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Die
Erfindung betrifft eine Cross-Connect-Struktur für optische Signale, wobei diese
n Eingänge
und n Ausgänge
aufweist. In jedem der n Eingänge
und der n Ausgänge
sind m Wellenleiter zusammengefasst. Für jeden der n Eingänge gilt,
dass jeder der m Wellenleiter dieses Einganges zu einem anderen
der n Ausgänge
verläuft.
Die m Wellenleiter sind sich kreuzend in einer planaren Wellenleiterstruktur
ausgebildet. Eine planare Wellenleiterstruktur besteht bevorzugt
aus einer optisch leitenden Lage, in die ein Netz der Wellenleiter
strukturiert wird. Hierbei lassen sich beliebige Geometrien erzeugen, wobei
sich die Leitpfade der Wellenleiter kreuzen können. An den Kreuzungen entsteht
keine Überlagerung
der Lichtsignale, lediglich ein gewisser Übertragungsverlust, der zu
einer Dämpfung
bei der Übertragung
der optischen Signale führt.
Je mehr Kreuzungen vorgesehen werden müssen, desto größer wird
die Dämpfung.
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Eine
Cross-Connect-Struktur der eingangs angegebenen Art ist beispielsweise
in dem Abstract zu der
JP
07318737 A beschrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel
dieser Veröffentlichung
ist vorgesehen, dass n = 8 und m = 2 ist. Dies ist jedoch nur eine
Möglichkeit,
eine Cross-Connect-Struktur zu bilden. Insbesondere kann auch die
Bedingung n = m gegeben sein. Solche Anwendungen sind beispielsweise
in der Telekommunikation notwendig. Hier muss eine Vielzahl von
optischen Kanälen
umsortiert (geroutet) werden. Hierbei wird das Prinzip der perfekten
Mischung (perfect shuffle) angewendet, d. h., dass beispielsweise
n × m
= 16 × 16
= 256 Kanäle umsortiert
werden müssen.
Bei der Verwendung planarer Wellenleitstrukturen entstehen hierbei
n × m – 1 = 255
Kreuzungen, die die optische Dämpfung
innerhalb der planaren Wellenleiterstruktur maßgeblich beeinflussen.
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Die
Aufgabe besteht darin, eine Cross-Connect-Struktur für optische
Signale unter Anwendung von planaren Wellenleiterstrukturen anzugeben,
bei der die optische Dämpfung
vergleichsweise gering ausfällt.
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Diese
Aufgabe wird mit der eingangs angegebenen Cross-Connect-Struktur
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass mit der Bedingung n = m für
jeden der n Eingänge
gilt, dass die m Wellenleiter dieses Eingangs in zwei gleich große Gruppen,
enthaltend die Wellenleiter 1 bis m/2 und die Wellenleiter m/2 +
1 bis m, aufgeteilt werden. Weiterhin bilden die Wellenleiter 1
bis m/2 der Eingänge
1 bis n/2 sowie die Wellenleiter n/2 + 1 bis n der Eingänge n/2
+ 1 bis n eine erste planare Wellenleiterstruktur und die restlichen
Wellenleiter eine zweite planare Wellenleiterstruktur. Statt gemäß dem Stand
der Technik eine einzige planare Wellenleiterstruktur zu verwenden, ist
erfindungsgemäß also die
Verwendung zweier planarer Wellenleiterstrukturen vorgesehen. In
der ersten Wellenleiterstruktur gilt für jeden der Eingänge 1 bis
n/2, dass jeder Wellenleiter 1 bis m/2 dem Ausgang 1 bis n/2 gleicher
Benennung zugeordnet ist (also Wellenleiter 1 dem Ausgang 1, Wellenleiter
2 dem Ausgang 2 usw., bis Wellenleiter m/2 dem Ausgang n/2 zugeordnet
ist) und für
jeden der Eingänge
n/2 + 1 bis n gilt, das jeder Wellenleiter m/2 + 1 bis m jeweils
dem Ausgang n/2 + 1 bis n gleicher Benennung zugeordnet ist. Im
Unterschied dazu gilt in der zweiten Wellenleiterstruktur für jeden
der Eingänge
1 bis n/2, dass jeder Wellenleiter m/2 + 1 bis m dem Ausgang n/2
+ 1 bis n gleicher Benennung zugeordnet ist und für jeden
der Eingänge
n/2 + 1 bis n gilt, dass jeder Wellenleiter 1 bis m/2 jeweils dem
Ausgang 1 bis n/2 gleicher Benennung zugeordnet ist.
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Durch
diese erfindungsgemäße Ausgestaltung
der Cross-Connect-Struktur
wird erreicht, dass das Prinzip der perfekten Mischung kombinatorisch exakt
verwirklicht wird. Hierbei werden die n × m Wellenleiter, die hierzu
notwendig sind, erfindungsgemäß jedoch
auf zwei planare Wellenleiterstrukturen aufgeteilt, und zwar zu
gleichen Teilen. Hierdurch lässt
sich die Anzahl der mindestens notwendigen Kreuzungen in jeder der
beiden planaren Wellenleiterstrukturen verringern. Der Vorteil dabei
liegt darin, dass die bei der Durchleitung der Signale durch die einzelnen
Wellenleiter auftretenden Verluste vorteilhaft verringert werden
können.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Cross-Connect-Struktur ist vorgesehen, dass die planaren
Wellenleiterstrukturen jeweils auf der Vorderseite und der Rückseite
einer Trägerplatte
vorgesehen sind. Hierdurch ergibt sich eine vorteilhaft besonders
kompakte Bauform, wobei die Trägerplatte
mit der hierfür
geeigneten Oberfläche
optimal ausgenutzt werden kann, nämlich auf beiden Seiten der Trägerplatte.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die Trägerplatte
aus Glas ist. Diese Trägerplatte
kann beispielsweise auf beiden Seiten mit einer Lage versehen werden,
welche zur Ausbildung der planaren Wellenleiterstruktur strukturiert
ist.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn bei der Cross-Connect-Struktur die Eingänge und/oder die Ausgänge an dem
Rand der Trägerplatte
mit Umlenkelementen optisch in Verbindung stehen. Die Umlenkelemente
dienen vorteilhaft dazu, die Lichtsignale aus den umliegenden Strukturen
in die Cross-Connect-Struktur
einzukoppeln und anschließend
in die umgebenden Strukturen wieder auszukoppeln. Besonders vorteilhaft
ist es, wenn die optischen Signalpfade (gebildet durch die einzelnen Wellenleiter)
jeweils eines Einganges und/oder eines Ausganges durch das Umlenkelement
zu einem 2 × m/2-Array
zusammengeführt
werden. Dies bedeutet, dass die Signalpfade der einen Wellenleiterstruktur und
die Signalpfade der anderen Wellenleiterstruktur jeweils eine Zeile
in dem Array ausbilden, wobei das so entstehende zweidimensionale
Array mit verfügbaren
Komponenten der Optoelektronik gehandhabt werden kann.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung
beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente
sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden
nur insoweit mehrfach erläutert,
wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben.
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Es
zeigen
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1 den
Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Cross-Connect-Struktur
und
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2 und 3 schematisch
den Verlauf der Wellenleiter in der ersten Wellenleiterstruktur
und der zweiten Wellenleiterstruktur bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 entsprechend
der Aufsichten auf die in 1 eingezeichneten Ebenen Layer
1 und Layer 2.
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Eine
Cross-Connect-Struktur 11 gemäß 1 besteht
aus einer gläsernen
Trägerplatte 12, auf
deren Oberflächen 15 eine
erste Wellenleiterstruktur 13 und eine zweite Wellenleiterstruktur 14 aufgebracht
sind. Deren Strukturierung ist nicht genauer dargestellt. Die beiden
Wellenleiterstrukturen 13, 14 sind weiterhin in
je einer Deckschicht 16 eingebettet.
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Am
Rand 17 der Trägerplatte
kann ein Umlenkelement vorgesehen werden (nicht dargestellt), mit
dem die Strahlengänge 20 aus
der ersten Wellenleiterstruktur 13 und der zweiten Wellenleiterstruktur 14 umgelenkt
werden und für
eine standardisierte optische Weiterleitung und Verarbeitung der
optischen Signale konditioniert werden können.
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In 2 ist
sozusagen die Aufsicht gemäß 1 von
oben dargestellt, wobei weder das Umlenkelement noch die Deckschicht 16 dargestellt sind.
Wie 2 zu entnehmen ist, sind in der Cross-Connect-Struktur 11 zweiunddreißig Eingänge (gebildet
aus insgesamt 32 × 32
Wellenleitern) und zweiunddreißig
Ausgänge
(gebildet aus denselben Wellenleitern) vorgesehen. Die Ausgänge sind
durch die breiten Streifen dargestellt, die sich in Wirklichkeit aus
einer Schar von zweiunddreißig
Wellenleitern ergeben, von denen jeder einzelne von einem anderen Eingang
der zweiunddreißig
Eingänge
kommt. Der Übersichtlichkeit
halber sind jeweils immer nur der 1., 8., 16., 17., 24. und 32.
Ausgang bzw. Eingang näher bezeichnet.
Bei den Eingängen
ist jeweils immer nur der 1. und 16. Wellenleiter dargestellt und
bezeichnet, so dass deren Verlauf in der ersten planaren Wellenleiterstruktur 13 besser
zu verfolgen ist. Die Nummerierung der Eingänge und Ausgänge ist
jeweils mit großen
Zahlen versehen. Der jeweils erste und letzte Wellenleiter in der
betreffenden planaren Wellenleiterstruktur jeweils eines Einganges
ist mit kleinen Zahlen versehen, und zwar je nach dem, wenn es sich
um die erste Hälfte
der Wellenleiter handelt, mit 1 bis 16, oder, wenn es sich um die
zweite Hälfte
der Wellenleiter handelt, mit den Zahlen 17 bis 32. Diese Darstellungsweise
wird auch in 3 gewählt.
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Betrachtet
man unter Berücksichtigung
der 2 und 3 gemeinsam zunächst die
Eingänge 1
bis 16, so zeigt sich, dass die Wellenleiter 1 bis 16 jeden Einganges
in der ersten planaren Wellenleiterstruktur vorgesehen sind und
die Wellenleiter 17 bis 32 in der zweiten planaren Wellenleiterstruktur
14. Während
die Wellenleiter 1 bis 16 der Eingänge 1 bis 16 in der ersten
Wellenleiterstruktur 13 jeweils einzeln zu den Ausgängen 1 bis
16 geführt
werden, werden die Wellenleiter 17 bis 32 der Eingänge 1 bis
16 in der zweiten Wellenleiterstruktur 14 jeweils zu den Ausgängen 17
bis 32 geführt.
Hierdurch werden durch die jeweils 32 zur Verfügung stehenden Wellenleiter
der Eingänge
1 bis 16 jeweils alle Ausgänge 1
bis 32 bedient, wobei hierzu beide planaren Wellenleiterstrukturen
genutzt werden.
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Analog
wird mit den Eingängen
17 bis 32 verfahren. Hier werden einerseits die Wellenleiter 17
bis 32 in der ersten Wellenleiterstruktur 13 jeweils den Ausgängen 17
bis 32 zugeordnet und die Wellenleiter 1 bis 16 von jedem Eingang
17 bis 32 jeweils den Ausgängen
1 bis 16, wobei letzteres durch die zweite planare Wellenleiterstruktur 14 gewährleistet
ist.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist also n = m = 32.
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Im
Ergebnis führt
dies dazu, dass genau die eine Hälfte
der notwendigen Wellenleiter in der ersten Wellenleiterstruktur 13 und
die andere Hälfte
der Wellenleiter in der zweiten Wellenleiterstruktur 14 vorgesehen
sind. Daher ergeben sich für
jeden Wellenleiter in der betreffenden Wellenleiterstruktur signifikant
weniger Kreuzungspunkte mit anderen Wellenleitern, was auf die durch
die Verwendung zweier Wellenleiterstrukturen mögliche Entflechtung zurückzuführen ist.
Hierdurch wird die Dämpfung
entsprechend verringert.