ITRM980468A1 - Procedimento ed apparecchio di comunicazione mediante laser attraverso un mezzo affetto da perdite - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
a corredo di una domanda di Brevetto d' invenzione, avente per titolo:
"Procedimento ed apparecchio di comunicazione mediante laser attraverso un mezzo affetto da perdite"
Campo dell'Invenzione
La presente invenzione si riferisce in generale alle comunicazioni senza filo e, in modo più specifico, alle comunicazioni senza filo che utilizzano segnali laser.
Precedenti dell'Invenzione I sistemi per comunicazioni senza filo che forniscono comunicazioni attraverso l'atmosfera della terra tipicamente utilizzano le tecnologie delle comunicazioni a radio frequenza (RF) piuttosto che le tecnologie ottiche. La ragione principale é costituita dal fatto che i segnali ottici vengono fortemente attenuati nell'atmosfera a causa dell'assorbimento e della dispersione.
D'altra parte, i segnali ottici si propagano perfettamente in ambienti che sono sostanzialmente esenti da influenze attenuatrici. Per esempio, sono in corso di sviluppo dei sistemi per comunicazioni satellitari che utilizzano degli allacciamenti incrociati laser tra i satelliti. Le elevate cadenze di bit che possono essere raggiunte con le comunicazioni ottiche e la minima attenuazione attraverso lo spazio libero rendono le comunicazioni laser desiderabili per tali applicazioni.
Sia gli allacciamenti per comunicazioni a radio frequenza e sia quelli per comunicazioni ottiche attraverso l'atmosfera della terra sono affetti da attenuazioni. Tuttavia, i sistemi della tecnica precedente hanno dimostrato che la attenuazione a radio frequenza può essere gestita, anche con frequenze o cadenze di bit relativamente elevate, modificando i livelli di trasmissione dei segnali e le tecniche di modulazione. Le tecnologie ottiche della tecnica precedente, d'altra parte, non sono riuscite a superare la attenuazione atmosferica, rendendo le comunicazioni ottiche con elevate frequenze di bit attraverso l'atmosfera non conveniente.
I sistemi della tecnica precedente hanno utilizzato i segnali per comunicazioni ottiche con più basse frequenze di bit per certe applicazioni. Per esempio, il brevetto statunitense 5.038.406 descrive un sistema per comunicazioni sottomarine a due vie in cui un ricetrasmettitore aerotrasportato trasmette un segnale laser modulato ad impulsi per allacciamento in discesa ad un sottomarino al disotto della superficie dell'oceano. Il trasmettitore laser comprende un circuito di reiezione degli impulsi rapidi il quale elimina con una operazione di filtrazione tutti gli impulsi aventi una larghezza inferiore ad un valore minimo (nominalmente 300 ns). Ciò limita la capacità di penetrare attraverso gli aerosol e gli ostacoli, a causa della grande larghezza degli impulsi .
Le comunicazioni laser ad alta frequenza attraverso mezzi affetti da perdite non sono state realizzabili a causa della attenuazione della luce laser nell'atmosfera (dispersione ed assorbimento) che ha limitato la capacità delle tecnologie anteriori di comunicare segnali con larghezza di impulsi molto piccola. Pertanto, ciò di cui si ha bisogno é un procedimento ed un apparecchio che forniscano delle comunicazioni laser con piccola larghezza degli impulsi attraverso un mezzo o medium affetto da perdite, superando nello stesso tempo i problemi di attenuazione dovuti all'assorbimento ed alla dispersione.
Breve descrizione dei Disegni
La Figura 1 illustra un sistema per comunicazioni secondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione,
la Figura 2 illustra uno schema a blocchi semplificato di un trasmettitore laser secondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione,
la Figura 3 illustra uno schema a blocchi semplificato di un trasmettitore laser con modulazione in ampiezza secondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione,
la Figura 4 illustra uno schema a blocchi semplificato di un trasmettitore operante come sorgente di impulsi modulati a modulazione di ampiezza (AM) in accordo ad una alternativa forma di realizzazione della presente invenzione,
la Figura 5 illustra uno schema a blocchi semplificato di un rivelatore laser secondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione, la Figura 6 illustra un diagramma di flusso di un procedimento per generare un segnale per comunicazioni laser in accordo con una preferita forma di realizzazione della presente invenzione,
la Figura 7 illustra un diagramma di flusso di un procedimento per generare un segnale per comunicazioni laser in accordo con una alternativa forma di realizzazione della presente invenzione, e
la Figura 8 illustra un diagramma di flusso di un procedimento per rivelare un segnale per comunicazioni laser secondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione.
Descrizione Dettagliata dei Disegni
Il procedimento e l'apparecchio della presente invenzione superano ì problemi di attenuazione dovuti all'assorbimento ed alla dispersione, attraverso la generazione di segnali per comunicazioni laser aventi larghezze degli impulsi estremamente strette. La moderna tecnologia laser ha permesso la generazione di impulsi con stretta larghezza e gli esperimenti stanno dimostrando che questi impulsi con stretta larghezza presentano delle caratteristiche che li mettono in condizioni di penetrare dei mezzi o medium con una attenuazione sostanzialmente inferiore a quella riscontrata con le tecnologie precedenti.
Il procedimento e l'apparecchio della presente invenzione applicano le caratteristiche appena scoperte di questi segnali con strette larghezze degli impulsi al campo delle comunicazioni laser. Secondo una preferita forma di realizzazione, un impulso laser modulato, con larghezza estremamente stretta, può essere trasmesso attraverso un mezzo affetto da perdite senza andare incontro ad una significativa attenuazione. Pertanto, il procedimento e l'apparecchio della presente invenzione rendono possibile la realizzazione di comunicazioni con frequenze estremamente elevate attraverso mezzi che erano precedentemente considerati affetti da eccessiva perdita per rendere possibile delle comunicazioni laser ad alta frequenza. Per esempio, il procedimento e l'apparecchio della presente invenzione potrebbero essere usati per comunicazioni laser attraverso l'aria, l'acqua, il vapor d'acqua, gli ostacoli solidi, le sospensioni particellari, le fibre di vetro ed altri mezzi.
Il procedimento e l'apparecchio della presente invenzione sono particolarmente utili in un sistema per comunicazioni satellitari, in cui gli ostacoli atmosferici ed altri ostacoli bloccano i segnali laser generati utilizzando i procedimenti della tecnica anteriore. Comunicazioni fra satellite e terra e fra terra e satellite basate sull'impiego di comunicazioni laser con impulsi molto corti in accordo con il procedimento e con l'apparecchio della presente invenzione comporterebbero una qualità delle comunicazioni sostanzialmente migliorata nei confronti delle procedure della tecnica anteriore. In aggiunta, il procedimento e l'apparecchio della presente invenzione potrebbero essere usati in sistemi per comunicazioni con base a terra e per gli allacciamenti intersatellitari o nello spazio profondo. Nel caso delle comunicazioni con base a terra, gli effetti vantaggiosi potrebbero essere massimi per effetto delle forti perdite dei segnali nell'atmosfera inferiore.
La Figura 1 illustra il sistema 100 per comunicazioni in accordo con una preferita forma di realizzazione della presente invenzione. In una preferita forma di realizzazione, il sistema 100 per comunicazioni comprende il trasmettitore laser 110 ed il rivelatore laser 120. Il trasmettitore laser 110 genera un segnale laser in accordo ad una forma di realizzazione della presente invenzione e trasmette tale segnale laser al rivelatore laser 120 attravèrso lo allacciamento 130. L'allacciamento 130 può coprire un mezzo affetto da perdite, per esempio quelli riportati nel paragrafo precedente.
Come verrà discusso in dettaglio nel seguito, il segnale laser generato é costituito da una sequenza di impulsi ottici modulati aventi larghezze degli impulsi al disotto di 200 femtosecondi. Le caratteristiche degli impulsi ottici aventi tali piccole larghezze sono tali che gli impulsi possono viaggiare attraverso un mezzo affetto da perdite senza soffrire dello stesso grado di attenuazione che veniva riscontrato dai sistemi della tecnica precedente. Il procedimento e l'apparecchio della presente invenzione potrebbero anche essere utilizzati in sistemi che utilizzano impulsi corti aventi una larghezza superiore a 200 femtosecondi. In una preferita forma di realizzazione, le larghezze degli impulsi sono comprese nell'intervallo fra 40 e 60 femtosecondi. In tali sistemi, gli effetti benefici del procedimento e dello apparecchio sussisterebbero ancora, ma sarebbero ridotti. Dopo essere stata ricevuta per mezzo del rivelatore laser 120, l'informazione contenuta in questo segnale viene estratta, come verrà nel seguito descritto in dettaglio.
La Figura 2 illustra uno schema a blocchi semplificato di un trasmettitore laser 200 in accordo con una preferita forma di realizzazione della presente invenzione. In una preferita forma di realizzazione, il trasmettitore laser 200 comprende la sorgente 210 delle informazioni, il generatore 212 del flusso degli impulsi modulati, il circuito 214 formatore di impulsi di femtosecondi, l'interruttore ottico a velocità ultraelevata 218, la sorgente laser 216 ed il telescopio 220.
La sorgente 210 delle informazioni potrebbe essere una qualsiasi sorgente di informazioni digitali o di informazioni analogiche digitalizzate. Queste informazioni potrebbero rappresentare dati provenienti da una singola sorgente oppure potrebbero essere costituite da un qualsiasi numero di sorgenti digitali combinate in multiplex o multiplazione. Per esempio, la sorgente 210 delle informazioni potrebbe generare informazioni digitali che siano state combinate in multiplex utilizzando le tecniche di accesso multiplo a divisione di frequenza (FDMA), accesso multiplo a divisione di tempo (TDMA), accesso multiplo a divisione di codice (CDMA), altre tecniche note a coloro che sono esperti nel settore oppure una loro qualsiasi combinazione.
La sorgente 210 delle informazioni fornisce le informazioni digitali oppure le informazioni analogiche digitalizzate al generatore di flusso di impulsi modulati 212 (MPSG). Il generatore 212 di flusso di impulsi modulati genera un flusso di impulsi modulati aventi una larghezza relativamente ampia. Per esempio, gli impulsi sarebbero simili ai normali impulsi video (per esempio impulsi senza portante) che potrebbero avere larghezze dell'ordine di microsecondi o di nanosecondi. Il generatore di flusso di impulsi modulati 212 potrebbe utilizzare vari tipi di modulazione o varie combinazioni di tecniche di modulazione ben note a coloro che sono esperti nel ramo. Per esempio, il generatore 212 del flusso di impulsi modulati potrebbe utilizzare la modulazione in posizione degli impulsi oppure la modulazione in frequenza.
In una preferita forma di realizzazione, il flusso degli impulsi modulati viene fornito ad un circuito 214 formatore di impulsi di femtosecondi (FPFC). Il circuito formatore 214 degli impulsi di femtosecondi forma un impulso estremamente breve, dell'ordine di grandezza inferiore a 200 femtosecondi in larghezza, ogni volta che il circuito 214 formatore di impulsi di femtosecondi rivela il fronte specifico di un impulso del flusso degli impulsi modulati. In una preferita forma di realizzazione, il circuito 214 formatore di impulsi di femtosecondi scatta in coincidenza con un fronte di salita, anche se il circuito 214 formatore di impulsi di femtosecondi potrebbe alternativamente scattare su un fronte discendente oppure sia su un fronte di salita e sia su un fronte di discesa. Il circuito 214 formatore di impulsi di femtosecondi potrebbe essere per esempio un multivibratore monostabile.
In una alternativa forma di realizzazione, le funzioni dei blocchi 212 e 214 potrebbero essere eseguite in una singola operazione. In altre parole, impulsi estremamente corti potrebbero essere direttamente formati e modulati, sulla base di dati forniti dalla sorgente 210 di informazioni.
L'uscita del circuito 214 formatore di impulsi di femtosecondi viene fornita ad un interruttore ottico 218 a velocità ultraelevata (UHSOS). Lo interruttore ottico a velocità ultraelevata 218 riceve gli impulsi di femtosecondi dal circuito formatore 214 in aggiunta ad un laser con ampiezza/frequenza sostanzialmente costante dalla sorgente laser 216. La sorgente laser 216 fornisce un laser avente una lunghezza d'onda che potrebbe essere per esempio compresa nell'intervallo fra 810 e 850 nanometri ovvero fra 1,05 e 1,5 micrometri, anche se coloro che sono esperti nel ramo apprezzerebbero che potrebbero essere usate altre lunghezze d'onda.
Ogni volta che l'interruttore ottico 218 a velocità ultraelevata riceve un impulso dal circuito 214 formatore di impulsi di femtosecondi, lo interruttore ottico 218 a velocità ultraelevata commuta la sorgente laser 216, creando cosi una sequenza di impulsi ottici modulati estremamente corti. La sequenza degli impulsi ottici viene fornita al telescopio 220 che dirige gli impulsi ottici attraverso un rivelatore
La Figura 3 illustra uno schema a blocchi semplificato di un trasmettitore laser 300 con modulazione in ampiezza (AM) in accordo con una preferita forma di realizzazione della presente invenzione. In una preferita forma di realizzazione, il trasmettitore laser 300 a modulazione di ampiezza comprende la sorgente 302 di impulsi modulati in ampiezza, lo interruttore ottico 304 a velocità ultraelevata, il generatore 306 del flusso di impulsi, il circuito 302 formatore di impulsi di femtosecondi ed il telescopio 310.
In una preferita forma di realizzazione, la sorgente 302 degli impulsi modulati a modulazione di ampiezza comprende la sorgente 320 di informazioni, il modulatore di intensità 322 ed il laser 324. La sorgente 320 delle informazioni fornisce una forma d'onda conveniente per la modulazione di ampiezza. Per esempio, la sorgente 320 di informazioni potrebbe fornire una sequenza di impulsi a modulazione di ampiezza oppure una forma d'onda analogica. La informazione potrebbe essere a canale singolo oppure in multiplazione.
La forma d'onda di modulazione di ampiezza viene fornita al modulatore di intensità 322. Il modulatore di intensità 322 modula l'intensità di una forma d'onda laser generata dal laser 324 provocando il fatto che la caratteristica di pilotaggio della sorgente laser presenti una variazione proporzionale all'informazione. Il modulatore di intensità 322 può modulare l'intensità della luce laser per esempio regolando l'intensità della corrente di polarizzazione di ingresso, variando le tensioni oppure eseguendo altre tecniche di modulazione ben note a coloro che sono esperti nel ramo. Il laser 324 emette in uscita un segnale laser continuo che varia in intensità, sulla base delle informazioni fornite dalla sorgente 320 di informazioni.
La Figura 4 illustra uno schema a blocchi semplificato del trasmettitore di una sorgente 400 di impulsi a modulazione di ampiezza in accordo con una alternativa forma di realizzazione della presente invenzione. La sorgente 400 di impulsi a modulazione di ampiezza potrebbe essere usata, per esempio, come alternativa alla sorgente 302 degli impulsi a modulazione di ampiezza rappresentata nella Figura 3.
Contrariamente alla sorgente 302 di impulsi a modulazione di ampiezza (Figura 3), la sorgente 400 di impulsi a modulazione di ampiezza utilizza un laser 404 di intensità costante, il quale viene modulato da un attenuatore lineare ottico 406. Lo attenuatore lineare ottico 406, per esempio, può utilizzare la tecnologia dei cristalli liquidi per modulare la intensità del laser. L'attenuatore lineare ottico 406 varia l'intensità della luce laser in proporzione all'informazione fornita dalla sorgente di informazioni 402 (che é sostanzialmente simile alla sorgente di informazioni 320 precedentemente descritta). Lo attenuatore lineare ottico 406 emette in uscita un segnale laser continuo la cui intensità varia sulla base delle informazioni fornite dalla sorgente 402 di informazioni.
Con riferimento nuovamente alla Figura 3, il segnale laser continuo (generato dalla sorgente di impulsi modulati in ampiezza 302 o 400 oppure da altri mezzi) viene applicato all'ingresso dello interruttore ottico 304 a velocità ultraelevata (UHSOS). L'interruttore ottico 304 a velocità ultraelevata riceve anche un segnale proveniente dal generatore 306 del flusso di impulsi e dal circuito 308 formatore di impulsi di femtosecondi (FPFC).
Il generatore 306 del flusso di impulsi fornisce un flusso di impulsi sostanzialmente continui con una frequenza degli impulsi che é superiore alla larghezza di banda dell'informazione fornita dalla sorgente 320 di informazione. Questo flusso di impulsi viene rivelato dal circuito 308 formatore di impulsi di femtosecondi che forma un impulso estremamente breve, dell'ordine di grandezza inferiore a 200 femtosecondi in larghezza, ogni volta che il circuito 308 rivela un fronte specifico di un impulso del flusso di impulsi continui. In una preferita forma di realizzazione, il circuito 308 formatore di impulsi di femtosecondi secondi scatta sul fronte di salita, anche se il circuito 308 formatore di impulsi di femtosecondi secondi potrebbe alternativamente scattare sul fronte discendente oppure sia sul fronte di salita e sia sul fronte di discesa.
L'uscita del circuito 308 formatore di impulsi di femtosecondi viene fornita all'interruttore ottico 304 a velocità ultraelevata. L'interruttore ottico 304 riceve gli impulsi di femtosecondi provenienti dal circuito 308 formatore di impulsi di femtosecondi, in aggiunta al segnale laser modulato in intensità uscente dalla sorgente di impulsi modulati a modulazione di ampiezza 302 o 400. Ogni volta che l'interruttore ottico 304 a velocità ultraelevata riceve un impulso di femtosecondi dal circuito 308 formatore di impulsi di femtosecondi, l'interruttore ottico 304 a velocità ultraelevata commuta la sorgente 302 o la sorgente 304 degli impulsi a modulazione di ampiezza, creando una sequenza di impulsi ottici estremamente brevi modulati in ampiezza. La sequenza degli impulsi ottici viene fornita al telescopio 220 che dirige gli impulsi ottici verso un rivelatore.
Sebbene l'apparecchio della presente invenzione sia stato descritto come utilizzante le tecniche della modulazione in posizione degli impulsi, in ampiezza ed in frequenza, altre tecniche di modulazione, per esempio la modulazione di fase, potrebbero anche essere usate realizzando nello stesso tempo i vantaggi del procedimento e dell'apparecchio della presente invenzione .
Impiegando il circuito 214, 308 formatore di impulsi di femtosecondi e l'interruttore ottico 218, 304 a velocità ultraelevata per generare un segnale ottico modulato avente una larghezza degli impulsi estremamente stretta, il procedimento e l'apparecchio della presente invenzione permettono comunicazioni laser ad alta velocità attraverso un mezzo affetto da perdite da un trasmettitore 200, 300 ad un rivelatore, come quello rappresentato nella Figura 5.
La Figura 5 illustra uno schema a blocchi semplificato del rivelatore laser 500 secondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione. In una preferita forma di realizzazione, il rivelatore laser 500 comprende il telescopio ottico 502, il rivelatore ottico 504 a larga banda, il circuito 506 di stiramento degli impulsi, il convertitore analogico-digitale (A/D) 508 e l'elaboratore 510 di segnali digitali (DSP).
Il telescopio ottico 502 riceve segnali come quelli generati dai trasmettitori laser rappresentati nelle Figure 2-4. Questi segnali sono forniti al rivelatore ottico a larga banda 504, il quale converte i segnali ottici in una sequenza di impulsi elettrici (per esempio impulsi video senza portante). Questi impulsi saranno sostanzialmente simili agli impulsi di femtosecondi che sono stati generati dallo interruttore ottico 218, 304 a velocità ultraelevata (Figure 2, 3). Il rivelatore ottico 504 con larga banda può comprendere, per esempio, un fotodiodo a valanga.
Il circuito 506 di stiramento degli impulsi riceve la sequenza degli impulsi elettrici e li stira fino ad impartire loro una larghezza che é più idonea alla demodulazione (per esempio nella gamma dei microsecondi o dei nanosecondi). In essenza, il circuito 506 di stiramento degli impulsi esegue una operazione inversa a quella del circuito 214, 308 formatore di impulsi di femtosecondi (Figure 2 e 3). Perciò, il funzionamento del circuito 506 di stiramento degli impulsi é diverso in dipendenza dalla tecnica di modulazione usata nel trasmettitore.
Per esempio, in un sistema che utilizza un trasmettitore come quello rappresentato nella Figura 2, in varie forme di realizzazione, il circuito 506 di stiramento degli impulsi genererebbe un impulso di ampiezza costante ogni volta che esso venga fatto scattare dal rivelatore ottico a larga banda 504. Lo impulso di ampiezza costante convenientemente preserverebbe la temporizzazione del segnale generato dal circuito 212 generatore del flusso di impulsi modulati (Figura 2). In una siffatta forma di realizzazione, il circuito 506 di stiramento degli impulsi potrebbe essere per esempio un multivibratore monostabile .
In un sistema che utilizza un trasmettitore come quello rappresentato nelle Figure 3 e 4, il circuito 506 di stiramento degli impulsi potrebbe essere un circuito di rivelazione di picco e tenuta o mantenimento. In una forma di realizzazione, un segnale avente l'ampiezza di ciascun impulso ricevuto verrebbe mantenuto fino a che non venga ricevuto un impulso avente un diverso livello.
A prescindere dal procedimento di stiramento degli impulsi utilizzato dal circuito 506 di stiramento degli impulsi, il risultante segnale viene sottoposto a campionamento per mezzo del convertitore analogico-digitale 508. In una preferita forma di realizzazione, il convertitore analogico-digitale 508 riceve un segnale di scatto dal circuito 506 di stiramento degli impulsi sulla linea 512 che indica al convertitore analogico-digitale 508 quando effettuare il campionamento del segnale ad impulsi stirati. In altre forme di realizzazione, il convertitore analogico-digitale 508 potrebbe ricevere il segnale di scatto proveniente dal rivelatore ottico a larga banda 504 oppure potrebbe utilizzare qualche altro meccanismo per determinare la temporizzazione dei campioni.
Il convertitore analogico-digitale 508 deve essere configurato in modo da convertire il segnale utilizzando una tecnica che sia armonizzata alla tecnica usata per modulare il segnale nel trasmettitore. Il convertitore analogico-digitale 508 fornisce il segnale campionato all'elaboratore 510 di segnali digitali, il quale demodula il segnale, comportando sostanzialmente l'informazione originariamente trasmessa. L'elaboratore 510 di segnali digitali elabora la forma d'onda digitale in maniera armonizzata alle tecniche di generazione dei segnali del trasmettitore.
Le Figure 6-8 descrivono procedimenti per eseguire le forme di realizzazione della presente invenzione. La Figura 6 illustra un diagramma di flusso di un procedimento per generare un segnale per comunicazioni laser in accordo con una preferita forma di realizzazione della presente invenzione. Il procedimento inizia, nell'operazione 602, ricavando la informazione che deve essere trasmessa. Questa informazione può essere una informazione a canale singolo oppure in multiplazione, a titolo di esempio. Nell'operazione 604, l'informazione viene modulata, creando un flusso di impulsi modulati comprendente impulsi relativamente larghi (per esempio impulsi video senza portante). Successivamente, nell'operazione 606, dei fronti specifici degli impulsi facenti parte del flusso di impulsi modulati vengono rivelati allo scopo di generare una sequenza di impulsi estremamente corti aventi larghezze dell'ordine di grandezza inferiore a 200 femtosecondi.
La sequenza degli impulsi viene quindi commutata con una sorgente laser, nell'operazione 608, per mezzo di un interruttore ottico a velocità ultraelevata, comportando una sequenza di impulsi ottici modulati aventi una larghezza estremamente corta. La sequenza degli impulsi ottici viene quindi trasmessa, nell'operazione 610, ad un rivelatore laser ed il procedimento termina.
La Figura 7 illustra un diagramma di flusso di un procedimento per generare un segnale per comunicazioni laser in conformità ad una alternativa forma di realizzazione della presente invenzione. Il procedimento della Figura 7 é particolarmente idoneo ad essere usato nel caso di comunicazioni laser di segnali modulati con modulazione in ampiezza. Il procedimento inizia, nell'operazione 602, attraverso l'ottenimento delle informazioni che debbono essere trasmesse. Queste informazioni possono essere informazioni a canale singolo oppure in multiplazione, a titolo di esempio. Nell'operazione 604, l'intensità di un laser viene modulata in modo da generare un segnale laser la cui intensità varia sulla base dell'informazione.
Gli impulsi laser modulati in intensità vengono commutati, nell'operazione 606, con un segnale ad impulsi di femtosecondi, comportando una sequenza di impulsi ottici estremamente corti modulati in ampiezza. Nell'operazione 608, la sequenza degli impulsi ottici viene trasmessa ad un rivelatore laser ed il procedimento termina.
La Figura 8 illustra un diagramma di flusso di un procedimento per rivelare un segnale per comunicazioni laser in conformità ad una preferita forma di realizzazione della presente invenzione. Il procedimento inizia quando un segnale ottico costituito da impulsi della durata di femtosecondi viene ricevuto nell'operazione 802. Gli impulsi vengono otticamente rivelati, nell'operazione 804, comportando una sequenza di impulsi elettrici. Gli impulsi elettrici vengono quindi stirati, nell'operazione 806, in modo da fornire una larghezza degli impulsi che sia maggiormente idonea alla modulazione. Il procedimento di stiramento degli impulsi dipende dal tipo di tecnica di modulazione usata dal trasmettitore. Nella operazione 808, il segnale risultante viene digitalizzato ed elaborato, nell'operazione 810, per rigenerare la informazione contenuta nel segnale ricevuto. Il procedimento quindi termina.
In definitiva, il procedimento e l'apparecchio della presente invenzione generano un impulso laser modulato con larghezza estremamente stretta, il quale può essere trasmesso attraverso un mezzo affetto da perdite senza andare incontro a significativa attenuazione. Perciò, il procedimento e l'apparecchio della presente invenzione permettono la realizzazione di comunicazioni a frequenza estremamente elevata attraverso mezzi di propagazione che erano precedentemente considerati troppo affetti da perdite per permettere comunicazioni laser ad alta frequenza.
La presente invenzione é stata descritta con riferimento alle preferita forma di realizzazione. Tuttavia, coloro che sono esperti nel ramo riconosceranno che varianti e modificazioni possono essere apportate in queste preferite forme di realizzazione senza allontanarsi dall'ambito della presente invenzione. Per esempio, i procedimenti e gli stadi già identificati possono essere classificati ed organizzati in maniera diversa da come descritto nella presente, realizzando comunque risultati equivalenti. Queste ed altre varianti e modificazioni che sono ovvie a coloro che sono esperti nel ramo sono da intendere come incluse nell'ambito della presente invenzione.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la comunicazione di informazioni attraverso un mezzo o medium affetto da perdite, il procedimento comprendéndo le seguenti operazioni : generare (602, 702) un segnale di informazione rappresentativo dei dati di ingresso provenienti da almeno una sorgente di informazione; modulare (602, 702) un flusso di impulsi con il segnale di informazione; applicare (608, 706) il flusso degli impulsi modulati ad un laser per generare impulsi ottici laser in cui la larghezza di ciascun impulso del flusso degli impulsi é inferiore a 200 femtosecondi; e dirigere (610, 708) gli impulsi ottici laser attraverso il mezzo affetto da perdite verso un rivelatore .
- 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui l'operazione di modulazione di un flusso di impulsi comprende l'operazione di modulazione della posizione degli impulsi che formano detta corrente o flusso di impulsi.
- 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui l'operazione di modulazione di un flusso di impulsi comprende l'operazione di modulare in ampiezza il flusso di impulsi.
- 4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui l'operazione di modulazione di un flusso di impulsi comprende l'operazione di modulare in frequenza il flusso di impulsi.
- 5. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui l'operazione di modulazione di un flusso di impulsi comprende l'operazione di modulare in fase il flusso di impulsi.
- 6. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui l'operazione di modulazione di un flusso di impulsi comprende l'operazione di modulare il flusso degli impulsi utilizzando una qualsiasi combinazione di procedure di modulazione in un gruppo che comprende la modulazione in posizione degli impulsi, la modulazione in ampiezza, la modulazione in frequenza e la modulazione in fase.
- 7. Procedimento per comunicare informazioni attraverso un mezzo affetto da perdite, il procedimento comprendendo le seguenti operazioni: generare (702) un segnale di informazione derivato da almeno una sorgente di informazione; creare (704) un segnale laser modulato in intensità attraverso la modulazione dell'intensità di un laser utilizzando il segnale di informazione; generare (706) un flusso di impulsi con frequenza sostanzialmente fissa; modulare (706) il segnale laser modulato in intensità con il flusso degli impulsi in modo da generare impulsi ottici laser aventi larghezze inferiori a 200 femtosecondi; e dirigere (708) gli impulsi ottici laser attraverso il mezzo affetto da perdite verso un rivelatore.
- 8. Trasmettitore laser (110) comprendente: un generatore (212) di un flusso di impulsi modulati il quale genera un flusso di impulsi comprendente un numero di impulsi di dati di ingresso digitali che rappresentano l'informazione che deve essere comunicata; un circuito (214) formatore di impulsi, collegato al generatore di flusso di impulsi, il quale genera il flusso di impulsi in modo tale che la larghezza di ciascun impulso sia inferiore a 200 femtosecondi; un laser (216) per generare un raggio laser; un interruttore ottico (218) collegato al circuito formatore di impulsi ed al laser, il quale modula il flusso degli impulsi con il laser per generare impulsi ottici laser; e un telescopio ottico (220), collegato allo interruttore ottico, il quale dirige gli impulsi ottici laser verso un rivelatore.
- 9. Trasmettitore laser (110) comprendente: un generatore (306) di un flusso di impulsi modulati, il quale genera un flusso di impulsi comprendente un numero di impulsi di dati di ingresso digitali che rappresentano l'informazione che deve essere comunicata; un circuito (308) formatore di impulsi estremamente corti, collegato al generatore del flusso di impulsi, il quale genera un flusso di impulsi in modo tale che la larghezza di ciascun impulso fornisca caratteristiche di minima attenuazione quando il flusso degli impulsi viene trasmesso attraverso un mezzo affetto da perdite; e un interruttore ottico (304) a velocità ultraelevata, collegato al circuito formatore di impulsi e ad un laser (324), il quale modula il flusso degli impulsi con il laser in modo da generare impulsi ottici laser che vengono trasmessi da un telescopio ottico (310) attraverso il mezzo affetto da perdite.
- 10. Rivelatore laser )120) comprendente: un telescopio ottico (502) per ricevere impulsi ottici laser, in cui gli impulsi ottici laser comprendono un flusso di impulsi modulati che include impulsi aventi una larghezza inferiore a 200 femtosecondi; un rivelatore ottico a larga banda (504), collegato al telescopio ottico, il quale rivela gli impulsi ottici laser e converte gli impulsi ottici in impulsi elettrici; un circuito (506) di stiramento degli impulsi, collegato al rivelatore ottico a larga banda, il quale stira gli impulsi elettrici in modo da ottenere un flusso di impulsi aventi una larghezza che é idonea alla demodulazione; un convertitore analogico-digitale (508), collegato al circuito di stiramento degli impulsi, per convertire il segnale analogico in flusso di impulsi digitali; e un elaboratore (510) collegato al convertitore analogico-digitale per estrarre le informazioni dal flusso degli impulsi digitali.
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