DE10225177B4 - Vorrichtung zur Kompensation der chromatischen Dispersion in optischen Systemen mit gechirpten Bragg-Gittern - Google Patents

Vorrichtung zur Kompensation der chromatischen Dispersion in optischen Systemen mit gechirpten Bragg-Gittern Download PDF

Info

Publication number
DE10225177B4
DE10225177B4 DE2002125177 DE10225177A DE10225177B4 DE 10225177 B4 DE10225177 B4 DE 10225177B4 DE 2002125177 DE2002125177 DE 2002125177 DE 10225177 A DE10225177 A DE 10225177A DE 10225177 B4 DE10225177 B4 DE 10225177B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bragg
chirp
directional coupler
bragg grating
integrated optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE2002125177
Other languages
English (en)
Other versions
DE10225177A1 (de
Inventor
Fabian Dipl.-Ing. Kerbstadt
Klaus Prof. Dr. Petermann
Zhan Dr.-Ing. Gao
Ingo Dr. Baumann
Gerhard Dr. Heise
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Finisar Corp
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE2002125177 priority Critical patent/DE10225177B4/de
Publication of DE10225177A1 publication Critical patent/DE10225177A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10225177B4 publication Critical patent/DE10225177B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29304Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
    • G02B6/29316Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide
    • G02B6/29317Light guides of the optical fibre type
    • G02B6/29319With a cascade of diffractive elements or of diffraction operations
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/29392Controlling dispersion
    • G02B6/29394Compensating wavelength dispersion
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/0208Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response
    • G02B6/02085Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response characterised by the grating profile, e.g. chirped, apodised, tilted, helical

Abstract

Vorrichtung zur Kompensation der chromatischen Dispersion in optischen Systemen mit zwei gechirpten Bragg-Gittern mit entgegengesetztem intrinsischen Chirp und mit Mitteln zum Einstellen des Chirps der Bragg-Gitter, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als integriert-optische Wellenleiterstruktur ausgebildet ist, bei der die Bragg-Gitter (3, 4) in nacheinander zu durchlaufende integriert-optische Wellenleiter (31, 32; 41, 42) eingeschrieben sind, wobei die Bragg-Gitter (3, 4) einen linearen intrinsischen Chirp aufweisen und die Mittel zum Einstellen des Chirps der Bragg-Gitter (3, 4) jeweils einen linearen Temperaturgradienten auf die Bragg-Gitter (3, 4) aufbringen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation der chromatischen Dispersion in optischen Systemen mit gechirpten Bragg-Gittern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der Veröffentlichung von J.A.J. Fells et al.: Twin Fiber Grating Tunable Dispersion Compensator, IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 13, No. 9., S. 984 ff., September 2001, ist eine Anordnung zur Kompensation der chromatischen Dispersion beschrieben, bei der zwei Faser-Bragg-Gitter mittels eines 4-Port-Zirkulators kaskadiert sind. Der optische Zirkulator leitet das Licht dabei in einer Richtung von einem Port zum anderen. Von den beiden Faser-Bragg-Gittern weist das eine einen quadratischen Chirp mit positiver Krümmung und das andere einen quadratischen Chirp mit negativer Krümmung auf. Die Einstellung einer gewünschten Gesamtdispersion erfolgt über mechanische Spannungen, die mittels Piezo-Aktuatoren in auf die Faser-Bragg-Gitter aufgebracht werden. Ein nicht-linearer (quadratischer) Chirp ist notwendig, um bei der Steuerung mittels mechanischer Spannungen überhaupt eine Dispersionsänderung zu erreichen.
  • Die bekannte Anordnung zur Dispersionskompensation ist nachteilig relativ kompliziert aufgebaut und kostenintensiv in der Herstellung. Sie besteht aus zahlreichen Einzelteilen, die aufwendig und gesondert verarbeitet werden müssen. Die Realisierung eines quadratischen intrinsischen Chirps in den Faser-Bragg-Gittern ist technisch schwierig und aufwendig. Auch sind 4-Port-Zirkulatoren relativ teure optische Bauelemente.
  • Die Veröffentlichung von B.J. Eggleton et al.: Electrically Tunable Power Efficient Dispersion Compensating Fiber Bragg Grating, IEEE Photonics Technology Letter, Vol. 11, No. 7, S, 854 ff, Juli 1999, beschreibt eine Anordnung zur Dispersionskompensation mit einem Faser-Bragg-Gitter, das von einem Metallmantel umgeben ist, dessen Dicke über der Länge variiert. Durch Einprägen eines Stroms in den Metallmantel wird ein Temperaturgradient auf das Faser-Bragg-Gitter aufgebracht, der den Chirp des Faser-Bragg-Gitters und damit die Dispersion verändert. Auch diese Ausführung erfordert einen aufwendigen und kostenintensiven Herstellungsprozess, bei dem der Fasermantel entfernt und der Metalmantel mit variierender Dicke aufgebracht werden muss.
  • Aus der DE 195 38 017 A1 und aus der JP 200235170 A sind integriert optische Bauelemente mit Wellenleitern bekannt, die gechirpte Bragg-Gitter zur Dispersionskompensation einsetzen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur adaptiven Kompensation der chromatischen Dispersion in optischen Systemen mit gechirpten Bragg-Gittern zur Verfügung zu stellen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Kompensation der chromatischen Dispersion in optischen Systemen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Danach zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung dadurch aus, dass die Vorrichtung als integriert-optische Wellenleiterstruktur ausgebildet ist, bei der zwei Bragg-Gitter mit entgegengesetztem intrinsischen Chirp in nacheinander zu durchlaufende integriert-optische Wellenleiter eingeschrieben sind, wobei die Bragg-Gitter einen linearen intrinsischen Chirp aufweisen und die Mittel zum Einstellen des Chirps der Bragg-Gitter jeweils einen linearen Temperaturgradienten auf die Bragg-Gitter aufbringen, über dessen Veränderung der Chirp der Bragg-Gitter einstellbar ist. Es wird hierdurch eine integrierte Lösung bereitgestellt, die aus nur einer Struktur besteht und nicht aus Einzelteilen, die gesondert gehandhabt und aufeinander abgestimmt werden müssen. Gleichzeitig ist es in relativ einfacher Weise möglich, etwa durch Belichtung mit W-Licht die Bragg-Gitter unmittelbar in die Wellenleiterstrukturen der integriert-optischen Komponente einzuschreiben.
  • Die Mittel zum Einstellen des Chirps der Bragg-Gitter, die den bereits vorhandenen, fest eingeschriebenen intrinsischen Chirp der Bragg-Gitter verändern, bringen jeweils einen Temperaturgradienten auf die Bragg-Gitter auf. Über die Veränderung des Temperaturgradienten ist der Chirp der Bragg-Gitter einstellbar. Die Bragg-Gitter werden dabei mit einem linearen Temperaturgradienten beaufschlagt. Ein solcher ist relativ einfach herstellbar. Außerdem ist in Verbindung mit dem linearen intrinsischen Chirp der Gitter in vorteilhafter Weise eine lineare Änderung und Einstellung der chromatischen Dispersion möglich.
  • Durch Verwendung zweier kaskadierter Bragg-Gitter mit entgegengesetztem intrinsischen Chirp und damit entgegengesetzter Dispersion kann eine chromatische Gesamtdispersion um den Dispersions-Nullpunkt herum eingestellt werden. Durch Veränderung des Chirps der Bragg-Gitter kann ausgehend von einer solchen Dispersion von Null die Gesamtdispersion auf einen gewünschten positiven oder negativen Wert eingestellt werden.
  • Dabei erfolgt bevorzugt eine symmetrische Steuerung der chromatischen Dispersion, zum einen um einen möglichst großen Steuerbereich zu erreichen, zum anderen um die Absolutwerte der Dispersion klein zu halten. Letzteres ist notwendig, da die Polarisations-Moden-Dispersion mit der chromatischen Dispersion skaliert und so klein wie möglich sein sollte.
  • Ein beispielhafter Einsatz der erfindungsgemässen Vorrichtung liegt in der Kompensation einer vor allem auf Temperaturschwankungen zurückzuführenden Restdispersion vor Einkopplung eines über einen an sich dispersionskompensierten Lichtwellenleiter übertragenen optischen Signals in eine Empfangseinheit. Insbesondere bei hohen Bitraten von beispielsweise 40 Gbit/s kann die auftretende Restdispersion nicht vernachlässigt werden.
  • Grundsätzlich ist ein intrinischer Chirp zur Bereitstellung einer gewissen Mindestbandbreite des Bragg-Gitters erforderlich. Die Verwendung eines linearen intrinsischen Chirps weist den Vorteil einer relativ einfachen Herstellung auf. „Linearer Chirp" bedeutet dabei, dass die optischen Weglänge zwischen den Gitterpunkten des Bragg-Gitters linear mit der Gitterlänge zu- oder abnimmt.
  • Die Bereitstellung eines intrinsischen Chirps kann auf verschiedene Arten erfolgen. In einer ersten Variante wird die räumliche Periode der Brechzahlschwankung über der Gitterlänge verändert. Ein zweites Verfahren sieht vor, die optische Weglänge einer Brechzahlperiode nicht räumlich zu verändern, sondern durch Variation des mittleren Brechungsindex über der Gitterlänge. Bei einer dritten Variante wird durch eine Änderung der Querschnittsgeometrie des Wellenleiters die effektive Brechzahl eingestellt. Die beiden letztgenannten Verfahren sind dabei besonders vorteilhaft, da die Periode der Brechzahlschwankung über der Gitterlänge konstant ist, das Gitter als räumlich ungechirpt ist, und die notwendige Phasenmaske zum Einschreiben einer Variation des Brechungsindex einfach herzustellen ist.
  • Dementsprechend ist in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die Gitterstruktur der Bragg-Gitter unter Verwendung einer Phasenmaske und durch Bestrahlung mit UV-Licht in die entsprechenden integriert-optischen Wellenleiter eingeschrieben wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Bragg-Gitter durch jeweils identische Gitterstrukturen in zwei parallel verlaufenden integriert-optischen Wellenleitern gebildet. Die parallel verlaufenden Wellenleiter sind dabei bevorzugt jeweils durch zwei benachbarte Tore eines Richtkopplers miteinander verbunden. Dies kann in einfacher Weise realisiert werden.
  • Bevorzugt weist die erfindungsgemässe Vorrichtung des weiteren zwei Richtkoppler, insbesondere 3dB-Richtkoppler mit jeweils vier Toren auf, wobei
    • – ein erstes Tor des ersten Richtkopplers mit einem Eingangswellenleiter verbunden ist,
    • – ein zweites und ein drittes Tor des ersten Richtkopplers mit den beiden Wellenleitern des ersten Bragg-Gitters verbunden sind,
    • – ein viertes Tor des ersten Richtkopplers mit einem ersten Tor des zweiten Richtkopplers verbunden ist,
    • – ein zweites und ein drittes Tor des zweiten Richtkopplers mit den beiden Wellenleitern des zweiten Bragg-Gitters verbunden sind, und
    • – ein viertes Tor des zweiten Richtkopplers mit einem Ausgangswellenleiter gekoppelt ist.
  • Eine solche Anordnung stellt eine kompakte integriertoptische Komponente zur Einstellung und Steuerung der chromatischen Dispersion dar.
  • Die Mittel zum Einstellen des Chirps der Bragg-Gitter weisen in einer bevorzugten Ausgestaltung elektrische Heizelemente auf, die beispielsweise durch eine unterschiedliche Ansteuerung einen Temperaturgradienten erzeugen. Alternativ wird ein einzelnes Heizelement, insbesondere ein Heizstreifen verwendet, dessen stromleitende Querschnittsfläche über seiner Länge variiert.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur der einzigen Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
  • 1 zeigt eine integriert-optische Filterkomponente mit einer Wellenleiterstruktur, die integriert-optisch auf ein Substrat aufgebracht ist. Die Wellenleiterstruktur besteht aus einem Eingangswellenleiter 1, einem ersten 3dB-Richtkoppler 2, einem ersten Bragg-Gitter 3, einem zweiten Bragg-Gitter 4, einem zweiten 3dB-Richtkoppler 5 und einem Ausgangswellenleiter 6.
  • Die Bragg-Gitter 3, 4 bestehen jeweils aus zwei parallelen Wellenleitern 31, 32, 41, 42. Die beiden parallelen Wellenleiter 31, 32, 41, 42 jedes Bragg-Gitters 3, 4 weisen dabei eine identische Gitterstruktur auf. Die Bragg-Gitter 3, 4 besitzen einen intrinsischen Chirp, das heißt die optische Weglänge zwischen zwei Gitterpunkten ändert sich mit der Gitterlänge. Hierdurch wird eine Mindestbandbreite der Gitter 3, 4 bereitgestellt, die ohne Chirp nur Licht einer einzigen Wellenlänge reflektieren würden.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der intrinsische Chirp linear ausgebildet, das heißt die optische Weglänge nimmt zwischen zwei Gitterpunkten 33, 34, 43, 44 des Bragg-Gitters 3, 4 linear zu bzw. ab. Dabei ist von Bedeutung, dass die beiden Bragg-Gitter 3, 4 einen entgegengesetzten intrinsischen Chirp aufweisen, wie in der Figur angedeutet ist.
  • Die beiden 3dB-Richtkoppler 2, 5 weisen jeweils vier Tore 2a, 2b, 2c, 2d, 5a, 5b, 5c, 5d auf. Der Eingangswellenleiter 1 ist mit dem einen Tor 2a des ersten 3dB-Richtkopplers 2 verbunden. Die beiden diesem Tor gegenüberliegenden Tore 2b, 2d sind mit den beiden parallelen Wellenleitern 31, 32 des ersten Bragg-Gitters 3 verbunden. Das verbleibende Tor 2c des 3dB-Richtkopplers ist mit dem einen Tor 5b des zweiten 3dB-Richtkopplers 5 verbunden. Die diesem Tor 5b gegenüberliegenden beiden Tore 5a, 5c des zweiten 3dB-Richtkopplers 5 sind mit den beiden parallelen Wellenleitern 41, 42 des zweiten Bragg-Gitters 4 verbunden. Das verbleibende Tor 5d des zweiten Richtkopplers 5 ist mit dem Ausgangswellenleiter 6 verbunden.
  • Zusätzlich sind schematisch durch ein Temperaturdiagramm angedeutete elektrische Heizelemente vorgesehen, die jeweils auf die Bragg-Gitter 3, 4 aufgebracht sind und dabei einen einstellbaren Temperaturgradienten an den Bragg-Gittern 3, 4 bereitstellen. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass jedes der Bragg-Gitter 3, 4 über seine Länge mit vielen kleinen Heizelementen versehen ist, die unterschiedlich ansteuerbar sind und auf diese Weise einen Temperaturgradienten erzeugen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass pro Gitter 3, 4 nur ein Heizelement verwendet wird, beispielsweise ein Heizstreifen, dessen stromleitender Querschnitt über seiner Länge variiert. Damit variiert auch der Widerstand des Heizelementes über seine Länge, so dass ein eingespeister konstanter Strom einen Temperaturgradienten erzeugt. In der Draufsicht würde dieser letztgenannten Ausführung einem im Wesentlichen dreieckigen Heizstreifen entsprechen.
  • Die Funktionsweise der integriert-optischen Filterkomponente ist derart, dass ein in den Eingangswellenleiter 1 eingekoppeltes Signal zunächst zum Tor 2a des ersten 3dB-Richtkopplers 2 geführt wird. Von dort wird die Signalleistung gleichmäßig auf die beiden Tore 2b, 2d des Richtkopplers 3 verteilt, wobei zwischen den Toren 2b, 2d eine Phasendifferenz von 90° entsteht. Die beiden um 90° phasenverschobenen Signale werden in die jeweiligen Wellenleiter 31, 32 des ersten Bragg-Gitters 3 eingekoppelt, in jeweils gleicher Weise reflektiert und dabei mit einer gewissen Dispersion beaufschlagt. Die Dispersion entsteht dadurch, dass die einzelnen Frequenzanteile eines betrachteten Lichtsignales in dem Bragg-Gitter 3 in Abhängigkeit von ihrer Frequenz früher oder später reflektiert werden, so dass sich die Phasenbeziehung der einzelnen Frequenzanteile ändert und dementsprechend eine Dispersion auftritt. Das Bragg-Gitter weist dabei aufgrund des intrinsischen Chirps eine Bandbreite auf, die ausreichend groß ist, um sämtliche Frequenzanteile des Eingangssignals reflektieren zu können. Beispielsweise ist eine Bandbreite von 0,6 nm bzw. 75GHz vorgesehen.
  • Das vom Bragg-Gitter 3 reflektierte Signal gelangt nun wiederum zu den Toren 2b, 2d des ersten 3dB-Richtkopplers 2, durchläuft den Richtkoppler 2 erneut und wird dann durch eine weitere Phasendrehung vollständig über das Tor 2c des ersten Richtkopplers 2 in das Eingangstor 5b des zweiten 3dB-Richtkopplers 5 geführt. Das Signal wird nun an die beiden Tore 5a, 5c des zweiten Richtkopplers 5 und von diesen wiederum mit einer Phasendifferenz von 90° in das zweite Bragg-Gitter eingekoppelt, wobei jeweils ein Signal in den entsprechenden Lichtwellenleiter 41, 42 des Bragg-Gitters 4 eingekoppelt wird. Das Signal wird in dem zweiten Bragg-Gitter reflektiert und erneut mit einer Dispersion beaufschlagt. Dabei ist zu beachten, dass das zweite Bragg-Gitter 4 einen gegenüber dem ersten Bragg-Gitter 3 entgegengesetzten intrinsischen Chirp aufweist. Dies bedeutet, dass das Signal eine Dispersion mit einem entgegengesetzten Vorzeichen erhält.
  • Das erneut zu den Toren 5a, 5c des Richtkopplers 5 gelangte Signal durchläuft nun den zweiten Richtkoppler 5 und wird vollständig über das Tor 5d aus dem zweiten Richtkoppler aus- und von diesem in den Ausgangswellenleiter 6 eingekoppelt.
  • Aufgrund des entgegengesetzten intrinsischen Chirp und damit einer entgegengesetzten Dispersion heben sich die Dispersionen der beiden Bragg-Gitter auf. Die Gesamtdispersion der Anordnung ist somit Null. Aufgrund der elektrischen Heizelemente bzw. des durch diese erzeugten Temperaturgradienten kann der Chirp der einzelnen Gitter 3, 4 jedoch verändert werden. Je nachdem, welches der beiden Bragg-Gitter 3, 4 angesteuert wird, kann die Gesamtdispersion entweder positiv oder negativ eingestellt und auf diese Weise eine im ankommenden Signal bereits vorhandene Dispersion ausgeglichen und auf Null geregelt werden.
  • Eine Temperaturänderung erfolgt an den beiden Bragg-Gittern 3, 4 in symmetrischer Weise, das heißt eine Temperaturerhöhung an dem einen Bragg-Gitter geht mit einer Temperaturherabsetzung an dem anderen Bragg-Gitter einher. Aufgrund der dabei beibehaltenen Symmetrie ist eine solche Ausgestaltung zu bevorzugen. Auch kann die Gesamt-Heizleistung konstant gehalten werden. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, zur Änderung der Gesamtdispersion nur eines der Bragg-Gitter 3, 4 mit einem Temperaturgradienten zu versehen.
  • Die integriert-optische Filterkomponente weist bevorzugt Wellenleiter auf der Materialbasis von SiO2 auf, welche auf einem Siliziumsubstrat Si sitzen. Alternativ können auch andere Materialien wie InP, SOI oder Materialien auf Polymerbasis verwendet werden. Bei der Materialbasis von SiO2 auf Si sind die Wellenleiterstrukturen die Bereiche innerhalb des SiO2, die Germanium-dotiert sind (SiO2·GeO2). Diese Germaniumdotierung erhöht die Brechzahl in dem entsprechenden Bereich und definiert so den Wellenleiter. Der Wellenleiter weist dabei bevorzugt einen einfach herzustellenden quadratischen Querschnitt auf.
  • Der lineare intrinsische Chirp der Bragg-Gitter kann auf verschiedene Art und Weise erzeugt werden. Zur Erzeugung eines linearen intrinsischen Chirp ist es erforderlich, eine unterschiedliche optische Weglänge zwischen unterschiedlichen Gitterpunkten des Bragg-Gitters bereitzustellen. Da die optische Weglänge gleich dem Produkt der räumlichen Weglänge mit dem mittleren Brechungsindex ist, besteht eine erste Möglichkeit hierzu darin, die räumliche Periode der Brechzahlschwankung über der Gitterlänge zu verändern.
  • Eine andere Möglichkeit zur Erzeugung eines linearen intrinsischen Chirps besteht darin, die optische Weglänge einer Brechzahlperiode nicht räumlich zu verändern, sondern durch Variierung des mittleren Brechungsindex über der Gitterlänge. Dies kann beispielsweise über den Effekt erfolgen, dass sich bei der oben genannten Dotierung die Brechzahl von Germanium-dotiertem Quarz bei Bestrahlung mit UV-Licht erhöht. Die periodischen Brechzahlschwankungen werden nun erzeugt, indem der Wellenleiter unter Verwendung einer Phasenmaske mit UV-Licht bestrahlt wird.
  • Eine dritte Variante schließlich sieht vor, über der Gitterlänge die Querschnittsgeometrie des Wellenleiters und damit ebenfalls die effektive Brechzahl zu ändern. Bei Einsetzen der beiden letztgenannten Möglichkeiten kann mit Vorteil in einfacher Weise die Periode der Brechzahlschwankung über der Gitterlänge konstant gehalten werden, das heißt das Gitter ist räumlich ungechirpt. Die notwendige Phasenmaske kann einfach hergestellt werden.
  • Im Folgenden wird ein konkretes Ausführungsbeispiel einer integriert-optischen Wellenleiterstruktur zur Dispersionskompensation gemäß 1 beschrieben. Dabei haben die beiden Bragg-Gitter 3, 4 jeweils eine Länge von 35mm. Das erste Bragg-Gitter 3 weist einen linearen intrinsischen Chirp von +0,46nm/cm auf. Das zweite Bragg-Gitter 4 weist einen linearen intrinsischen Chirp von – 0,46nm/cm auf. Das bedeutet, dass beim ersten Bragg-Gitter die Bragg-Wellenlänge über der Gitterlänge um +0,46nm/cm variiert. Die periodische Brechzahlschwankung hat einen Wert von Δn = 4 × 10 9.
  • Die Amplitude der Brechzahlschwankung wird über der Gitterlänge mit einer tank-förmigen Fensterfunktion multipliziert (Apodisierung), um Nebenzipfel im Amplitudengang und Ripple im Verlauf der Gruppenlaufzeit zu unterdrücken, wie an sich beispielsweise aus der Veröffentlichung von J.A.J. Fells et al.: Twin Fiber Grating Tunable Dispersion Compensator, IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 13, No. 9., September 2001, S.984 ff bekannt ist.
  • Die räumliche Periode der Brechzahlschwankung beträgt am Gitteranfang Λ = 534.63nm und ändert sich linear über der Länge. Auf die Bragg-Gitter 3, 4 werden jeweils lineare Temperaturgradienten, wie durch das Temperaturdiagramm der Figur angedeutet, aufgebracht, wobei der Temperaturgradient derart ist, dass sich die Temperatur in Richtung der größeren Bragg-Wellenlänge erhöht. Dies führt dazu, dass der Chirp der Gitter mit der Temperatur erhöht und der Betrag der Dispersion gesenkt wird. Die maximal aufgebrachte Temperaturdifferenz beträgt ΔT = 80K.
  • Die Steuerung der integriert-optischen Wellenleiterkomponente erfolgt gegenläufig. Im Ausgangs- oder Nullzustand ist die Gesamtdispersion der Komponente gleich Null, das heißt der Temperaturgradient ist bei beiden Bragg-Gittern 3, 4 gleich groß und nimmt dabei bevorzugt den halben Maximalwert an. Um die Dispersion zu erhöhen, wird der Temperaturgradient des ersten Bragg-Gitters 3 erhöht und der des zweiten Bragg-Gitters 4 gesenkt. Zu einer Verringerung der Dispersion wird der jeweilige Temperaturgradient in umgekehrter Weise verändert. Durch diese Art der Steuerung ist die Leistungsaufnahme der Komponente konstant, was einen einfachen Betrieb ermöglicht.
  • Des Weiteren ist auch der Group-Delay-Ripple der Komponente in etwa konstant. Ein Group-Delay-Ripple entsteht automatisch bei Verwendung eines Bragg-Gitters. Der Ripple jedes einzelnen Bragg-Gitters variiert näherungsweise linear mit der Dispersion. Der Ripple der Gittter-Kaskade ist die Summe der Einzel-Ripple. Da die Gitter gegenläufig angesteuert werden, bleibt der Gesamt-Ripple vorteilhafterweise konstant.
  • Eine Simulation der Wellenleiterstruktur der 1 mit den genannten Werten mit einer Software der Firma Optiwave führt zu folgenden Werten: Die Dispersion der Komponente ist in einem Bereich von D = –180ps/nm bis +180ps/nm einstellbar. Das 1dB-Passband weist eine minimale Breite von 0,6nm auf. Der Group-Delay-Ripple, gemessen von Peak-to-Peak, beträgt etwa 3ps.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Anwendung nicht auf die vorstehend dargestellten Ausführungsbeispiele. Wesentlich für die Erfindung ist allein, dass die Vorrichtung zur Dispersionskompensation integriert optisch als Wellenleiterstruktur auf einem Substrat ausgebildet ist, die Bragg-Gitter der Wellenleiterstruktur einen bevorzugt linearen intrinsischen Chirp aufweisen und zur Steuerung der Dispersion der Bragg-Gitter ein bevorzugt linearer Temperaturgradient an diese angelegt wird.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Kompensation der chromatischen Dispersion in optischen Systemen mit zwei gechirpten Bragg-Gittern mit entgegengesetztem intrinsischen Chirp und mit Mitteln zum Einstellen des Chirps der Bragg-Gitter, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als integriert-optische Wellenleiterstruktur ausgebildet ist, bei der die Bragg-Gitter (3, 4) in nacheinander zu durchlaufende integriert-optische Wellenleiter (31, 32; 41, 42) eingeschrieben sind, wobei die Bragg-Gitter (3, 4) einen linearen intrinsischen Chirp aufweisen und die Mittel zum Einstellen des Chirps der Bragg-Gitter (3, 4) jeweils einen linearen Temperaturgradienten auf die Bragg-Gitter (3, 4) aufbringen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bragg-Gitter (3, 4) durch jeweils identische Gitterstrukturen in zwei parallel verlaufenden integriert-optischen Wellenleitern (31, 32; 41, 42) gebildet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel verlaufenden Wellenleiter (31, 32; 41, 42) jeweils durch zwei benachbarte Tore (2b, 2d; 5a, 5c) eines Richtkopplers (2; 5) miteinander verbunden sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, das zwei Richtkoppler (2, 5), insbesondere 3dB-Richtkoppler vorgesehen sind, jeweils vier Tore aufweisen, wobei – ein erstes Tor (2a) des ersten Richtkopplers (2) mit einem Eingangswellenleiter (1) verbunden ist, – ein zweites und ein drittes Tor (2b, 2d) des ersten Richtkopplers (2) mit den beiden Wellenleitern (31, 32) des ersten Bragg-Gitters (3) verbunden sind, – ein viertes Tor (2c) des ersten Richtkopplers (2) mit einem ersten Tor (5b) des zweiten Richtkopplers (5) verbunden ist, – ein zweites und ein drittes Tor (5a, 5c) des zweiten Richtkopplers (5) mit den beiden Wellenleitern (41, 42) des zweiten Bragg-Gitters (4) verbunden sind, und – ein viertes Tor (5d) des zweiten Richtkopplers (5) mit einem Ausgangswellenleiter (6) gekoppelt ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung einer gewünschten Gesamtdispersion der Vorrichtung eine symmetrische Steuerung der Temperaturgradienten an den jeweiligen Bragg-Gittern (3, 4) erfolgt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung einer gewünschten Gesamtdispersion der Vorrichtung der Temperaturgradient des einen Bragg-Gitters (3; 4) erhöht und der Temperaturgradient des anderen Bragg-Gitters (4; 3) entsprechend gesenkt wird.
  7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Mittel zum Einstellen des Chirps der Bragg-Gitter (3, 4) elektrische Heizelemente aufweisen.
  8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstruktur der Bragg-Gitter (3, 4) unter Verwendung einer Phasenmaske und durch Bestrahlung mit UV-Licht in die entsprechenden integriert-optischen Wellenleiter (31, 32; 41, 42) eingeschrieben ist.
  9. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die integriert-optische Wellenleiterstruktur in SiO2 auf Si Technik ausgebildet ist.
  10. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die integriert-optische Wellenleiterstruktur einen quadratischen Querschnitt aufweist.
DE2002125177 2002-05-31 2002-05-31 Vorrichtung zur Kompensation der chromatischen Dispersion in optischen Systemen mit gechirpten Bragg-Gittern Expired - Fee Related DE10225177B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002125177 DE10225177B4 (de) 2002-05-31 2002-05-31 Vorrichtung zur Kompensation der chromatischen Dispersion in optischen Systemen mit gechirpten Bragg-Gittern

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002125177 DE10225177B4 (de) 2002-05-31 2002-05-31 Vorrichtung zur Kompensation der chromatischen Dispersion in optischen Systemen mit gechirpten Bragg-Gittern

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10225177A1 DE10225177A1 (de) 2003-12-18
DE10225177B4 true DE10225177B4 (de) 2004-06-03

Family

ID=29557608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2002125177 Expired - Fee Related DE10225177B4 (de) 2002-05-31 2002-05-31 Vorrichtung zur Kompensation der chromatischen Dispersion in optischen Systemen mit gechirpten Bragg-Gittern

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10225177B4 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19538017A1 (de) * 1995-10-12 1997-04-24 Siemens Ag Schaltungsanordnung zur Dispersionskompensation in optischen Übertragungssystemen mit Hilfe von gechirpten Bragg-Gittern
JP2000235170A (ja) * 1999-02-17 2000-08-29 Nec Corp 可変分散補償器
EP1158341A2 (de) * 2000-05-25 2001-11-28 Roke Manor Research Limited Optischer Schalter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19538017A1 (de) * 1995-10-12 1997-04-24 Siemens Ag Schaltungsanordnung zur Dispersionskompensation in optischen Übertragungssystemen mit Hilfe von gechirpten Bragg-Gittern
JP2000235170A (ja) * 1999-02-17 2000-08-29 Nec Corp 可変分散補償器
EP1158341A2 (de) * 2000-05-25 2001-11-28 Roke Manor Research Limited Optischer Schalter

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IEEE Photonics Technology Letters, Vol.11, No.7, (July1999), Seiten 854 bis 856 *
IEEE Photonics Technology Letters, Vol.13, No.9, (September 2001), Seiten 984 bis 986 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10225177A1 (de) 2003-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69825401T2 (de) Optischer Pulskompressor für optische Kommunikationssysteme
DE3524527C2 (de) Einrichtung zum Ausgleichen der chromatischen Dispersion von optischen Signalen
DE19535809B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Kompensieren von Frequenz-Chirpen
DE60200944T2 (de) Gerät zur erzeugung einer taktfluktuationstoleranten optischen modulation eines ersten signals durch ein zweites signal
EP0740173B1 (de) Schaltungsanordnung zur Dispersionskompensation in optischen Übertragungssystemen mittels eines optischen Filters
EP0723168A2 (de) Einstellbare optische Verzögerungsleitung
DE19946363A1 (de) Optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer mit Wellenleitergitter
DE60122247T2 (de) Optischer Multiplexer/Demultiplexer
DE3406207A1 (de) Integriert-optische wellenlaengenmultiplex- und -demultiplexeinrichtung fuer monomode-uebertragungssysteme und ihre verwendung
DE69831765T2 (de) Integriertes optisches Bauelement mit Polarisationseffekt
DE19946936A1 (de) Optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer
DE60116958T2 (de) Optisches Übertragungsmodul und optisches Kommunikationssystem, bei dem dieses verwendet wird
DE60203933T2 (de) Thermisch einstellbare optische Faservorrichtungen mit mikrokapillaren Heizelementen
EP1161699B1 (de) Faser-transmissionsbauelement zur erzeugung chromatischer dispersion
EP2162788B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur kompensation von polarisationsabhängiger frequenzverschiebung in optischen wellenleitern
DE102016122047B3 (de) Erzeugung von Ausgangslaserimpulsen mit einer abstimmbaren Zentralwellenlänge
DE10225177B4 (de) Vorrichtung zur Kompensation der chromatischen Dispersion in optischen Systemen mit gechirpten Bragg-Gittern
EP1166474B1 (de) Verfahren zur dispersionskompensation gemeinsam übertragener optischer signale mit unterschiedlichen wellenlängen mittels photonischer kristalle
WO1997014226A2 (de) Schaltungsanordnung zur dispersionskompensation in optischen übertragungssystemen mit hilfe von gechirpten bragg-gittern
DE69914315T2 (de) Verfahren zur herstellung optisch nichtlinearer dünnfilmwellenleiter sowie optisch nichtlineare dünnfilmwellenleiter
DE19614772A1 (de) Digitaler optischer Schalter
DE19943387A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines optischen Gitters auf einem optischen Leiter und Anordnung mit einem solchen Gitter und solchen Leiter
DE60118474T2 (de) Optisches Element und Verfahren zu seiner Herstellung
DE60213024T2 (de) Variabler Dispersionskompensator und optisches Übertragungssystem
EP3374808A1 (de) Optische komponente und verfahren zu deren herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: FINISAR CORP., SUNNYVALE, CALIF., US

8328 Change in the person/name/address of the agent

Representative=s name: MAIKOWSKI & NINNEMANN, PAT.-ANW., 10707 BERLIN

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee