DE10297221T5 - Mehrmodeninterferenzwellenleiter-basierende Schalteinrichtung - Google Patents

Mehrmodeninterferenzwellenleiter-basierende Schalteinrichtung Download PDF

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Abstract

Einrichtung zum raumselektiven Durchschalten eines optischen Signals von einem Eingangsanschlusswellenleiter (101; 401) zu einem ersten ausgewählten Ausgangsanschlusswellenleiter (101, 102, 103, 104, 105; 401, 402),
– wobei die Einrichtung einen Mehrmodeninterferenzwellenleiter bzw. MMI-Wellenleiter (106; 403; 107) mit einer ersten Seite einer Zahl N von Anschlüssen zur Verbindung von Anschlusswellenleitern umfasst,
– wobei der MMI-Wellenleiter eine Länge in Lichtausbreitungsrichtung hat derart, dass eine sich in dem MMI-Wellenleiter ausbreitende Abbildung an dem i-ten Anschlusswellenleiter bei i ≤ N, N Selbstabbildungen an einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite produzieren wird, wobei N eine ganze Zahl größer als 1 ist,
gekennzeichnet durch
– eine Reflektionsvorrichtung (405; 503; 602), angeordnet in dem MMI-Wellenleiter nahe zu der zweiten Seite, eingerichtet zum Reflektieren der N Selbstabbildungen in Richtung der ersten Seite des MMI-Wellenleiters, und
– eine Vorrichtung (109, 110, 111, 112, 113; 404; 501; 601), angeordnet an der zweiten Seite, zum Abstimmen...

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrmodeninterferenzwellenleiter-basierende Raumschalteinrichtungen, insbesondere eine kompakte solche Mehrmodeninterferenzwellenleiterschalteinrichtung und ein Verfahren zum Durchschalten optischer Lichtsignale.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Es gibt einen starken Bedarf an dem Erhöhen der Kapazität und der Flexibilität von photonischen Transportnetzen. Die Entwicklung von Telekommunikationsnetzen fokussiert zunehmend auf Flexibilität und Rekonfigurierbarkeit, welche verbesserte Funktionalität von photonisch Integrierten Schaltkreisen (PICs vom englischsprachigen Photonic Integrated Circuits) für optische Kommunikationsvorgänge erfordern, sowie kompakte Einrichtungen. Das Interesse an Mehrmodeninterferenzeffekten bzw. MMI-Effekten in integrierter Optik für Einzelmodenübertragungssysteme hat jüngst zugenommen. Optische Einrichtungen basierend auf MMI-Effekten haben große optische Bandbreite, sind unempfindlich bezüglich Polarisation und ertragen hohe Fabrikationstoleranzen, um einige Vorteile zu erwähnen. Der Betrieb von MMI-Wellenleitereinrichtungen basiert auf dem Selbstabbildungsprinzip und ist in "Optical Multi-Mode Interference Devices Based on Self-Imaging: Principles and Applications" bzw. "Optische Mehrmodeninterferenzeinrichtung basierend auf Selbstabbildung: Prinzipien und Anwendungen" von L.B. Soldano und E.C.M. Pennings, veröffentlicht in J. of Lightwave Technology, Band. 13, Nr. 4, April 1995 ferner beschrieben.
  • MMI-Wellenleitereinrichtungen haben Anwendungen in einer Zahl unterschiedlicher Bereiche. Beispielsweise als wellenlängenselektive Schalteinrichtungen, wie in "Bragg grating assisted MMIMI coupler for wavelength selective switching" bzw. "Bragg-Gitter-unterstützte MMIMI-Koppler, für wellenlängenselektive Vermittlung" vom vorliegenden Erfinder, veröffentlicht in Electronic Letters, 10. Dezember 1998, Band 94, Nr. 25. In diesem Papier beschreibt der vorliegende Erfinder eine neue optische Einrichtung für wellenlängenselektive Vermittlung. Die Einrichtung basiert auf einem Bragg-Gitter-unterstützten MMIMI-Koppler bzw. einem Mehrmodeninterferenz-Michelson-Interferometer.
  • Eine andere Anwendung einer MMI-Wellenleitereinrichtung ist ein Koppler, wie er in dem Papier "Multimode Interference Couplers with Tunable Splitting Ratlos" bzw. "Mehrmodeninterferenzkoppler mit abstimmbaren Abspaltverhältnissen" von J. Leuthold und C.H. Joyner, veröffentlicht in Proc. ECOC 2000, September, München, Band 3 beschrieben ist. In diesem Papier präsentieren die Autoren einen neuen kompakten Mehrmodeninterferenzkoppler mit abstimmbaren Energieabspaltverhältnissen. Der Koppler hat große Abstimmbereiche und wird verwendet zum Optimieren der EIN-AUS-Verhältnisse in interferometrischen Einrichtungen oder selbst als eine Schalteinrichtung.
  • Der Bedarf, in der Lage zu sein, Signale in optischen Telekommunikationsnetzen raumzuschalten ist offenbar. Einfache Raumvermittlung bzw. Raumdurchschaltung von Breitbandsignalen ermöglicht Routing basierend auf beispielsweise der verfügbaren Kapazität oder neues Routing um momentan nicht verfügbare Teile des Netzes herum.
  • Optische Schalteinrichtungen des Standes der Technik stehen momentan Problemen mit hohen Verlusten, hohem Übersprechen oder hohen Erfordernissen an Fabrikationstoleranzen gegenüber. Sie können auch Stabilitätsprobleme haben oder hohen Energieverbrauch.
  • RESÜMEE DER ERFINDUNG
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, die oben erwähnten Probleme zu vermeiden oder zu reduzieren, sowie eine kompakte Vermittlungseinrichtung bereitzustellen und ein Verfahren zum Vermitteln bzw. Durchschalten optischer Signale.
  • Die vorliegende Erfindung stellt demnach eine kompakte Mehrmodeninterferenzvermittlungs- bzw. Schalteinrichtung bereit, wobei ein optisches Eingangssignal an einer ersten Seite eines MMI-Wellenleiters selektiv geroutet wird zu einem Ausgangsanschlusswellenleiter, der aus einer Anzahl von Ausgangsanschlusswellenleitern ausgewählt worden ist durch Abgleichen der Phasenfront der Selbstabbildungen der optischen Eingangssignale und Reflektieren der Selbstabbildungen von einer zweiten Seite eines MMI-Wellenleiters in Richtung der ersten Seite durch eine Reflektionsvorrichtung.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass eine sehr kompakte Vermittlungseinrichtung erreicht wird. Ein fernerer Vorteil ist das Vorsehen einer stabilen Einrichtung mit niedrigen Verlusten. Noch ein anderer Vorteil ist, dass die derart bereitgestellte Schalteinrichtung geringes Übersprechen haben wird.
  • Detaillierter wird dieser Phasenabgleich durch Bereitstellen von M Phasenschiebern erreicht, wobei M eine ganze Zahl ist und wobei jeder der Phasenschieber eingerichtet ist zum individuellen Abgleichen der Phase von N Selbstabbildungen auf der zweiten Seite. Der MMI-Wellenleiter ist derart eingerichtet, dass ein Eingangslichtsignal an einem an einer Seite des MMI-Wellenleiters angeordneten Anschlusswellenleiter aufgeteilt ist in N Selbstabbildungen auf einer zweiten Seite des MMI-Wellenleiters. Jede der Selbstabbildungen wird eine individuelle Phase an der Position der zweiten Seite haben, dadurch eine Phasenverteilung über M Phasenschieber erstellend. Die Phasenschieber sind steuerbar, um die Phasenverteilung der Selbstabbildungen abzugleichen, damit sie koinzidieren bzw. übereinstimmen mit einer Phasenverteilung der Selbstabbildungen auf der zweiten Seite, die durch ein optisches Lichtsignal an dem ausgewählten Ausgangsanschlusswellenleiter produziert werden würde.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltungsform sind N und M gleich. Das heißt M=N Phasenschieber stimmen die Phasen von N=M Selbstabbildungen ab.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst jeder der Phasenschieber einen lichtdurchlässigen Teil mit einem ersten Brechungsindex und eine Vorrichtung zum Abgleichen des Brechungsindexes.
  • Das Abgleichen kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform ausgeführt werden durch Machen des Brechungsindexes des lichtdurchlässigen Teiles empfindlich in bezug auf Wärme und Steuern der Wärme der Abstimmvorrichtung, um wirksam den Brechungsindex des lichtdurchlässigen Teils zu steuern. Hierdurch ist es möglich, die Optopfadlänge des einfallenden Lichtes zu steuern und dadurch die Phase für jede Selbstabbildung.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Brechungsindex des lichtdurchlässigen Teils empfindlich in bezug auf Strom durch oder Spannung über den Teil. Das Steuern des Stroms oder der Spannung und demnach des Brechungsindexes führt dann den Abgleich aus.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst jeder der Phasenschieber eine Reflektionsvorrichtung. Jeder der Phasenschieber ist derart eingerichtet, dass die individuellen Positionen der Reflektionsvorrichtungen steuerbar sind in einer Richtung parallel zur Richtung ausbreitenden Lichtes in dem MMI-Wellenleiter. Hierdurch ist es möglich, die Länge des geometrischen Abstandes zu steuern und demnach die Länge des optischen Pfades einfallenden Lichts und demnach die Phase der Selbstabbildungen.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltungsform umfassen die Phasenschieber einen Thermoausdehnungsabschnitt, welcher abhängig von der angelegten Temperatur die Reflektionsvorrichtung in eine Richtung parallel zur Richtung ausbreitenden Lichts im MMI-Wellenleiter bewegt.
  • Gemäß noch einer anderen bevorzugten Ausgestaltungsform umfassen die Phasenschieber eine mikromechanische Phasenabgleichvorrichtung, die eingerichtet ist zum steuerbaren Bewegen der Reflektionsvorrichtung in einer Richtung parallel zur Richtung ausbreitenden Lichts im MMI-Wellenleiter.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es zeigt:
  • 1 eine schematische Ansicht einer Mehrmodeninterferenzeinrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung;
  • 2 eine Energieverteilung an der Schnittstelle B für die betrachtete Wellenlänge in 1;
  • 3a-3b unterschiedliche Phasenverteilung;
  • 4 eine schematische Ansicht einer Einrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung;
  • 5 eine schematische Ansicht einer Einrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung;
  • 6 eine schematische Ansicht einer Einrichtung gemäß einer vierten bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung;
  • 7 eine schematische Ansicht einer 1x4-Vermittlung gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung.
  • BEVORZUGTE AUSGESTALTUNGSFORMEN
  • 1 zeigt schematisch eine Zeichnung einer Mehrmodenschnittstelleneinrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung. Links sind an der Schnittstelle A fünf Anschlusswellenleiter jeweils mit 101 bis 105 gekennzeichnet. Die Länge und Breite des Wellenleiters 106 sind derart angepasst, dass ein eingegebenes Bild an einem Anschlusswellenleiter fünf Selbstabbildungen an der Schnittstelle B produzieren wird. Die Lichtausbreitungsrichtung ist mit 107 gekennzeichnet und die Normale bzw. das Lot dazu mit 108. Es sollte bemerkt werden, dass das Licht sich auch in entgegengesetzter Richtung zur Richtung 107 ausbreiten kann.
  • 2 zeigt die Energieverteilung an der Schnittstelle B für ein in den MMI-Wellenleiter in 1 an dem Anschlusswellenleiter 101 eintretendes Signal. Jeweilige Energiespitzen, jeweils gekennzeichnet mit 201–205, repräsentieren eine Selbstabbildung und erscheinen gleichmäßig verteilt an der Schnittstelle B. Mit anderen Worten, die X-Achse in 2 ist in 1 in der Normalrichtung 108 ausgerichtet. Eine Eingabe von den anderen Anschlusswellenleitern 102–105 wird ähnliche Energieverteilungen oder Selbstabbildungen produzieren an der Schnittstelle B. Die Energieverteilungsdifferenz an der Schnittstelle B zwischen unterschiedlichen Eingabeanschlusswellenleitern wird vernachlässigbar sein bei einem korrekten Entwurf des MMI-Wellenleiters.
  • Die optische Bandbreite des MMI-Wellenleiters ist umgekehrt proportional zur Anzahl von Eingabe- und Ausgabewellenleitern. Die Bandbreiteeigenschaften von MMI-Wellenleitern sind in "Optical Bandwidth and Fabrication Tolerances of Multimode Interference Couplers" bzw. "Optische Bandbreiten und Fabrikationstoleranzen von Mehrmodeninterferenzkopplern" von P.A. Bense, M. Bachmann, H. Melchior, L.B. Soldano und M.K. Smith, veröffentlicht in J. of Lightwave Technology, Band 12, Nr. 6, Juni 1994 gründlicher ausgearbeitet.
  • 3a zeigt Phasenverteilungen von Selbstabbildungen an der Schnittstelle B in 1 von den oberen drei Eingabewellenleitern 101–103. Das heißt, ein in dem MMI-Wellenleiter 106 in 1 am Anschlusswellenleiter 101 eintretendes Lichtbild wird eine Energieverteilung gemäß 2 haben und eine Phasenverteilung gemäß der gestrichelten Linie 301 in 3a. Ein in den MMI-Wellenleiter 106 am Anschlusswellenleiter 102 eintretendes Lichtbild wird eine Energieverteilung ähnlich der Energieverteilung in 2 haben, aber eine völlig andere Phasenverteilung gemäß der mit 302 gekennzeichneten strichpunktierten Linie in 3a. In ähnlicher Weise wird ein in den MMI-Wellenleiter am Anschluss 103 eintretendes Bild eine Phasenverteilung gemäß der strichpunktpunktierten Linie 303 in 3a haben.
  • Zum Zwecke der Bezugnahme ist die Phasenverteilung eines in den MMI-Wellenleiter 106 am Anschlusswellenleiter 104 eintretenden Bildes mit einer gestrichelten Linie in 3b gezeichnet und mit 304 gekennzeichnet. Schließlich ist die Phasenverteilung eines in den MMI-Wellenleiter am Anschlusswellenleiter 105 eintretenden Bildes mit einer strichpunktierten Linie in 3b gezeichnet und mit 305 gekennzeichnet.
  • Der MMI-Wellenleiter 106 in 1 ist reziprok. An der Schnittstelle B sind fünf Phasenschieber eingerichtet und mit 109–113 gekennzeichnet. Eine (nicht dargestellte) Reflektorvorrichtung ist eingerichtet zum Reflektieren einfallenden Lichts. Die Phasenschieber 109–113 umfassen auch eine Vorrichtung zum steuerbaren Verschieben der Phase einfallenden Lichts. Da ein am Anschlusswellenleiter 3 in dem MMI-Wellenleiter 106 einfallendes Eingangsbild eine Energiedichteverteilung gemäß 2 produzieren wird und eine Phasenverteilung gemäß der Linie 303 in 3, und da der MMI-Wellenleiter reziprok ist, wird eine Energieverteilung gemäß 2 an der Schnittstelle B mit einer sich in entgegengesetzter Richtung zur Richtung 107 ausbreitenden Phasenverteilung gemäß Linie 303 in 3 eine einzelne Selbstabbildung am Anschlusswellenleiter 103 produzieren.
  • Zum Durchschalten eines am Anschlusswellenleiter 102 eintretenden Signals zum Ausgangsanschlusswellenleiter 103 arbeitet die Einrichtung in 1 demnach folgendermaßen. Das optische Signal wird in den MMI-Wellenleiter 106 einfallen und fünf Selbstabbildungen an der Schnittstelle B gemäß 2 produzieren mit einer Phasenverteilung gemäß der Linie 302 in 3. Die Phasenschieber 109–113 sind steuerbar eingestellt zum Verschieben der Phase einfallenden Lichtes, um nach der Reflektion und dem vollständigen Durchlaufen der Phasenschieber mit der Phasenverteilung gemäß der Linie 303 in 3 zu koinzidieren.
  • Es ist sicherlich möglich, die Phasenschieber feinabzustimmen zum Reproduzieren exakter Verschiebung zum Nachahmen der Phasenverteilung 303 in bestmöglichem Umfang. Diese Art einer Reflektion wird an der Schnittstelle B mit einer Phasenverteilung entsprechend 303 in 3 erstellt, sich entgegengesetzt zur Richtung 107 ausbreitend und ein einzelnes Selbstabbild am Anschlusswellenleiter 103 liefernd. Demnach wird ein dynamisches Durchschalten vom Anschluss 102 zum Anschluss 103 erzielt. Durch Verschieben der Phase einfallenden Lichts des in den MMI-Wellenleiter einfallenden Signals kann das Signal durchgeschaltet werden zu irgendeinem der Anschlusswellenleiter 102–105, d.h. einschließlich des Eingangsanschlusswellenleiters. Es gibt prinzipiell keine Einschränkung bezüglich der Zahl von Eingang- und Ausgang-Anschlusswellenleitern, d.h. eine PxQ-MMI-Wellenleitervermittlung. Wenn separierte Eingangs- und Ausgangsanschlusswellenleiter erforderlich sind, dann ist die Anzahl von Wellenleitern N gleich P+Q, alternativ, wenn dieselben Eingang- und Ausgang-Zugangswellenleiter verwendet werden, ist eine NxN-Vermittlung erforderlich.
  • 4 zeigt eine Einrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung. Diese Einrichtung ist eine 1x8-Vermittlung mit einem Eingangsanschlusswellenleiter 401 und acht Ausgangsanschlusswellenleitern, die gemeinsam mit 402 gekennzeichnet sind. Neun individuell steuerbare Phasenschieber 404 werden verwendet zum Steuern der Phase von einem Einfallslichtbild. Jeder Phasenschieber umfasst ein transparentes Medium mit Brechungsindex, welches steuerbar ist durch Anlegen einer Spannung über das Medium. Es ist auch möglich, ein thermooptisches Material zu verwenden, in welchem das Variieren der Temperatur den Brechungsindex steuert. Durch Variieren des Brechungsindexes des Phasenschiebers 404 ist die Optopfadlänge steuerbar und demnach die Phasenfront des einfallenden Lichtbilds. Ein Breitbandreflektionsabschnitt 405 reflektiert das phasenabgestimmte Bild zu dem ausgewählten Ausgangsanschlusswellenleiter 402. Der MMI-Wellenleiter 403 umfasst einen adiabatischen Verjüngungsabschnitt 207 mit einem Winkel θT 408. Da die Phase des einfallenden Lichts über eine relativ lange Distanz abgestimmt wird, d.h. während des Durchwanderns der Phasenschieber 404, ändert die Intensitätsverteilung des Lichts sich während der Distanz durch die Phasenschieber 404. Mit einer adiabatischen Verjüngung des Wellenleiters, d.h. ohne Kopplung zu höheren Moden wird eine langsamere Änderung der Intensitätsverteilung des einfallenden Lichts auftreten. Demnach wird ein effizienteres Durchschalten erzielt mit im wesentlichen reduziertem Übersprechen und auch reduziertem Energieverlust.
  • Beim Entwurf der Einrichtung sollte darauf geachtet werden, dass nicht nur das einfallende Licht durch den Phasenschieber und den transparenten Teil mit abgestimmtem Brechungsindex laufen wird, sondern auch reflektiertes Licht. Dies muss beim Entwurf der Phasenschieber berücksichtigt werden, so dass ein geeignetes Phasenabstimmen erzielt wird. Die Phasenschieber sind in geeigneter Weise isoliert zueinander 406, so dass minimales Übersprechen auftritt.
  • 5 zeigt eine 1x8-Vermittlung gemäß einer dritten bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung. Gleiche/ähnliche Details sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Allgemein mit 501 gekennzeichnete Phasenschieber umfassen einen ersten Teil 502 mit einer Breitbandreflektionsseite 503 eingerichtet zum Reflektieren einfallenden Lichts. Der erste Teil ist eingerichtet, um in der Richtung der Lichtausbreitung in dem MMI-Wellenleiter beweglich zu sein. Vorzugsweise ist der erste Teil 502 durch eine Feder vorgespannt, um eine erste Position einzunehmen und ist beweglich in einer Richtung zu den Anschlusswellenleitern 401 und 402 zu einer zweiten Position durch einen zweiten Teil 504 des Phasenschiebers 501. Der zweite Teil ist eine mikromechanische Einrichtung, welche steuerbar den ersten Teil 502 in Richtung der Anschlusswellenleiter drückt, hierdurch den geometrischen Abstand für einfallendes Licht abkürzend, welches Feinabstimmung der Phase des einfallenden Lichts ermöglicht. Jede der mikromechanischen Einrichtungen 508 ist individuell steuerbar durch eine Steuervorrichtung 505. In dieser bevorzugten Ausgestaltungsform hat der MMI-Wellenleiter keinen abgeschrägten bzw. Verjüngungsabschnitt, da die Phasenänderung des einfallenden Lichts über einen relativ kurzen Abstand stattfindet. Demnach brauchen keine Überlegungen angestellt zu werden in bezug auf Änderungen der Intensitätsverteilung.
  • Eine Brechungsindexabgleichvorrichtung 506 wird verwendet zum Abgleichen des Brechungsindex in dem MMI-Wellenleiter. Dies ist erforderlich, da die Phasenschieber sich bewegen werden und Lücken mit beispielsweise Luft oder Vakuum auftreten könnten in der Schnittstelle zwischen dem Phasenschieber 501 und dem MMI-Wellenleiter. Die Indexabstimmvorrichtung ist beispielsweise ein Fluidum mit demselben Brechungsindex wie der MMI-Wellenleiter. In diesem Fall wird vorgezogen, das Fluidum unter Druck zu setzen zum Verhindern von Blasenbildung. Es ist auch möglich, ein weiches Material zu verwenden, welches den Bewegungen der Phasenschieber folgen wird, wie zum Beispiel Silikonkautschuk.
  • 6 zeigt eine 1x8-Vermittlung gemäß einer vierten Ausgestaltungsform der Erfindung. Gleiche/ähnliche Details sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Neun Phasenschieber 601 sind individuell steuerbar. Ein Breitbandreflektionsabschnitt 602 ist an einem Thermoexpansionsteil 603 angeordnet. Der Thermoexpansionsteil 603 bewegt den Breitbandreflektionsabschnitt in Richtung parallel zur Lichtausbreitung in dem MMI-Wellenleiter. Der Thermoexpansionsteil 603 wird von einem Heizelement 504 gesteuert. Dadurch ist es möglich, jeden Phasenschieber individuell durch Anwenden von Wärme durch das Heizelement zum Abstimmen der Phase eines einfallenden Lichtbildes zu steuern. Zum Vermeiden thermischen Übersprechens und zum Vermeiden von Änderungen des Brechungsindexes der Indexabstimmvorrichtung 50 durch Ändern ihrer Temperatur ist eine thermische Isolationsschicht 605 zwischen dem Thermoexpansionsteil 603 und der Indexabstimmvorrichtung 605 angebracht.
  • 7 zeigt eine 1x4-Vermittlung mit einem Eingangswellenleiteranschluss-Port 701 gekoppelt an eine MMI-Wellenleiterschalteinrichtung 702. Vier Ausgangswellenleiteranschluss-Ports sind jeweils gekennzeichnet mit 703, 704, 705 und 706. Eine Isolationsplatte 707 ist angeordnet zum Vermeiden von Übersprechen zwischen dem Eingangsanschlusswellenleiter 701 und den Ausgangsanschlusswellenleitern 703-706. Die Schalteinrichtung ist näherungsweise 5 mm breit, Abstand A und 10 mm hoch, Abstand B, mit einem Index-Kontrast von
    Figure 00120001
  • Die Figur ist nicht maßstäblich, beispielsweise ist der Abstand C über die Ausgangs-Ports 703- 706 näherungsweise 1 mm.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum raumselektiven Durchschalten eines optischen Signals von einem Eingangsanschlusswellenleiter zu einem ersten ausgewählten Ausgangsanschlusswellenleiter. Die Einrichtung umfasst einen Mehrmodeninterferenzwellenleiter bzw. MMI-Wellenleiter mit einer Anzahl N von Anschlüssen auf der ersten Seite zum Verbinden von Anschlusswellenleitern. Der MMI-Wellenleiter hat eine Länge in Lichtausbreitungsrichtung derart, dass eine Abbildung an dem i-ten Anschlusswellenleiter, die sich in dem MMI-Wellenleiter ausbreitet, N Selbstabbildungen an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite produzieren wird, wobei i ≤ N gilt und wobei N eine ganze Zahl ist größer als 1. Die Einrichtung umfasst ferner eine in dem MMI-Wellenleiter nahe zur zweiten Seite angeordnete reflektierende Vorrichtung, die eingerichtet ist, um die N Selbstabbildungen in Richtung der ersten Seite des MMI-Wellenleiters zu reflektieren, und eine Vorrichtung, die eingerichtet ist an der zweiten Seite zum Abstimmen der Phase der jeweiligen der Selbstabbildungen zum Bilden einer einzelnen Selbstabbildung an dem ausgewählten Ausgangsanschlusswellenleiter.

Claims (13)

  1. Einrichtung zum raumselektiven Durchschalten eines optischen Signals von einem Eingangsanschlusswellenleiter (101; 401) zu einem ersten ausgewählten Ausgangsanschlusswellenleiter (101, 102, 103, 104, 105; 401, 402), – wobei die Einrichtung einen Mehrmodeninterferenzwellenleiter bzw. MMI-Wellenleiter (106; 403; 107) mit einer ersten Seite einer Zahl N von Anschlüssen zur Verbindung von Anschlusswellenleitern umfasst, – wobei der MMI-Wellenleiter eine Länge in Lichtausbreitungsrichtung hat derart, dass eine sich in dem MMI-Wellenleiter ausbreitende Abbildung an dem i-ten Anschlusswellenleiter bei i ≤ N, N Selbstabbildungen an einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite produzieren wird, wobei N eine ganze Zahl größer als 1 ist, gekennzeichnet durch – eine Reflektionsvorrichtung (405; 503; 602), angeordnet in dem MMI-Wellenleiter nahe zu der zweiten Seite, eingerichtet zum Reflektieren der N Selbstabbildungen in Richtung der ersten Seite des MMI-Wellenleiters, und – eine Vorrichtung (109, 110, 111, 112, 113; 404; 501; 601), angeordnet an der zweiten Seite, zum Abstimmen der Phase einer jeden der Selbstabbildungen zum Erstellen einer einzelnen Selbstabbildung an dem ausgewählten Ausgangsanschlusswellenleiter.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die N Selbstabbildungen, die von dem in den MMI-Wellenleiter bei dem i-ten Anschlusswellenleiter einfallenden optischen Signal stammen, jeweils eine Phase pn,i haben, die einen Satz Pi konstruiert zum Beschreiben einer Phasenverteilung der Selbstabbildungen, auf der zweiten Seite, und – die Vorrichtung zum Abstimmen der Phase von jeder Selbstabbildung eingerichtet ist zum Abstimmen der Phasenverteilung Pi auf der zweiten Seite für Selbstabbildungen von einem Eingangsanschlusswellenleiter i, um zu koinzidieren mit der Phasenverteilung Pj für einen ausgewählten Ausgangsanschlusswellenleiter j.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung zum Abstimmen der Phase jeder Selbstabbildung N individuelle Phasenschieber umfasst, eingerichtet in einer Reihe lotrecht zu der Ausbreitungsrichtung einfallenden Lichts auf der zweiten Seite.
  4. Einrichtung nach Anspruch 3, wobei jeder der Phasenschieber eine Vorrichtung umfasst zum Abstimmen des Brechungsindex von mindestens einem Teil der Phasenschieber.
  5. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei der Brechungsindex abgestimmt wird durch Abstimmen der Temperatur oder Anlegen einer Spannung über mindestens einen Teil des Phasenschiebers.
  6. Einrichtung nach Anspruch 3, wobei die Reflektionsvorrichtung an einer der Lichtausbreitungsrichtung zugewandten Oberfläche jedes der Phasenschieber angeordnet ist und wobei jeder der Phasenschieber eine Vorrichtung (504, 505) umfasst zum Abstimmen seiner Position in einer Richtung parallel zur Lichtausbreitungsrichtung in dem MMI-Wellenleiter.
  7. Einrichtung nach Anspruch 6, wobei mindestens ein Teil des Phasenschiebers aufgebaut ist aus thermisch expansivem Material (603), wobei die Positionsabstimmvorrichtung eine Temperaturabstimmvorrichtung ist und dass die Temperaturabstimmvorrichtung gekoppelt ist an mindestens einen Teil des Phasenschiebers derart, dass eine Änderung in der Temperatur der Temperaturabstimmvorrichtung die Länge des Phasenschiebers ändert.
  8. Einrichtung nach Anspruch 6, wobei mindestens ein Teil jedes der Phasenschieber bewegbar ist in einer Richtung parallel zur Lichtausbreitungsrichtung im MMI-Wellenleiter und wobei die Positionsabstimmvorrichtung eine mikromechanische Einrichtung ist, eingerichtet zum Bewegen des mindesten einem Teils des Phasenschiebers in Lichtausbreitungsrichtung.
  9. Einrichtung nach Anspruch 6, wobei die Brechungsindexabstimmvorrichtung (506) zwischen dem MMI-Wellenleiter und jedem der Phasenschieber angewendet wird.
  10. Einrichtung nach Anspruch 3, wobei die jeweiligen Phasenschieber nebeneinander angeordnet sind mit einem Isolationsabstand (406) dazwischen.
  11. Verfahren zum Durchschalten eines optischen Signals von einem ersten Eingangsanschlusswellenleiter zu einem ersten ausgewählten Ausgangsanschlusswellenleiter, wobei der erste Eingangsanschlusswellenleiter und ein Satz von Ausgangsanschlusswellenleitern mit einer ersten Seite eines MMI-Wellenleiters verbunden sind, – einen ersten Satz von N Selbstabbildungen an einer zweiten Seite des MMI-Wellenleiters von einem Bild produzierend, das an dem Eingangsanschlusswellenleiter erscheint, wobei N eine ganze Zahl ist, gekennzeichnet durch – Abstimmen der Phase der jeweiligen des ersten Satzes von Selbstabbildungen auf der zweiten Seite, um mit der Phasenverteilung eines zweiten Satzes von Selbstabbildungen zu koinzidieren, welcher von einer Abbildung, die an einem ausgewählten Ausgangsanschlusswellenleiter erscheint, auf der zweiten Seite erscheinen würde, und – Reflektieren des ersten Satzes von Selbstabbildungen in Richtung der ersten Seite.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, außerdem den Schritt des Abstimmens des Brechungsindexes von M Phasenschiebern umfassend, die an der Position jeder der Selbstabbildungen auf der zweiten Seite angeordnet sind, wobei M eine ganze Zahl ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, ferner den Schritt des Abstimmens der Position von M Phasenschiebern in einer Richtung parallel zur Lichtausbreitungsrichtung in dem MMI-Wellenleiter umfassend, wobei die Phasenschieber an der Position der jeweiligen der Selbstabbildungen auf der zweiten Seite angeordnet sind.
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