Wirkungsgrad gewährt> leisten. Dies wird dadurch ermöorlicht, daß das Fortpflanzungsmedium das Signal praktisch nicht dämpft und die zwischen den Rohrabschnitten befindlichen optischen Systeme vollkommen koaxial aufeinander ausgerichtet sind. Die Rohrabschnitte bilden --nämlich auf Grund ihrer Anordnung gleichzeitig eine hermetische Hülle für das Fortpflanzungsmedium und einen starren Träger für die koaxialen optischen Systeme.The proposed device according to the invention has above all the The advantage of having light signals transmitted under conditions which guarantees optimal efficiency> Afford. This is because of this enables the propagation medium to practically not attenuate the signal and the optical systems located between the pipe sections are completely coaxial are aligned. The pipe sections form - namely because of their Arrangement at the same time a hermetic envelope for the reproductive medium and a rigid support for the coaxial optical systems.

Sieht man eine genügende Anzahl nebeneinander-C aesetzter Rdhrabschnitte vor, gestattet die hier vorgeschlagene Vorrichtung, ein Lichtsignal auf einige Hundert von Kilometern zu übertragen. Diese übertragung läßt sich mit einem guten Wirkungsgrad vornehmen, der gleichzeitig durch die Eigenschaften der Vorrichtung und durch die Richtwirkungen der in optischer Sicht angeordneten Sende- und Empfangsantennen sichergestellt ist.If you can see a sufficient number of adjacent turnaround sections before, the device proposed here allows a light signal to a few hundred of kilometers to be transmitted. This transfer can be done with a good degree of efficiency make which at the same time by the properties of the device and by the Directional effects of the transmitting and receiving antennas arranged in optical view ensured is.

in der Zeichnung ist eine übertra C gungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Art in einer beispielsweise C -- ,gewählten Ausführungsform im Querschnitt schematisch veranschaulicht. Die übertragene g 1 Lichtwelle pflanzt sich bei ihr im Innern des dargestellten Rohres T fort. Das vorzuorsweise aus eir.cm Metallzylinder bestehende Rohr T schwimmt auf der Oberfläche der in dem Kanal C enthaltenen Flüssiakeit L. Der an seiner oberen Seite durch den Deckel P geschlossene Kanal C ruht in einem Mauereinschnitt?ti. Der Kanal C besteht vorzu g sweise aus einer Kunststoffrinne, deren Boden genügend biegsam ist, um sich dem Boden des Mauereinschnitts M anpassen zu können, auf dem der Kanal ruht, und zwar auch dann, wenn der Boden des Mauereinschnitts beträchtliche Unregelmäßigkeiten besitzt. Das Rohr T enthält ein Medium G, das das Signal weder durch Brechune, noch durch Absorption schwächt und vorzugsweise aus einein verlustfrei-,n honiog nen, vor Z> --e allem von Nebel und Wasserdampf freien Gas best teht. Ein entsprechendes Gas ist beispielsweise stark entwässerter Stickstoff. Das Rohr T -wird auf seinem FlüssigIkeitsträger L in einer stabilen Gleichgewichtslaue achalten. Zu diesern Z-Weck- ist einerseits eine solche C C Flüssi-keit L geivählt, die einen genügend C großen Bewegungsreibungsbeiwert (vorzugsweise zwischeu 0,3 und 15 Poise), jedoch einen sehr geringen statischen Reibun-skoefflizienten aufweist. Beispielsweise erfüllen die meisten öle diese Bedingungen in ausreichender Weise. Andererseits besitzt das RohrT eine äußere Form, die für eine stabile Schwimmlage geeignet ist. Ferner sind Vorrichtungen wie beispielsweise Dämpfungsfedern R vorgesehen, welche genau die Gleich-ewichtslage des Rohres T auf ihrer Tragflüssigkeit festlegen. Ein durch bekannte Maßnahmen herbeigeführter Flüssi,-keitsumstrom längs des Rohres läßt die Temperatur der Flüssigkeit vergleichmäßigen und Rohrkrümmungen vermeiden. Ferner schützt der DeckeIP die FlüssigkeitL vor Wetterunbilden. Auf Grund der so getroffenen Anordnung istdie Achse des Rohres genau bestimmt und liegt stets waagerecht. Um die Gesamtkonstruktion zu erleichtern, ist das Rohr T zweckmäßig aus Abschnitten gebildet, die endseitig aneinandergesetzt und zusammengefügt sind. Jedoch ist es auch möglich, große Entfernungen, beispielsweise in der Größenordnung von einigen hundert Kilometern, mit einem einzigen Rohr zu überbrücken. Zweckmäßig wird jedoch die Vorrichtung aus einer Kette solcher Rohre T gebildet, von denen jedes an seinen beiden Enden durch ein auf die Mitte des Rohres zentriertes optisches System abgeschlossen ist. Die beiden Systeme in jedem Rohrende lie-en vollkommen zueinander koaxial, d. h., die verschiedenen Robrabschnitte liegen mit ihren Achsen in Flucht zueinander, wodurch ein besserer Wirkungsgrad für die übertragung des Lichtsignals C C, C gewährleistet ist.in the drawing is a übertra C of the inventive type supply device in an example C -, chosen embodiment in cross-section schematically illustrated. The transmitted g 1 light wave is propagated inside the tube T shown. The vorzuorsweise consisting of eir.cm metal cylinder tube T floats on the surface of the Flüssiakeit L. contained in the channel C. The closed at its upper side by the cover P channel C resting in a wall incision? Ti. The channel C is vorzu g sweise of a plastic gutter whose bottom is sufficiently flexible to adapt to the bottom of the wall incision M, on which rests the channel, even if the bottom of the wall incision has considerable irregularities. The tube T includes a Medium G, the verlustfrei-, n honiog NEN, before Z> --e all of mist and water vapor free gas best TEHT the signal either by Brechune weakens or by absorption, and preferably from Einein. A corresponding gas is, for example, highly dehydrated nitrogen. The tube T - will switch to its liquid carrier L in a stable equilibrium claw. To diesern Z-wake-up such Flüssi CC-ness L is one hand geivählt, but which has a sufficiently large C Bewegungsreibungsbeiwert (preferably zwischeu 0.3 and 15 Poise), a very small static Reibun-skoefflizienten. For example, most oils adequately meet these requirements. On the other hand, the tube T has an external shape which is suitable for a stable swimming position. Furthermore, devices such as damping springs R are provided which precisely determine the equilibrium position of the pipe T on its carrying fluid. A liquid flow along the pipe brought about by known measures can equalize the temperature of the liquid and avoid pipe bends. Furthermore, the blanket IP protects the liquid L from adverse weather conditions. Due to the arrangement made in this way, the axis of the pipe is precisely determined and is always horizontal. In order to facilitate the overall construction, the tube T is expediently formed from sections which are attached to one another and joined together at the ends. However, it is also possible to cover large distances, for example on the order of a few hundred kilometers, with a single pipe. However, the device is expediently formed from a chain of such tubes T, each of which is closed at its two ends by an optical system centered on the center of the tube. The two systems in each tube end lie-en completely coaxial with each other, d. In other words, the axes of the various Robr sections are in alignment with one another, which ensures a better degree of efficiency for the transmission of the light signal C C, C.

Claims

1. A device for the remote transmission of an optical signal of coherent light in a homogeneous, non-absorbent and C for the frequency of the transmitted signal lossless Fo --.- 'Lpfl.anzunp, sriledium consisting of a 1 uroßen number of mechanically and optically endseit; , c, assembled pipe sections and wus between the latter located optical connecting links, g ek ennz ei ehn et by the combination of the following features: The pipe sections (T) run in a channel (C), which is equipped with mechanical organs (R) that hold them laterally is filled with a liquid (L) that keeps it high. 2. Transmission device according to spoke 1, characterized in that the channel receiving the pipe sections (T) consists of a channel (C) set at the level of the ground or in a wall incision (M). 3. Transmission device according to claim 2, characterized in that the viscous liquid (L) contained in the channel (C), on which the tube (T) floats, has a sufficiently large kinematic viscosity «40 centistokes at 200 Q and one or more damping springs (R) or other retaining members are provided on the channel (C). CC 4. transfer device according to claim i ' characterized in that in each case two successive channels (C as communicating, nde tubes are assembled in such a way that the two relevant successive pipes (T) rest on the same liquid level. 5. transfer device according to claim 3 C b or 4, characterized by means for Herbelführun- of a natural or forced, the C C temperature along a pipe (T) comparatively liquid stream contemplated publications: German Auslegeschrift No. 1,146,282; French Patent specification No. 1,334,523; US.... Patent No. 2,825,260 ; ATM, November 1964, Lief. 346, pp. R 133 to R 144; J. Opt. Soe. Hin., 47 (1957), pp. 413 to 422.