DE19530461A1 - Polarising of light guided in optical waveguide - Google Patents

Polarising of light guided in optical waveguide

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Abstract

The method polarises light which is guided in an optical waveguide. The light to be polarised is guided through a section of the waveguide which is expanded in the light propagation direction. This section has a structure of optical layers in the space filled with the field of the light wave. In this structure flat layers with refractive indices greater than the average refractive index along the axis if the space, are arranged next to other flat layers whose refractive indices are less than the average refractive index. The layer normal vectors form an acute angle with the waveguide axis. This angle is in the range of 20 deg. to 70 deg. Preferably the method uses a waveguide section with a quasi-continuous construction of the optical layered structure in which the transition of the optical refractive index is continuous between adjacent layers with higher and lower refractive indices over distances which are not greater than an average vacuum wavelength of the light to be polarised.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Polarisation von Licht, das in einem optischen Wellenleiter geführt wird. Des weiteren betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung von Strukturen zur Durchführung des Polarisationsverfahrens.The invention relates to a method for polarizing light in an optical Waveguide is guided. The invention further relates to methods of manufacture of structures for performing the polarization process.

Die Polarisation von Licht, das einen Wellenleiter durchläuft, ist von Interesse für An­ wendungen in der optischen Meßtechnik, optischen Nachrichtentechnik und optischen Si­ gnalverarbeitung mit technischen Systemen, die in optischen Fasern oder in integriert-optischen Wellenleitern geführtes Licht benutzen.The polarization of light that passes through a waveguide is of interest to An applications in optical metrology, optical communications and optical Si Signal processing with technical systems in optical fibers or in integrated optical Use waveguides guided light.

In diesen Anwendungsgebieten besteht häufig die Notwendigkeit, aus einem in einem Wel­ lenleiter geführten Lichtstrom, der unpolarisiert ist oder einen unbekannten Polarisations­ zustand hat, eine vorgegebene Polarisationskomponente herausfiltern. Dies ist allgemein möglich, indem das Licht durch einen Polarisator geschickt wird, der speziell für den Betrieb in einem Wellenleiter konstruiert ist. Die Wirkung eines solchen Polarisators be­ steht darin, daß es an seinem Eingang einen charakteristischen Polarisationszustand des Lichtes gibt, für den die vom Wellenleiter-Eingang zum -Ausgang übertragene Leistung minimal wird, während zugleich für den dazu orthogonalen Eingangs-Polarisationszustand die übertragene Lichtleistung maximal ist. Dabei kann zwischen Verfahren zur Erzeugung einer bestimmten Polarisation und solchen zur Messung einer Polarisation unterschieden werden, wozu "Polarisatoren" bzw. "Analysatoren" verwendet werden. Dem Fachmann ist jedoch geläufig, wie ein zur Erzeugung einer Polarisation bestimmtes Verfahren zu modifizieren ist, um eine Polarisation zu analysieren. Insofern werden im folgenden nur Verfahren zur Erzeugung von Polarisation erwähnt, auch wenn diese Verfahren stets eben­ sogut zur Polarisationsanalyse eingesetzt werden können.In these areas of application, there is often a need for one in a world Luminous flux led by the conductor, which is unpolarized or an unknown polarization is able to filter out a given polarization component. This is general possible by passing the light through a polarizer specially designed for the Operation in a waveguide is constructed. The effect of such a polarizer be is that there is a characteristic polarization state of the There is light for which the power transmitted from the waveguide input to the output becomes minimal, while at the same time for the orthogonal input polarization state the transmitted light output is maximum. You can choose between production methods a certain polarization and those for measuring a polarization are used for which "polarizers" or "analyzers". The specialist is common, however, as a method intended to generate polarization is to be modified to analyze polarization. In this respect, only in the following Methods for generating polarization mentioned, even if these methods are always flat can be used for polarization analysis.

Verfahren zur Polarisation von Licht mittels optischer Komponenten sind in der gewöhn­ lichen Freiraum-Optik wohlbekannt. Dabei lassen sich grundsätzlich absorbierende und nicht- absorbierende Verfahren unterscheiden. Für die ersteren, welche auch als "dichroi­ tisch" bezeichnet werden, ist es charakteristisch, daß sie die ungewünschte Polarisati­ onskomponente absorbieren, beispielsweise durch Verwendung von Folien-Polarisatoren. Bei nicht-absorbierenden Verfahren zur Polarisation wird die unerwünschte Polarisations­ komponente seitlich aus dem Lichtstrom herausgelenkt, beispielsweise durch Verwendung doppelbrechender Prismen. Methods for polarizing light using optical components are common well-known open space optics. Basically absorbent and distinguish between non-absorbent processes. For the former, which is also called "dichroi table ", it is characteristic that they have the unwanted polarization Absorb on component, for example by using film polarizers. In non-absorbent polarization processes, the undesirable polarization component laterally deflected out of the luminous flux, for example by use birefringent prisms.  

Zu den nicht-absorbierenden Verfahren gehört eines, bei dem das Licht durch einen Stapel schräggestellter dielektrischer Platten geschickt wird [vgl. W. G. Driscoll and W. Vaughn (Eds.), "Handbook of Optics", McGraw-Hill, New York NY (1978), S. 10-88]. Die po­ larisierende Wirkung kommt dabei zustande, weil die Grenzfläche zweier verschiedener dielektrischer Medien bei schrägem Einfall für Licht, dessen elektrischer Vektor senkrecht zur Einfallsebene schwingt (sogenannte der Polarisation), allgemein ein höheres Refle­ xionsvermögen hat als für Licht, dessen elektrischer Vektor parallel zur Einfallsebene schwingt (p-Komponente der Polarisation). Die Schrägstellung der Grenzfläche lenkt das reflektierte Licht seitlich aus dem Lichtstrom heraus. Daher bedeutet das genannte höhere Reflexionsvermögen für die s-Komponente eine größere Dämpfung derselben in Bezug auf das durchgehende Licht. Ist das einfallende Licht unpolarisiert oder hat eine unbe­ stimmte Polarisation, so erfährt also seine s-polarisierte Komponente beim Durchgang durch den Plattenstapel eine größere Dämpfung als die p-Komponente. Am Ausgang des Stapels verbleibt dann vorwiegend die p-polarisierte Komponente. Dieses Polarisations­ verfahren mit einem Plattenstapels funktioniert besonders gut im Sinne einer niedrigen Durchlaßdämpfung, wenn der Einfallswinkel Θ des Lichtes auf die Platten etwa gleich dem Brewsterwinkel ΘB gewählt wird, weil bei diesem Winkel das Reflexionsvermögen für die p-Komponente verschwindet [vgl. M. Born and E. Wolf, "Principles of Optics", Pergamon Press, Oxford (1980)]. Die Größe des Brewsterwinkels ist durch ΘB = arctan(nH/nL) gegeben, wobei nH der Brechungsindex des Plattenmaterials ist und nL der Index der Zwischenräume.Non-absorbent methods include one in which the light is passed through a stack of inclined dielectric plates [cf. WG Driscoll and W. Vaughn (Eds.), "Handbook of Optics", McGraw-Hill, New York NY (1978), pp. 10-88]. The polarizing effect occurs because the interface of two different dielectric media has a higher reflectivity for light whose electrical vector oscillates perpendicular to the plane of incidence (so-called polarization) than for light whose electrical vector is parallel to the plane of incidence vibrates (p component of polarization). The inclination of the interface directs the reflected light out of the luminous flux. Therefore, the above-mentioned higher reflectivity means a greater attenuation of the s component with respect to the transmitted light. If the incident light is unpolarized or has an unspecified polarization, its s-polarized component experiences greater attenuation than the p component when it passes through the plate stack. The p-polarized component then predominantly remains at the exit of the stack. This polarization process with a plate stack works particularly well in terms of low transmission loss if the angle of incidence Θ of the light on the plates is chosen to be approximately equal to the Brewster angle Θ B , because at this angle the reflectivity for the p component disappears [cf. Born and E. Wolf, "Principles of Optics", Pergamon Press, Oxford (1980)]. The size of the Brewster angle is given by Θ B = arctan (n H / n L ), where n H is the refractive index of the plate material and n L is the index of the spaces.

Für Licht, das in einem optischen Wellenleiter geführt wird, sind das beschriebene Pola­ risationsverfahren und andere Freiraum-Polarisationsverfahren nicht direkt geeignet. Sie müssen vielmehr den speziellen Gegebenheiten der optischen Wellenleiter angepaßt wer­ den. Letztere haben gewöhnlich die Form langgestreckter Fasern oder Streifen, bestehend aus einem Kern und aus einem oder mehreren den Kern umgebenden Mantelmateria­ lien. Der Brechungsindex n₀ des Kernes ist typisch etwas größer als der Brechungsin­ dex ni eines jeden der Mantelmaterialien (i = 1, 2, 3, . . .). Die Ausbreitung des Lichtes erfolgt vorwiegend im Bereich des Kernes, im Mittel parallel zu seiner Längsrichtung. Diese Ausbreitungsrichtung wird im folgenden als z-Achse des benutzten kartesischen xyz-Koordinatensystemes gewählt. Die beiden anderen Koordinaten (x, y) beziehen sich damit auf die zur Ausbreitungsrichtung transversale Querschnitts/-ebene des Wellenleiters.The described polarization method and other free-space polarization methods are not directly suitable for light which is guided in an optical waveguide. Rather, they have to be adapted to the special conditions of the optical waveguide. The latter usually have the shape of elongated fibers or strips, consisting of a core and one or more jacket materials surrounding the core. The refractive index n₀ of the core is typically somewhat larger than the refractive index n i of each of the cladding materials (i = 1, 2, 3,...). The light spreads mainly in the area of the core, on average parallel to its longitudinal direction. This direction of propagation is selected below as the z axis of the Cartesian xyz coordinate system used. The two other coordinates (x, y) thus relate to the cross-section / plane of the waveguide that is transverse to the direction of propagation.

In einem optischen Wellenleiter bestimmen die transversale Brechungsindex-Verteilung und die Vakuum-Wellenlänge λ des geführten Lichtes die Anzahl und die charakteristi­ schen Feldformen der optischen Wellentypen, die in dem Wellenleiter ausbreitungsfähig sind [vgl. A. W. Snyder and J. D. Love, "Optical Waveguide Theory", Chapman and Hall, London (1983)]. Speziell unterscheidet man in diesem Sinne zwischen sogenann­ ten Monomode-Wellenleitern, in denen sich nur ein Wellentyp ausbreiten kann, und Multimode-Wellenleitern, die mehrere Wellentypen führen können. Die gängige technische Betrachtungsweise optischer Wellenleiter bezieht sich auf schwach führende Wellenleiter, die durch einen kleinen Indexunterschied zwischen Kern- und Mantel-Bereich charakte­ risiert sind. In dieser Betrachtungsweise existiert jeder Wellentyp in zwei zueinander orthogonalen Polarisationszuständen oder Polarisations-"Moden". Deren charakteristi­ sche Feldrichtungen sind allgemein durch die Verteilung des optischen Brechungsindex n(x,y) über dem Wellenleiterquerschnitt bestimmt.The transverse refractive index distribution is determined in an optical waveguide and the vacuum wavelength λ of the guided light, the number and the characteristics field shapes of the optical wave types that are capable of propagation in the waveguide are [cf. A.W. Snyder and J.D. Love, "Optical Waveguide Theory", Chapman and Hall, London (1983)]. In this sense, a distinction is made between so-called  th single-mode waveguides in which only one wave type can propagate, and Multimode waveguides that can carry multiple wave types. The common technical Optical waveguide perspective refers to weakly guiding waveguides, which are characterized by a small index difference between the core and cladding areas are standardized. In this way, each wave type exists in two to each other orthogonal polarization states or polarization "modes". Their characteristics The field directions are general due to the distribution of the optical refractive index n (x, y) determined over the waveguide cross section.

Bei den Verfahren, die zur Polarisation von in einem Wellenleiter geführtem Licht bekannt sind, lassen sich ebenfalls absorbierende und nicht-absorbierende Varianten unterschei­ den. Bei den dichroitischen Verfahren wird eine metallische oder metall-ähnliche Schicht in unmittelbarer Nähe des Wellenleiterkernes so angeordnet, daß die Achse des Wellen­ leiters parallel zur Schicht liegt. Durch Anregung von Plasmonen an der Metallschicht wird dann Licht, dessen elektrischer Feldvektor nicht parallel zur Schichtebene schwingt (p-Komponente), von der Schicht absorbiert. Die Ausbreitung dieser Komponente im Wellenleiter ist daher gedämpft.In the process known for the polarization of light guided in a waveguide absorbent and non-absorbent variants can also be distinguished the. The dichroic process uses a metallic or metal-like layer arranged in the immediate vicinity of the waveguide core so that the axis of the waves conductor is parallel to the layer. By excitation of plasmons on the metal layer then becomes light, the electric field vector of which does not vibrate parallel to the layer plane (p component), absorbed by the layer. The spread of this component in the The waveguide is therefore damped.

Nicht-absorbierende Verfahren, die zur Polarisation von Licht in optischen Wellenleitern bekannt sind, nutzen anisotrope Effekte, insbesondere Doppelbrechung, aus, die durch kristalline Materialien, durch elastische Spannungsverteilung oder durch anisotrope geo­ metrische Anordnung, beispielsweise Krümmung, hervorgerufen werden. Diese Effekte bewirken, daß der Wellenleiter das Licht einer bestimmten Polarisationskomponente nicht mehr führt, weil für diese Komponente der effektive Index des Wellenleiters kleiner ist als der Brechungsindex eines der umgebenden Mantelmaterialien. Diese Polarisationskom­ ponente leckt daher in das betreffende Mantelmaterial hinein, wird also vom Wellenleiter abgestrahlt. Für die orthogonale Polarisationskomponente ist die Wellenführung dagegen normal in dem Sinne, daß der effektive Index größer ist als der Index aller den Kern umgebenden Mantelmaterialien. Zu dieser Gruppe nicht-absorbierender wellenleitender Polarisatoren können auch alle Typen polarisierender Richtkoppler gerechnet werden, in denen die aus dem Eingangswellenleiter ausgekoppelte unerwünschte Polarisationskom­ ponente nicht abgestrahlt, sondern in den Kern eines benachbarten Wellenleiters über­ gekoppelt wird. Neben diesen beiden beschriebenen Gruppen eigentlicher Wellenleiter, die auf einem größeren Abschnitt ihrer Länge polarisierend wirken, sind auch noch "hy­ bride" Verfahren bekannt. Bei ihnen wird der Wellenleiter aufgetrennt und ein dünner Freiraum-Polarisator zwischen die Wellenleiterenden gestellt. Das Licht verläßt den Ein­ gangswellenleiter, tritt als sich frei ausbreitende Strahlung durch den Freiraum-Polarisator hindurch, und wird dann zu einem mehr oder weniger großen Teil wieder in einen zweiten (Ausgangs-)Wellenleiter gekoppelt. Non-absorbent process used to polarize light in optical waveguides are known, exploit anisotropic effects, in particular birefringence, by crystalline materials, by elastic stress distribution or by anisotropic geo metric arrangement, such as curvature. These effects cause the waveguide not to light a particular polarization component leads more because for this component the effective index of the waveguide is smaller than the refractive index of one of the surrounding cladding materials. This polarization comm component therefore leaks into the relevant cladding material, that is, from the waveguide emitted. For the orthogonal polarization component, the wave guide is against it normal in the sense that the effective index is larger than the index of all the kernels surrounding cladding materials. To this group of non-absorbent waveguiding Polarizers can also be used in all types of polarizing directional couplers which the unwanted polarization output coupled out of the input waveguide component is not emitted, but in the core of an adjacent waveguide is coupled. In addition to these two groups of actual waveguides described, which have a polarizing effect over a larger section of their length are also "hy bride "process. In them, the waveguide is cut and a thin one Free space polarizer placed between the waveguide ends. The light leaves the on optical waveguide, passes through the free space polarizer as freely propagating radiation through it, and then, to a greater or lesser extent, turns back into a second Coupled (output) waveguide.  

Zum Stand der Technik im Hinblick auf Schichtstrukturen in optischen Wellenleitern und deren Polarisationseigenschaften gehören die allgemein als "Fasergitter" bekannten pe­ riodisch geschichteten Strukturen im Kern optischer Fasern. Sie werden als sogenannte Bragg-Reflektoren benutzt, um das in einem Wellenleiter geführte Licht zurück in die Richtung zu reflektieren, aus der es ankommt. Für diesen Anwendungsfall werden die Schichtebenen senkrecht zur Faserachse orientiert, d. h. es wird ein Winkel von Θ=0 benutzt [vgl. R. J. Campbell, R. Kashyap, "The Properties and Applications of Photo­ sensitive Germanosilicate fibre", INTERNATIONAL JOURNAL OF OPTOELECTRO- NICS, Vol. 9, No. 1, S. 33-57 (1994)]. Schräggestellte Fasergitter mit Θ≠0 können benutzt werden, um das in einer Faser geführte Licht seitlich aus der Faser herauszulenken. Da­ bei wird eine bestimmte Polarisationskomponente bevorzugt ausgekoppelt. Dies läßt sich zur Konstruktion eines Faserpolarimeters anwenden, wie näher beschrieben wird von A. Bouzid, M. A. G. Abushagar, A. E-Sabe, and R. M. A. Azzam, ["Fiber-Optic Four-Detector Polarimeter", OPTICS COMMUNICATIONS Bd. 118, S. 329-334 (1995)].The prior art with regard to layer structures in optical waveguides and their polarization properties include the pe commonly known as "fiber grids" periodically layered structures in the core of optical fibers. They are called so-called Bragg reflectors are used to guide the light guided in a waveguide back into the To reflect the direction from which it arrives. For this application the Layer planes oriented perpendicular to the fiber axis, d. H. it becomes an angle of Θ = 0 used [cf. R. J. Campbell, R. Kashyap, "The Properties and Applications of Photo sensitive Germanosilicate fiber ", INTERNATIONAL JOURNAL OF OPTOELECTRO- NICS, Vol. 9, No. 1, pp. 33-57 (1994)]. Inclined fiber grids with Θ ≠ 0 can be used in order to deflect the light guided in a fiber laterally out of the fiber. There a particular polarization component is preferably coupled out. This can be done for the construction of a fiber polarimeter, as described in more detail by A. Bouzid, M.A.G. Abushagar, A.E-Sabe, and R.M.A. Azzam, ["Fiber-Optic Four-Detector Polarimeter ", OPTICS COMMUNICATIONS Vol. 118, pp. 329-334 (1995)].

Die Herstellung dieser speziellen, periodischen Schichtstrukturen für Bragg-Reflektoren und Faserpolarimeter erfolgt direkt im Kern der optischen Fasern dadurch, daß letztere in räumlich- periodischem (streifenförmigen) Muster seitlich mit kurzwelligem ultraviolettem Licht bestrahlt werden, wobei die Richtung der Streifen so gegen die Faserachse geneigt wird, daß der oben genannte Neigungswinkel Θ erzielt wird. Mit dieser Belichtungstechnik lassen sich lokale Erhöhungen des optischen Brechungsindex n bis zur Größe δn < 10-2 erreichen [vgl. J. L. Archambault, L. Reekie and P. St. J. Russell, "High Reflectivity and Narrow Bandwidth Fibre Gratings Written by Single Excimer Pulse", ELECTRONICS LETTERS Bd. 29, S. 28-29 (1993)].The manufacture of these special, periodic layer structures for Bragg reflectors and fiber polarimeters takes place directly in the core of the optical fibers in that the latter are laterally irradiated with short-wave ultraviolet light in a spatially periodic (strip-like) pattern, the direction of the strips thus being inclined towards the fiber axis becomes that the above-mentioned inclination angle Θ is achieved. With this exposure technique, local increases in the optical refractive index n up to δn <10 -2 can be achieved [cf. JL Archambault, L. Reekie and P. St. J. Russell, "High Reflectivity and Narrow Bandwidth Fiber Gratings Written by Single Excimer Pulse", ELECTRONICS LETTERS Vol. 29, pp. 28-29 (1993)].

Eine andere bekannte Technik zur Erzeugung von Indexänderungen im Inneren optischer Wellenleiter ist die Ionenimplantation. Dabei werden Ionen elektrisch auf so hohe Energie beschleunigt, daß sie über Distanzen von 10 . . . 100 µm tief in dielektrische Materialien eindringen, wenn sie in der Form eines Ionenstrahles auf die Oberfläche des Materials geschossen werden. In dem Bereich, wo sie zur Ruhe kommen, erhöhen die Ionen dann den lokalen Brechungsindex, wenn sie schwerer sind als die Atome des Wirtsmaterials, und sie erniedrigen den lokalen Brechungsindex, wenn sie leichter sind. Eine Anwendung dieser Technik zur Indexerhöhung wird beschrieben von J. Albert et al. in den OPTICS LETTERS, Bd. 17 (1992), S. 1652.Another known technique for creating index changes inside optical Ion implantation is a waveguide. Thereby ions become electric to such high energy accelerates that it over distances of 10. . . 100 µm deep in dielectric materials penetrate when in the form of an ion beam onto the surface of the material be shot. In the area where they come to rest, the ions then increase the local refractive index if they are heavier than the atoms of the host material, and they lower the local refractive index when they're lighter. An application this technique for increasing the index is described by J. Albert et al. in the OPTICS LETTERS, Vol. 17 (1992), p. 1652.

Allen genannten, dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren zur Polarisation von Licht in einem Wellenleiter haften Nachteile an, die ihre Funktion und/oder die Herstel­ lung der polarisierenden Wellenleiter betreffen.All of the above-mentioned methods for the polarization of Light in a waveguide has disadvantages affecting its function and / or its manufacture tion of the polarizing waveguides.

Ein ideales Verfahren zur Polarisation von Licht, das in einem Wellenleiter geführt ist, würde das Licht einer bestimmten Polarisation ungeschwächt passieren lassen und das dazu orthogonal polarisierte Licht vollkommen sperren. Ferner müßte sich das ideale Verfahren zur Anwendung in Wellenleitern mit beliebigem, vorgegebenem Querschnitt eignen, es sollte über einen breiten Bereich optischer Wellenlängen funktionieren, und es sollte mit geringem technischen Aufwand durchführbar sein. Die bekannten Verfahren sind in diesen Hinsichten unvollkommen.An ideal method for polarizing light that is guided in a waveguide, would let the light of a certain polarization pass undiminished and that  completely block orthogonally polarized light. Furthermore, the ideal would have to be Process for use in waveguides with any given cross-section suitable, it should work over a wide range of optical wavelengths, and it should be feasible with little technical effort. The known methods are imperfect in these respects.

Bei den erwähnten hybriden Polarisationsverfahren ist es ein Problem, daß das vom Po­ larisator durchgelassene Licht nicht wieder vollständig in den Ausgangswellenleiter ein­ gekoppelt werden kann. Daher haben diese Polarisationsverfahren den Nachteil einer ho­ her Durchlaßdämpfung. Bei den erwähnten nicht-absorbierenden Polarisationsverfahren ist es von Nachteil, daß sie wegen der Verwendung einkristalliner Materialien allgemein aufwendig sind, wenn das optische System, in dem sie angewandt werden sollen, wegen des niedrigeren Preises aus Gläsern hergestellt ist. Diese Verfahren haben den weiteren Nachteil unerwünscht hoher Durchlaßdämpfung, weil zwei Übergänge zwischen Faser und kristallinem Wellenleiterabschnitt erforderlich sind.In the hybrid polarization methods mentioned, it is a problem that the Po Larizer transmitted light not completely back into the output waveguide can be coupled. Therefore, these polarization methods have the disadvantage of a ho forward attenuation. In the non-absorbing polarization methods mentioned it is disadvantageous that they are common because of the use of single crystalline materials are complex if the optical system in which they are to be used is because of the lower price is made of glasses. These procedures have the further Disadvantage undesirably high transmission loss, because two transitions between fiber and crystalline waveguide section are required.

Hohe Durchlaßdämpfung ist auch der Nachteil derjenigen Polarisationsverfahren für in Wellenleitern geführtes Licht, bei denen die Doppelbrechung durch elastische Spannungen oder durch Krümmung erzeugt wird. Sie funktionieren allgemein umso besser, je höher ihre Doppelbrechung ist. Dies kann Übergänge zu nicht-doppelbrechenden Wellenleitern erforderlich machen und beeinflußt dann die Durchlaßdämpfung ungünstig.High transmission loss is also the disadvantage of those polarization methods for in Waveguides light, in which the birefringence due to elastic stresses or is generated by curvature. Generally, the higher they work, the better is their birefringence. This can cause transitions to non-birefringent waveguides make necessary and then adversely affects the transmission loss.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für ein aus optischen Wellenleitern zu konstruierendes faseroptisches oder integriert-optisches System ein einfaches, ko­ stengünstiges Verfahren anzugeben, mit dem das in einem gegebenen Wellenleiter geführte Licht breitbandig polarisiert werden kann, und bei dem der polarisierende Wellenleiterab­ schnitt im wesentlichen denselben Kernquerschnitt besitzt wie die Wellenleiter des übrigen Systems. Mit dem Verfahren soll das Licht eines ausgewählten Polarisationszustandes bei Ausbreitung im Wellenleiter möglichst stark gedämpft werden, während Licht des ortho­ gonalen Polarisationszustandes möglichst ungedämpft passieren soll.The invention is therefore based on the object for an optical waveguide to be constructed fiber optic or integrated optical system a simple, knockout to indicate the most cost-effective method by which it is guided in a given waveguide Light can be polarized broadband, and from which the polarizing waveguide section has essentially the same core cross section as the waveguides of the rest Systems. With the method, the light is said to have a selected polarization state Propagation in the waveguide can be damped as much as possible, while light of the ortho gonal polarization state should happen as undamped as possible.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß das zu polarisierende Licht durch einen Abschnitt des gegebenen Wellenleiters geleitet wird, der in dem vom Feld der Lichtwelle erfüllten Raum mit einer Struktur versehen ist, in der sich neben im wesent­ lichen ebenen Schichten, deren Brechungsindizes (ni,H) größer sind als der entlang der Achse besagten Raumes gemittelte Brechungsindex (), andere im wesentlichen ebene Schichten befinden, deren Brechungsindizes (ni,L) niedriger sind als der genannte mittlere Brechungsindex (), und deren Schichtnormalenvektoren () Neigungswinkel Θi mit der Wellenleiterachse bilden, die im Bereich Θi=20° . . . 70° liegen.This object is achieved according to claim 1 in that the light to be polarized is passed through a section of the given waveguide, which is provided in the space filled by the field of the light wave with a structure in which, in addition to essentially planar layers, their refractive indices (n i, H ) are greater than the refractive index () averaged along the axis of said space, there are other essentially planar layers whose refractive indices (n i, L ) are lower than said average refractive index (), and their layer normal vectors () Form the inclination angle Θ i with the waveguide axis, which in the range Θ i = 20 °. . . 70 °.

Verschiedene Gesichtspunkte für optimierte Durchführungen des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens in allgemeinen optischen Wellenleitern bilden den kennzeichnenden Teil der Un­ teransprüche 2-12. Vorteilhafte Durchführungsformen, die sich speziell auf Wellenleiter in der Form optischer Fasern beziehen, werden mit den Unteransprüchen 13-16 bean­ sprucht. Weitere vorteilhafte Durchführungsformen, die sich speziell auf Wellenleiter in integriert-optischer Form beziehen, werden mit den Unteransprüchen 17-19 beansprucht. Die Ansprüche 20-27 beziehen sich auf die Herstellung von Schichtstrukturen, wie sie zur Durchführung des Verfahrens notwendig sind.Different points of view for optimized implementations of the Ver  driving in general optical waveguides form the characteristic part of the Un claims 2-12. Advantageous implementation forms that are specific to waveguides refer in the form of optical fibers, with the subclaims 13-16 bean speaks. Further advantageous implementation forms, which are specific to waveguides Obtain an integrated optical form are claimed in subclaims 17-19. The claims 20-27 relate to the production of layer structures, such as Implementation of the procedure are necessary.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Polarisation kann aufgefaßt werden als das Wellenleiter-Äquivalent des aus der Freiraum-Optik her bekannten Polarisationsverfah­ ren, bei dem ein Stapel schräggestellter dielektrischer Platten verwendet wird. In Ver­ allgemeinerung dieses Verfahrens auf Wellenleiter werden in dem lichtführenden Quer­ schnitt des Wellenleiters schräggestellte dielektrische Grenzflächen eingebracht, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ausgeführt wird. Auf den beiden Seiten einer solchen Grenzfläche muß der optische Brechungsindex verschieden hoch sein. Zur Ver­ besserung der Polarisationswirkung ist es vorteilhaft, eine Vielzahl solcher Grenzflächen zu verwenden. Dadurch entsteht eine Schichtstruktur aus Bereichen mit höherem und mit niederem Brechungsindex. Die Abfolge der Brechungsindizes entlang der Achse des Wellenleiters und die Orientierung der Schichten kann wesentlich allgemeiner sein als bei den diskreten Platten in der Freiraum-Optik. Obwohl dort der Raum zwischen den Platten leer ist (Brechungsindex nL=1), was für die polarisierende Wirkung vorteilhaft ist, so ist dies nicht prinzipiell notwendig. Weil das Verfahren nur auf der Polarisati­ onsabhängigkeit des Reflexionsvermögen schrägstehender Grenzflächen beruht, wird eine polarisierende Wirkung im Wellenleiter auch bereits dann erzielt, wenn nur im Raum zwi­ schen den Hochindex-Bereichen der optische Brechungsindex niedriger ist als im Inneren dieser Bereiche (n0,L<n0,H).The method for polarization according to the invention can be understood as the waveguide equivalent of the polarization process known from free-space optics, in which a stack of inclined dielectric plates is used. In generalization of this method on waveguides, inclined dielectric interfaces are introduced into the light-guiding cross section of the waveguide, as stated in the characterizing part of claim 1. The optical refractive index must be different on both sides of such an interface. To improve the polarization effect, it is advantageous to use a large number of such interfaces. This creates a layer structure of areas with a higher and a lower refractive index. The sequence of the refractive indices along the axis of the waveguide and the orientation of the layers can be much more general than with the discrete plates in the free-space optics. Although there the space between the plates is empty (refractive index n L = 1), which is advantageous for the polarizing effect, this is not necessary in principle. Because the method is based only on the polarization-dependent dependence of the reflectivity of inclined interfaces, a polarizing effect is achieved in the waveguide even if the optical refractive index is only lower in the space between the high-index areas than in the interior of these areas (n 0, L <n 0, H ).

Die Herstellung der Schichtstrukturen, die zur Durchführung des Verfahrens in den Wel­ lenleiter eingebracht werden müssen, kann in Wellenleitern aus photosensitivem Material von außen her durch Belichtung mit ultraviolettem Licht erfolgen. In anderen Wellen­ leitern lassen sich lokale Indexänderungen durch Implantation von Atomen oder Ionen erzeugen, oder auch als Folge lokal wirkender elektrischer oder elastischer Felder.The production of the layer structures that are used to carry out the process in the Wel must be introduced in waveguides made of photosensitive material from the outside by exposure to ultraviolet light. In other waves Local index changes can be conducted by implanting atoms or ions generate, or as a result of locally acting electrical or elastic fields.

Der wesentliche Unterschied des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zum bekann­ ten Stand der Technik ist es, daß die letztere nur die Eigenschaften des aus dem Faserkern ausgekoppelten Licht betrifft, aber keine Information über die Polarisation des im Wel­ lenleiter verbleibenden Lichtes gibt. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es dagegen, durch Einsatz der geschichteten dielektrischen Struktur das im Wellenleiter verbleibende Licht zu polarisieren.The essential difference of the method according to the invention compared to the known State of the art is that the latter only the properties of the fiber core decoupled light concerns, but no information about the polarization of the in the world remaining light there. In contrast, the method according to the invention allows by using the layered dielectric structure, what remains in the waveguide Polarize light.

Das Polarisationsverfahren nach dem Hauptanspruch oder nach einem der Unteransprüche ist aus mehreren Gründen vorteilhaft.The polarization method according to the main claim or one of the subclaims  is beneficial for several reasons.

Ein erster allgemeiner Vorteil dieses Verfahrens ist es, daß damit besonders niedrige Durch­ laßdämpfungen erreicht werden können.A first general advantage of this method is that it has particularly low throughputs damping can be achieved.

Des weiteren kann dieses Verfahren in vielen Fällen bei Wellenleitern mit beliebig vorge­ gebenem Indexprofil angewendet werden, so daß keine Übergänge zwischen den Anschluß-Wellenleitern und einem Polarisatorwellenleiter mit speziellem Querschnitt benutzt wer­ den müssen. Dies gilt insbesondere für optische Fasern aus Quarzglas, in denen die op­ tisch geschichtete Struktur durch seitliche Belichtung mit ultraviolettem Licht hergestellt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet es, daß der Wellenleiter ange­ schliffen, gekrümmt oder mechanisch verspannt werden muß.Furthermore, in many cases this method can be used with any waveguide given index profile are applied so that no transitions between the connecting waveguides and a polarizer waveguide with a special cross section have to. This applies in particular to optical fibers made of quartz glass, in which the op Table layered structure made by side exposure to ultraviolet light can be. The inventive method avoids that the waveguide ground, curved or mechanically clamped.

Drittens wächst bei dem erfindungsgemäßen Polarisationsverfahren die beabsichtigte Wir­ kung mit der Anzahl der verwendeten Schichten. Sie kann deshalb auf einfache Weise so groß gewählt werden, daß eine vorgegebene Sperrdämpfung erzielt wird.Third, in the polarization method according to the invention, the intended us grows with the number of layers used. It can therefore be done in a simple manner be chosen large so that a predetermined blocking damping is achieved.

Außerdem ist es ein Vorteil des erfindungsgemäßen Polarisationsverfahrens, daß für bestimmte Anwendungen mit vorgegebener Sperrdämpfung AS die notwendige Länge L=ASS des polarisierenden Wellenleiterabschnittes in weiten Grenzen konstruktiv frei gewählt werden kann, indem eine größere Länge des Abschnittes durch eine kleinere räum­ liche Modulationsamplitude (nH-nL) der Schichtindizes ausgeglichen werden kann. Da­ mit ist eine Optimierung der Wellenleitereigenschaften für unterschiedliche Anwendungen möglich.Moreover, it is an advantage of the polarization process of the invention that, for certain applications having a predetermined stop band attenuation A S, the necessary length L = A S / α S of the polarizing waveguide section may be chosen within wide limits constructively freely by a greater length of the section by a smaller cavities modulation amplitude (n H -n L ) of the layer indices can be compensated. This enables the waveguide properties to be optimized for different applications.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß es für Licht einer relativ großen optischen Bandbreite funktioniert. Dies beruht darauf, daß keine kritischen, wel­ lenlängenabhängigen Resonanzeffekte ausgenutzt werden müssen, sondern daß fortlaufend an jeder der Grenzflächen eine Auskopplung der unerwünschten Polarisationskomponente nach der Art eines Gitterkopplers stattfindet.Another advantage of the method according to the invention is that it is relative to light wide optical bandwidth works. This is due to the fact that no critical, wel length-dependent resonance effects must be exploited, but that continuously at each of the interfaces, the unwanted polarization component is coupled out takes place like a grating coupler.

Weitere Einzelheiten und Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Durchführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigenFurther details and features of the method according to the invention result from the following description of implementation examples with reference to the drawings. Show it

Fig. 1 die schematische Seitenansicht eines optischen Wellenleiters, in den eine schrägge­ stellte periodische Schichtstruktur eingebracht ist, wie sie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann. Fig. 1 is a schematic side view of an optical waveguide, in which an inclined periodic layer structure is introduced, as can be used to carry out the method according to the invention.

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung aus Fig. 1 mit den Bereichen mit höherem und niede­ rem Brechungsindex. Fig. 2 is an enlarged view of FIG. 1 with the areas with a higher and lower refractive index.

Fig. 3 Querschnitts/-formen integriert-optischer und faseroptischer Wellenleiter, bei denen das erfindungsgemäße Polarisationsverfahren anwendbar ist. Fig. 3 cross-section / shapes of integrated optical and fiber optic waveguides, in which the polarization method according to the invention is applicable.

Fig. 4 die perspektivische Darstellung eines integriert-optischen Streifenwellenleiters mit einer aufgebrachten periodischen Schichtstruktur zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens. Fig. 4 is a perspective view of an integrated optical strip waveguide with an applied periodic layer structure for performing the method according to the Invention.

Für die nachfolgende Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zunächst zweckmäßig, einige der verwendeten Begriffe genauer festzulegen. Die polarisierende Wir­ kung einer Schichtstruktur kann quantitativ beschrieben werden durch die längenbezoge­ nen Dämpfungskonstanten der beiden Polarisationskomponenten. Dabei bezieht sich αS auf die Komponente maximaler Dämpfung (s-Polarisation) und αp auf die zur ersteren orthogonale Komponente minimaler Dämpfung (p-Polarisation). Die optische Leistungs­ transmission T eines polarisierenden Wellenleiter-Abschnittes der Länge L lautet damitFor the following explanation of the method according to the invention, it is initially expedient to specify some of the terms used more precisely. The polarizing effect of a layer structure can be described quantitatively by the length-related damping constants of the two polarization components. Here, α S refers to the component of maximum attenuation (s polarization) and α p to the component of minimum attenuation (p polarization) orthogonal to the former. The optical power transmission T of a polarizing waveguide section of length L is thus

TS = exp (-αSL) für s-Polarisation (1)T S = exp (-α S L) for s polarization (1)

Tp = exp (-αpL) für p-Polarisation (2)T p = exp (-α p L) for p polarization (2)

Hier bedeutet TS die Resttransmission des Wellenleiters für Licht der zu sperrenden Pola­ risation, und Tp seine Transmission für die Polarisation des am Ende des Wellenleiters zu nutzenden Lichtes. Dementsprechend bezeichnet AS=-10 log TS die Sperrdämpfung des Wellenleiters in Dezibel, und entsprechend Ap=-10 log Tp seine Durchlaßdämpfung. Die allgemeine Anforderung an Polarisationsverfahren ist es, daß ihr "Polarisationskontrast" C=AS-Ap möglichst groß sein soll. Je nach Anwendungsfall können aber auch andere Anforderungen bestehen. So sollte beispielsweise in der optischen Nachrichtentechnik die Sperrdämpfung typisch 20 . . . 30 dB betragen, um das Nebensprechen eines orthogonal polarisierten Nachrichtenkanales hinreichend zu unterdrücken. Bei Einsatz eines Pola­ risationsverfahrens zur Festlegung der Polarisation in einem Laserresonator ist dagegen vor allem zu fordern, daß die Durchlaßdämpfung möglichst klein sein soll, beispielsweise Ap<0,5dB.Here T S means the residual transmission of the waveguide for light of the polarization to be blocked, and T p its transmission for the polarization of the light to be used at the end of the waveguide. Accordingly, A S = -10 log T S denotes the blocking attenuation of the waveguide in decibels, and accordingly A p = -10 log T p its forward loss. The general requirement for polarization methods is that their "polarization contrast" C = A S -A p should be as large as possible. Depending on the application, there may also be other requirements. In optical communications technology, for example, the blocking attenuation should typically be 20. . . 30 dB in order to sufficiently suppress the crosstalk of an orthogonally polarized message channel. When using a polarization method to determine the polarization in a laser resonator, on the other hand, the main requirement is that the transmission loss should be as small as possible, for example A p <0.5 dB.

Der in Fig. 1 beispielhaft dargestellte Wellenleiter besteht aus einem Kern 1 und einem ihn umgebenden Mantel 2. Die erfindungsgemäße Schichtstruktur ist in den Kernbereich eingebracht. Sie besteht aus den Schichten 4 mit dem höheren optischen Brechungsin­ dex n0,H, die durch schraffierte Bereiche dargestellt sind, sowie den dazwischenliegen­ den Bereichen 3 mit dem niedrigeren Index n0,L. Die Schichten 4 bilden das Äquivalent zu den Platten des erwähnten Stapels im Falle der Freiraum-Polarisation, während die Schichten 3 den Räumen zwischen den Platten entsprechen. Die Längsrichtung des Ker­ nes ist als z-Achse des Koordinatensystems markiert, die y-Achse senkrecht dazu. Die x-Achse steht senkrecht auf der Ebene der Fig. 1. Die geschichtete Struktur erstreckt sich im Wellenleiterkern 1 über einen Abschnittes der Länge L. Entsprechend der Wirkung der Platten bei der Freiraum-Polarisation erfährt die in der Ebene der Fig. 1 schwingende Polarisationskomponente bei der Ausbreitung im Wellenleiter eine minimale Dämpfung, die dazu senkrechte Komponente wird maximal gedämpft.The waveguide shown by way of example in FIG. 1 consists of a core 1 and a jacket 2 surrounding it. The layer structure according to the invention is introduced into the core area. It consists of the layers 4 with the higher optical refractive index n 0, H , which are represented by hatched areas, and the areas 3 in between with the lower index n 0, L. The layers 4 form the equivalent to the plates of the stack mentioned in the case of free space polarization, while the layers 3 correspond to the spaces between the plates. The longitudinal direction of the core is marked as the z-axis of the coordinate system, the y-axis perpendicular to it. The x-axis is perpendicular to the plane of FIG. 1. The layered structure extends in the waveguide core 1 over a section of length L. The polarization component vibrating in the plane of FIG. 1 experiences according to the effect of the plates in free space polarization minimal attenuation when propagating in the waveguide, the perpendicular component is maximally attenuated.

Die Fig. 2 zeigt die Bereiche mit höherem und niedrigerem Brechungsindex deutlicher. Hier ist auch für eine der Schichten eine Grenzflächennormale eingetragen, sowie der Neigungswinkel Θ zwischen der Normalen und der Achse des Wellenleiters. Weiter sind in Fig. 2 die entlang der Wellenleiterachse gemessenen Schichtdimensionen angegeben, gH für die Schichten mit höherem Index, gL für die Schichten mit niedrigerem Index, und g=gL+gH für die Gesamtdimension einer Periode der Schichtstruktur. Fig. 2 shows the regions of higher and lower refractive index clearer. An interface normal is also entered here for one of the layers, as well as the angle of inclination Θ between the normal and the axis of the waveguide. Next 2 measured along the waveguide axis layer dimensions are indicated in Fig., G H for the layers with higher index, g L for the layers of lower index, and g = g L + g H for the overall dimension of a period of the layer structure.

In diesem Beispiel sind die Schichten der Indexstruktur parallel, auf den Bereich des Wellenleiterkernes beschränkt und periodisch. Solche Eigenschaften sind vorteilhaft, aber für die Polarisationswirkung des Verfahrens nicht notwendig.In this example, the layers of the index structure are parallel to the area of the Waveguide core limited and periodic. Such properties are beneficial, however not necessary for the polarization effect of the method.

Da in einem Wellenleiter das Licht hauptsächlich im Bereich des Wellenleiterkernes geführt wird, sollte die Schichtstruktur auch vorzugsweise in den Kernbereich des Wellenleiters eingebracht werden. Für die polarisierende Wirkung ist es jedoch günstiger, wenn die Schichtstruktur über den Kernbereich hinaus auch noch mindestens soweit in den kern­ nahen Randbereich des Wellenleitermantels erstreckt wird, wie das Feld des geführten Lichtes in den Mantel eindringt. Eine schwächere polarisierende Wirkung wird sogar auch dann noch erreicht, wenn die Schichtstruktur im Kern nicht besteht, sondern allein in den zuletzt erwähnten Randbereich des Mantels eingebracht wird.Because the light in a waveguide is mainly guided in the area of the waveguide core the layer structure should also preferably be in the core region of the waveguide be introduced. For the polarizing effect, however, it is more favorable if the Layer structure beyond the core area also at least as far as in the core extends near the edge of the waveguide jacket, like the field of the guided Light penetrates into the coat. A weaker polarizing effect is even achieved even if the layer structure does not exist in the core, but alone is introduced into the last-mentioned edge region of the jacket.

Andere wichtige Merkmale zur Charakterisierung des erfindungsgemäßen Polarisations­ verfahrens sind die räumliche Orientierung der Grenzflächen, welche die Schichten defi­ nieren, die Dicken der Hochindex- und Niederindex-Schichten, sowie der genaue Verlauf des Brechungsindex am Übergang zwischen Hochindex- und Niederindex-Bereich. Für eine effiziente Polarisationswirkung, also für einen hohen Polarisationskontrast des Lich­ tes am Ende des strukturierten Wellenleiterabschnittes, sind einzelne oder mehrere der nachfolgend beschriebenen folgenden Vorgehensweisen bei der Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft:Other important features for characterizing the polarization according to the invention process are the spatial orientation of the interfaces that define the layers kidney, the thickness of the high index and low index layers, as well as the exact course the refractive index at the transition between the high index and low index range. For an efficient polarization effect, i.e. for a high polarization contrast of the light tes at the end of the structured waveguide section, one or more of the The following procedures for carrying out the inventions described below advantageous method according to the invention:

  • (a) Die Hochindexschichten sollten so im Raum orientiert werden, daß sämtliche Grenz­ flächen-Normalen (Vektoren senkrecht zur Grenzfläche) in einer Ebene liegen, die auch die Achse des Wellenleiters enthält. Diese Ebene ist dann für alle Schichten gemeinsam die Einfallsebene, auf die sich die im Zusammenhang mit dem Plattenstapel erwähnten s- und p-Komponenten der Polarisation beziehen. Durch diese Orientierung wird sichergestellt, daß alle Grenzflächen dieselbe Polarisationskomponente bevorzugt durchlassen und die andere, dazu orthogonale, dämpfen.(a) The high index layers should be oriented in space in such a way that all limits surface normals (vectors perpendicular to the interface) lie in a plane that also includes the Includes axis of the waveguide. This level is then common for all layers Plane of incidence on which the s and Obtain p components of the polarization. This orientation ensures that all interfaces preferentially pass the same polarization component and the  dampen others, orthogonal to them.
  • (b) Alle Hochindexschichten sollten so im Raum orientiert werden, daß die beiden Grenz­ flächen-Normalen einer jeden Hochindexschicht jeweils zueinander parallel ausgerichtet sind. Hierdurch addieren sich die polarisierenden Wirkungen der beiden Grenzflächen einer Hochindexschicht in optimaler Weise.(b) All high index layers should be oriented in space so that the two limits Surface normals of each high index layer are aligned parallel to each other are. This adds up the polarizing effects of the two interfaces a high index layer in an optimal way.
  • (c) Alle Hochindexschichten sollten so im Raum orientiert werden, daß ihre sämtlichen Grenzflächen-Normalen zueinander parallel ausgerichtet sind. Hierdurch addieren sich die polarisierenden Wirkungen aller Grenzflächen in optimaler Weise.(c) All high index layers should be oriented in space so that all of them Interface normals are aligned parallel to each other. This adds up the polarizing effects of all interfaces in an optimal way.
  • (d) Bei jeder einzelnen Grenzfläche sollte der Winkel zwischen der Normalenrichtung und der Wellenleiterachse vorzugsweise Θ=45° betragen. Dies entspricht dem "Brewster"-Fall der Freiraum-Optik und liefert die geringste mögliche Durchlaßdämpfung. Der ange­ gebene Winkel von Θ=45° ist gerade der Brewsterwinkel, der sich aus der obengenannten Beziehung ΘB = arctan(nH/nL) der Freiraum-Optik in dem Grenzfall ergibt, wenn der Indexunterschied ΘB=n0,H-n0,L klein gegen den mittleren Index n₀ des Wellenleiters wird, wobei Δn«.(d) At each individual interface, the angle between the normal direction and the waveguide axis should preferably be Θ = 45 °. This corresponds to the "Brewster" case of the free-space optics and provides the lowest possible transmission loss. The specified angle of Θ = 45 ° is just the Brewster angle that results from the above-mentioned relationship Θ B = arctan (n H / n L ) of the free-space optics in the limit case when the index difference Θ B = n 0, H -n 0, L becomes small against the mean index n₀ of the waveguide, where Δn «.
  • (e) Die Grenzflächen zwischen den Hoch- und Niederindexschichten sollten möglichst scharf ausgeprägt sein, um hohe Reflexionsvermögen zu erzielen. Dies bedeutet genauer, daß die räumliche Distanz, entlang derer ein eventuell kontinuierlicher Übergang des Bre­ chungsindex von n0,H nach n0,L oder umgekehrt erfolgt, vorzugsweise nicht größer sein soll als λ/(4n0,L) wenn sie entlang der Wellenleiterachse gemessen wird.(e) The interfaces between the high and low index layers should be as sharp as possible in order to achieve high reflectivity. This means more precisely that the spatial distance along which a possibly continuous transition of the refractive index from n 0, H to n 0, L or vice versa should preferably not be greater than λ / (4n 0, L ) if it is along the Waveguide axis is measured.
  • (f) Die parallel zur Wellenleiterachse gemessene Dicke gH jeder einzelnen Hochindex-Schicht sollte nicht zu klein gewählt werden. Vorzugsweise sollte gelten gHλ/(4n0,H). Ebenso sollte die parallel zur Wellenleiterachse gemessene Dicke gL jeder einzelnen Niederindex-Schicht nicht zu klein gewählt sein. Für die letztere sollte vorzugsweise gelten gLλ/(4n0,L). Bei Einhaltung dieser Bedingungen erfolgt keine gegenseitige Behinde­ rung durch auslöschende Interferenz der Reflexionen an den beiden Grenzflächen einer Schicht.(f) The thickness g H of each individual high index layer measured parallel to the waveguide axis should not be chosen too small. Preferably g H λ / (4n 0, H ) should apply. Likewise, the thickness g L of each individual low index layer measured parallel to the waveguide axis should not be chosen too small. For the latter, g L λ / (4n 0, L ) should preferably apply. If these conditions are met, there is no mutual hindrance due to the extinguishing interference of the reflections at the two interfaces of a layer.
  • (g) Die parallel zur Wellenleiterachse gemessene Dicke g=gH+gL eines jeden Paares benachbarter Hochindex- und Niederindex-Schichten sollte vorzugsweise in der Größe von g=2λ/(n0,H+n0,L) gewählt werden. Dieser Wert entspricht der aus der Röntgenphysik bekannten Bragg-Bedingung, bei deren Erfüllung die Reflexion besonders groß ist und bei der die für einen vorgegebenen Polarisationskontrast benötigte Baulänge des polarisieren­ den Wellenleiterabschnittes besonders kurz wird. Der Grund hierfür ist, daß bei Erfüllung der Bragg-Bedingung die Amplituden der an Paaren benachbarter Schichten reflektierten Teilwellen konstruktiv miteinander interferieren.(g) The thickness g = g H + g L of each pair of adjacent high index and low index layers measured parallel to the waveguide axis should preferably be selected in the size of g = 2λ / (n 0, H + n 0, L ). This value corresponds to the Bragg condition known from X-ray physics, in the fulfillment of which the reflection is particularly large and in which the overall length of the polarizing waveguide section required for a given polarization contrast is particularly short. The reason for this is that if the Bragg condition is met, the amplitudes of the partial waves reflected at pairs of adjacent layers interfere constructively with one another.

Weitere Einzelheiten der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens betreffen die Art der optischen Wellenleiter, bei denen es anwendbar ist. Hier bestehen vom Prinzip der Anwendung der schräggestellten Schichtstruktur her keine Begrenzungen. In Fig. 3 sind beispielhaft die Querschnitte von drei Typen optischer Wellenleitern dargestellt, bei denen das Verfahren anwendbar ist. Sie könnten alle zu der in Fig. 1 und 2 gewählten Seitenansicht gehören, unterscheiden sich aber in ihren Indexprofilen n(x,y). Im einzelnen bezeichnet der in Fig. 3a) dargestellte Querschnitt einen integriert-optischen Wellenleiter, bei dem der Wellenleiterkern 1 an der Grenzfläche zwischen Mantelmaterial 2 und freiem Raum 5 angeordnet ist. Die Fig. 3b) zeigt einen sogenannten "vergrabenen" integriert-optischen Wellenleiter mit Kern 1 und Mantel 2. Der Querschnitt in Fig. 3c) stellt eine optische Faser mit rundem Kern 1 und Mantel 2 dar.Further details of the implementation of the method according to the invention relate to the type of optical waveguide with which it can be used. There are no limits to the principle of using the inclined layer structure. In Fig. 3, the cross sections of three types of optical waveguides are exemplified in which the method is applicable. They could all belong to the side view chosen in FIGS. 1 and 2, but differ in their index profiles n (x, y). In detail, the cross section shown in FIG. 3a) denotes an integrated optical waveguide, in which the waveguide core 1 is arranged at the interface between the cladding material 2 and the free space 5 . FIG. 3b) shows a so-called "buried" integrated optical waveguides with core 1 and shell 2. The cross section in Fig. 3c) represents an optical fiber with a round core 1 and jacket 2 .

Die Fig. 4 zeigt schematisch ein Durchführungsbeispiel des Verfahrens bei Anwendung auf einen Wellenleiter in integriert-optischer Form. Hier ist die Schichtstruktur nicht in den Wellenleiterkern eingebracht, sondern in das darüber befindliche Mantelmaterial, welches im dargestellten Fall der freie Raum ist. Da das Feld der im Wellenleiterkern 1 geführten Welle sich über eine kurze Distanz in der x-Richtung in diesen Mantelbereich hinein erstreckt, kann hier die Ausdehnung der Schichtstruktur in der x-Richtung entsprechend gering sein. Daraus ergibt sich die angedeutete Struktur in Form einer Folge von Streifen 6 aus dielektrischem Material, die unter dem Winkel Θ zur x-Achse auf die Oberfläche des Wellenleiterkernes aufgebracht sind. Diese Streifen stellen die Hochindexbereiche der Schichtstruktur dar, die dazwischenliegenden freien Täler sind die Niederindexbereiche. Fig. 4 schematically shows an implementation example of the method when applied to a waveguide in integrated optical form. Here, the layer structure is not introduced into the waveguide core, but into the cladding material above it, which in the case shown is free space. Since the field of the wave guided in the waveguide core 1 extends over a short distance in the x direction into this cladding area, the expansion of the layer structure in the x direction can be correspondingly small here. This results in the indicated structure in the form of a sequence of strips 6 of dielectric material which are applied to the surface of the waveguide core at an angle Θ to the x-axis. These strips represent the high index areas of the layer structure, the free valleys in between are the low index areas.

Die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Polarisationsverfahrens läßt sich aus der Orien­ tierung, Anzahl und Dicke der Schichten näherungsweise abschätzen. Dazu wird voraus­ gesetzt, daß der Neigungswinkel der Schichtnormalen ungefähr gleich dem Brewsterwinkel ist, also daß Θ=ΘB=45° gilt. Dann wird die Dämpfung infolge der Schichtstruktur minimal (αp→0), und die Durchlaßdämpfung des Wellenleiters ist dann im Wesentlichen durch andere Verlustmechanismen bestimmt. Diese Besonderheit, die bereits weiter oben kurz begründet wurde, bildet ein für die eingangs genannten Anwendungen besonders vorteilhaftes Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens.The effectiveness of the polarization method according to the invention can be estimated from the orientation, number and thickness of the layers. For this it is assumed that the angle of inclination of the layer normal is approximately equal to the Brewster angle, i.e. that Θ = Θ B = 45 °. Then the attenuation due to the layer structure becomes minimal (α p → 0), and the transmission loss of the waveguide is then essentially determined by other loss mechanisms. This special feature, which was briefly justified above, forms a particularly advantageous feature of the method according to the invention for the applications mentioned at the outset.

Die andere für das Polarisationsverfahren wichtige Eigenschaft ist die erzielbare Sperrdämpfung AS. Sie ist etwa proportional zu Länge L des strukturierten Wellen­ leiterabschnittes. Um für eine vorgegebene Sperrdämpfung diese Länge möglichst kurz zu halten, sollte eine Schichtstruktur mit einer möglichst hohen Dämpfungskonstanten αS eingesetzt werden. Unter der Voraussetzung, daß Θ≈45° beträgt wird αS besonders groß, wenn eine möglichst große Modulationsamplitude (nH-nL) des Index verwendet wird, wenn die verwendete Schichtstruktur periodisch ist, wenn ihre Periode g gemäß der Bragg-Bedingung gewählt wird, und wenn die Dicken gH und gL der Hochindex- und der Niederindexschichten etwa gleich groß gemacht werden.The other important property for the polarization process is the achievable blocking attenuation A S. It is approximately proportional to the length L of the structured waveguide section. In order to keep this length as short as possible for a given blocking damping, a layer structure with a damping constant α S that is as high as possible should be used. Provided that Θ≈45 °, α S becomes particularly large if the greatest possible modulation amplitude (n H -n L ) of the index is used, if the layer structure used is periodic, if its period g is chosen according to the Bragg condition and if the thicknesses g H and g L of the high index and low index layers are made approximately equal.

Die zuletztgenannten Optimierungsbedingungen folgen aus der Bragg-Bedingung in ihrer bekannten Form G=λ/(2 cos Θ), wobei G die in Richtung der Schichtnormalen gemessene Periode der Struktur ist. Zur Abkürzung wird hier die Größe =λn/ eingeführt für die mittlere optische Wellenlänge in einem Medium mit dem mittleren Brechungsindex , sowie die Abkürzung g=G/cos Θ für die entlang der Wellenleiterachse gemessene Periode der Schichtstruktur. Damit erhälöt man aus der Bragg-Bedingung allgemein den optimalen Wert g=/(2cos² Θ). In dem hier betrachteten Fall Θ=ΘB=45° wird dieser Optimalwert einfach g=The latter optimization conditions follow from the Bragg condition in its known form G = λ / (2 cos Θ), where G is the period of the structure measured in the direction of the layer normal. For abbreviation, the size = λ n / is introduced for the average optical wavelength in a medium with the average refractive index, and the abbreviation g = G / cos Θ for the period of the layer structure measured along the waveguide axis. The Bragg condition generally gives the optimal value g = / (2cos² Θ). In the case considered here Θ = Θ B = 45 °, this optimal value is simply g =

Für diesen Fall läßt sich auch die Dämpfungskonstante αS der Sperrdämpfung abschätzen und damit dann die erforderliche Länge L angeben. Das Amplitudenreflexionsvermögen der Grenzfläche zweier Medien mit den Brechungsindizes nH und nL hat bei Θ=45° und s-Polarisation etwa die Größe r=Δn/, wie sich aus den bekannten Fresnelschen For­ meln für den Grenzfall eines kleinen Indexunterschiedes Δn=(nH-nL)«1 ergibt. In der zur Wellenleiterachse querliegenden Richtung y, in der das reflektierte Licht den Wel­ lenleiter verläßt, überlagern sich in einer Querschnitts/-ebene xz jeweils eine Anzahl M von reflektierten Teilwellen, die von den einzelnen Grenzflächen ausgehen, welche in dieser Querschnitts/-ebene den Wellenleiterkern durchsetzen. Die wirksame Anzahl M derarti­ ger Grenzflächen ist M≈2D/g, wenn D die Querabmessung des Wellenleiterkernes ist. Diese M Teilwellen tragen eine optische Leistung mit sich, die größenordnungsmäßig den Bruchteil M²r² der im Wellenleiter geführten s-polarisierten Leistung darstellt. Da sie aus einem Wellenleiterabschnitt entspringen, dessen Länge etwa gleich dem Kerndurchmesser D ist, beträgt die gesuchte DämpfungskonstanteIn this case, the damping constant α S of the blocking damping can also be estimated and the required length L can then be specified. The amplitude reflectivity of the interface of two media with the refractive indices n H and n L has the size r = Δn / at etwa = 45 ° and s polarization, as can be seen from the known Fresnel formulas for the limit case of a small index difference Δn = (n H -n L ) «1 results. In the direction y transverse to the waveguide axis, in which the reflected light leaves the waveguide, a number M of reflected partial waves overlap in a cross-section / plane xz, which emanate from the individual interfaces, which in this cross-section / plane Push through the waveguide core. The effective number M of such interfaces is M≈2D / g if D is the transverse dimension of the waveguide core. These M partial waves carry with them an optical power which is of the order of a fraction M²r² of the s-polarized power carried in the waveguide. Since they originate from a waveguide section whose length is approximately equal to the core diameter D, the damping constant sought is

Um diese Beziehung durch ein Zahlenbeispiel zu illustrieren, wird eine Faser aus Quarzglas zugrunde gelegt, die einen Kerndurchmesser von D=10 µm hat und einen Lichtstrom der Vakuumwellenlänge λ=1,5 µm leitet. In der Faser ist unter günstigen Umständen ein Brechungsindex-Unterschied von Δn=0,01 erzielbar. Damit liefert vorstehende Formel eine Dämpfungskonstante von αS≈7 dB/mm. Es folgt, daß für eine Sperrdämpfung von AS=20 dB der mit der Schichtstruktur versehene Abschnitt des Wellenleiters eine Länge von etwa L=3 mm haben muß. Im übrigen sollten bei diesem Ausführungsbeispiel die Dicken der Hoch- und Niederindex-Schichten gemäß der weiter oben für einen hohen Po­ larisationskontrast C genannten Eigenschaft (f) die Werte gH=0,5 µm gewählt werden, so daß die entlang der Faserachse gemessene Periodizität etwa g=1 µm wird. Die wirksame Grenzflächenzahl M ist von der Größenordnung M=20. In order to illustrate this relationship with a numerical example, a fiber made of quartz glass is used, which has a core diameter of D = 10 µm and conducts a luminous flux of the vacuum wavelength λ = 1.5 µm. Under favorable circumstances, a refractive index difference of Δn = 0.01 can be achieved in the fiber. The above formula thus provides an attenuation constant of α S ≈7 dB / mm. It follows that for a blocking attenuation of A S = 20 dB the section of the waveguide provided with the layer structure must have a length of approximately L = 3 mm. Moreover, in this embodiment, the thicknesses of the high and low index layers should be chosen according to the property (f) mentioned above for a high polarization contrast C, the values g H = 0.5 μm, so that the periodicity measured along the fiber axis becomes about g = 1 µm. The effective number of interfaces M is of the order of magnitude M = 20.

In optischen Fasern, insbesondere solchen aus Quarzglas, kann das Verfahren nutzbrin­ gend angewendet werden. Der wichtigste Fall ist dabei derjenige von Monomode-Fasern, speziell auch solcher Monomode-Fasern, die stark doppelbrechend sind und somit pola­ risationserhaltend betrieben werden können. Bei ihnen ist es vorteilhaft, die azimutale Orientierung der schräggestellten Schichtstruktur an der Orientierung der Hauptachsen der Doppelbrechung auszurichten. Entsprechendes gilt für doppelbrechende integriert-optische Wellenleiter. Nur wenn alle Grenzflächennormalen in einer der beiden Ebenen liegen, die von der Wellenleiterachse und den Hauptachsen der Doppelbrechung aufge­ spannt werden, fällt die bei dem Verfahren bevorzugt transmittierte Polarisationskom­ ponente mit einem Eigenzustand des doppelbrechenden Wellenleiter zusammen, und der Polarisationszustand ändert sich nicht weiter, wenn sich das Licht nach Durchlaufen des strukturierten Wellenleiterabschnittes weiter ausbreitet. Diese Forderung ist insbesondere auch bei dem Beispiel der Fig. 4 eingehalten, wo die Hauptachsen der Doppelbrechung aus Symmetriegründen parallel und senkrecht zur Oberfläche des Substrates liegen.In optical fibers, particularly those made of quartz glass, the method can be used to advantage. The most important case is that of single-mode fibers, especially those single-mode fibers that are highly birefringent and can therefore be operated to preserve polarization. It is advantageous for them to align the azimuthal orientation of the inclined layer structure with the orientation of the main axes of the birefringence. The same applies to birefringent integrated optical waveguides. Only if all interface normals lie in one of the two planes spanned by the waveguide axis and the main axes of the birefringence, does the polarization component preferably transmitted in the method coincide with an intrinsic state of the birefringent waveguide, and the polarization state does not change any further if the light continues to propagate after passing through the structured waveguide section. This requirement is met in particular in the example of FIG. 4, where the main axes of the birefringence are parallel and perpendicular to the surface of the substrate for reasons of symmetry.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendigen Schichtstrukturen können direkt dadurch hergestellt werden, daß energiereiche Ionenstrahlung seitlich auf den Wellenleiter gerichtet wird, die am Ende ihrer Eindringtiefe lokal den optischen Bre­ chungsindex erhöht oder erniedrigt. Ihre Energie wird so gewählt, daß dieser Ort der Indexänderung im Kern des Wellenleiters liegt. Zugleich wird ihre räumliche Verteilung durch eine Maske oder durch Bewegung des Strahles so gewählt, daß die beschriebene Schichtstruktur resultiert. Diese Bestrahlung kann entweder mit leichten Ionen erfolgen, welche lokal den Index herabsetzen, oder mit schweren, die eine Indexerhöhung bewirken.The layer structures necessary for carrying out the method according to the invention can be produced directly in that high-energy ion radiation on the side the waveguide is directed, which locally the optical bre index increased or decreased. Your energy is chosen so that this place of Index change lies in the core of the waveguide. At the same time, their spatial distribution through a mask or by moving the beam so that the described Layer structure results. This radiation can either be with light ions, which lower the index locally, or with severe ones, which cause an index increase.

Ein verwandtes, vorteilhaftes Herstellungsverfahren für die Schichtstruktur ist anwendbar, wenn der Wellenleiter, und dabei insbesondere der Wellenleiterkern strahlungsempfindlich ist, wenn er also bei Bestrahlung mit sichtbarem oder ultraviolettem Licht, mit Röntgen- oder Elektronenstrahlen seinen Brechungsindex verändert. Ein Beispiel sind Quarzglas-Wellenleiter, die bei Dotierung mit Germanium photosensitiv werden. Im Inneren solcher Wellenleiter können von außen her durch Belichtung mit ultraviolettem Licht geschichtete Strukturen erzeugt werden. Dabei wird die räumliche Verteilung des Lichtes durch eine Maske oder ein Interferenzfeld vorgegeben und bestimmt dann, ähnlich wie bei einer photographischen Belichtung, die resultierende Indexstruktur im Wellenleiter.A related, advantageous production method for the layer structure can be used, if the waveguide, and in particular the waveguide core, is sensitive to radiation is when it is exposed to X-ray or visible light or ultraviolet light or electron beams change its refractive index. An example are quartz glass waveguides, which become photosensitive when doped with germanium. Inside such Waveguides can be layered from the outside by exposure to ultraviolet light Structures are created. The spatial distribution of the light is determined by a Mask or an interference field predefined and then determined, similar to a photographic exposure, the resulting index structure in the waveguide.

Ein weiteres gut bewährtes Verfahren der Herstellung von Strukturen mit geschichtetem optischen Brechungsindex ist die Photolithographie. Auch hier kann die Belichtung durch Masken erfolgen oder, speziell für periodische Strukturen, in einem optischen Interferenz­ feld. Im einfachsten Falle kann der belichtete und entwickelte Photolack selbst als dielek­ trisches Hochindex-Medium dienen. Alternativ kann er in bekannter Weise als Ätzmaske für die Strukturierung darunterliegender Materialien benutzt werden. Die dazwischen lie­ genden, frei-entwickelten oder -geätzten Bereiche können direkt die Niederindex-Schichten darstellen. Einen aus diesem Herstellungsverfahren resultierenden Wellenleiter zeigt die Fig. 4.Another well-established method of producing structures with a layered optical refractive index is photolithography. Here, too, the exposure can take place through masks or, especially for periodic structures, in an optical interference field. In the simplest case, the exposed and developed photoresist itself can serve as a dielectric high-index medium. Alternatively, it can be used in a known manner as an etching mask for structuring underlying materials. The intermediate, freely developed or etched areas can directly represent the low index layers. A resulting from this manufacturing method waveguide shows the Fig. 4.

Schließlich ist es auch noch möglich und für Anwendungen von besonderem Interesse, die Schichtstruktur im Wellenleiter durch elastooptische oder elektrooptische Effekte zu er­ zeugen. Dazu wird ein mechanisches oder elektrisches Spannungsfeld mit der benötigten Schichtstruktur an den Wellenleiter angelegt. Hierzu muß eine entsprechende mechanische Krafteinleitung durch strukturierte mechanische Elemente erfolgen, oder eine elektrische Feldstärkeverteilung durch entsprechende Elektroden erzeugt werden. Diese Verfahren sind insbesondere bei integriert-optischen Wellenleitern gemäß Fig. 3a) vorteilhaft an­ wendbar, weil die kraft- oder feldeinleitenden Elemente in direktem Kontakt mit dem Wellenleiterkern auf der Oberfläche desselben angebracht werden können.Finally, it is also possible and of particular interest for applications to produce the layer structure in the waveguide by means of elasto-optical or electro-optical effects. For this purpose, a mechanical or electrical voltage field with the required layer structure is applied to the waveguide. For this purpose, a corresponding mechanical introduction of force by structured mechanical elements must take place, or an electrical field strength distribution must be generated by appropriate electrodes. These methods are particularly useful in the case of integrated optical waveguides according to FIG. 3a), because the elements introducing force or field can be attached to the surface of the same in direct contact with the waveguide core.

Eine für Anwendungen in der Nachrichten- und Meßtechnik wichtige Möglichkeit ist es dann auch, die mit dem Verfahren erzielte Polarisationswirkung zeitlich steuerbar zu gestalten, etwa um damit einen im Wellenleiter geführten Lichtstrom zu modulieren. Dies ist möglich, indem durch Modulation der mechanischen oder elektrischen Spannung die Größe nH-nL des Indexunterschiedes der Schichten verändert wird.An option that is important for applications in communications and measurement technology is then to make the polarization effect achieved with the method time-controllable, for example in order to use it to modulate a luminous flux guided in the waveguide. This is possible by modulating the size n H -n L of the index difference of the layers by modulating the mechanical or electrical voltage.

Claims (27)

1. Verfahren zur Polarisation von Licht, das in einem optischen Wellenleiter geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zu polarisierende Licht durch einen in der Lichtausbreitungsrichtung ausgedehnten Abschnitt des Wellenleiters geleitet wird, der in dem vom Feld der Lichtwelle erfüllten Raum eine optisch geschichtete Struktur enthält, in der sich neben im wesentlichen ebenen Schichten, deren Brechungsindizes (ni,H) größer sind als der entlang der Achse besagten Raumes gemittelte Brechungs­ index (), andere im wesentlichen ebene Schichten befinden, deren Brechungsindi­ zes (ni,L) niedriger sind als der genannte mittlere Brechungsindex (), und deren Schichtnormalenvektoren () Neigungswinkel Θi mit der Wellenleiterachse bilden, die im Bereich Θi=20° . . . 70° liegen.1. A method for polarizing light which is guided in an optical waveguide, characterized in that the light to be polarized is passed through an extended in the light propagation direction section of the waveguide, which contains an optically layered structure in the space filled by the field of the light wave , in which, in addition to essentially flat layers whose refractive indices (n i, H ) are greater than the refractive index () averaged along the axis of said space, there are other essentially flat layers whose refractive indices (n i, L ) are lower than the mean refractive index (), and their layer normal vectors () form inclination angles Θ i with the waveguide axis, which are in the range Θ i = 20 °. . . 70 °. 2. Verfahren zur Polarisation nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung ei­ nes Wellenleiterabschnittes mit quasikontinuierlichem Aufbau der optisch geschich­ teten Struktur, bei dem der Übergang des optischen Brechungsindexes zwischen benachbarten Schichten mit höherem und niedrigerem Index stetig ist über Distan­ zen, die nicht größer sind als eine mittlere Vakuumwellenlänge des zu polarisierenden Lichtes, und bei dem die Flächen mit dem genannten mittleren Indexwert () als Schichtbegrenzungsebenen angesehen werden.2. A method for polarization according to claim 1, characterized by using egg Nes waveguide section with quasi-continuous structure of the optical history structure, in which the transition of the optical refractive index between neighboring strata with higher and lower index is steadily above Distan zen that are not larger than an average vacuum wavelength of the polarized Light, and in which the areas with the stated average index value () as Layer delimitation levels can be viewed. 3. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine optisch geschichtete Struktur verwendet wird, bei der alle Normalenvektoren () der schichtbegrenzenden Ebenen in einer Ebene liegen, die auch die Achse des Wellenleiters enthält.3. Method for polarization of guided light according to one of the preceding An sayings, characterized in that uses an optically layered structure in which all normal vectors () of the layer-delimiting planes in one Lie plane, which also contains the axis of the waveguide. 4. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine optisch geschichtete Struktur verwendet wird, bei der benachbarte Ebenen, die eine Schicht mit höherem Brechungsindex (nH) begrenzen, zueinander parallel sind. 4. A method for polarization of guided light according to one of the preceding claims, characterized in that an optically layered structure is used in which adjacent planes which delimit a layer with a higher refractive index (n H ) are parallel to one another. 5. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine optisch geschichtete Struktur verwendet wird, bei der alle Normalenvektoren () der schichtbegrenzenden Ebenen parallel zueinander sind.5. Method for polarization of guided light according to one of the preceding An sayings, characterized in that uses an optically layered structure where all normal vectors () of the layer-delimiting planes are parallel to each other. 6. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine optisch geschichtete Struktur verwendet wird, bei welcher der von den Schichtnormalen () und der Wellenleiterachse gebil­ dete Winkel Θi im Bereich 40°Θi50° liegt.6. A method for polarization guided light according to one of the preceding claims, characterized in that an optically layered structure is used in which the angle formed by the layer normals () and the waveguide axis Θ i is in the range 40 ° Θ i 50 ° . 7. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine optisch geschichtete Struktur verwendet wird, bei welcher der von den Schichtnormalen ei und der Wellenleiterachse gebildete Winkel Θi im Bereich 44°Θi46° liegt.7. A method for polarization guided light according to one of the preceding claims, characterized in that an optically layered structure is used in which the angle von i formed by the layer normals e i and the waveguide axis is in the range 44 ° Θ i 46 °. 8. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach einem der Ansprüche 5-7, da­ durch gekennzeichnet, daß eine optisch geschichtete Struktur verwendet wird, bei welcher die auf einem Teilabschnitt der Wellenleiterachse bestehende Anordnung der Schichten sich entlang der Gesamtausdehnung der Schichtstruktur auf der Wel­ lenleiterachse periodisch mehrfach wiederholt.8. A method for polarization of guided light according to any one of claims 5-7, because characterized in that an optically layered structure is used, at which is the arrangement existing on a section of the waveguide axis of the layers along the total extent of the layer structure on the world axis conductor axis repeated several times periodically. 9. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß eine optisch geschichtete Struktur verwendet wird, bei welcher jeder der ge­ nannten periodisch angeordneten Teilabschnitte des Wellenleiters zwei Teilschichten umfaßt, wobei in der ersten Teilschicht die Brechungsindizes aller Schichten (ni,H) oberhalb des genannten mittleren Brechungsindex () liegen, und in der zweiten Teilschicht die Brechungsindizes aller Schichten (ni,L) unterhalb des genannten mitt­ leren Brechungsindex () liegen.9. The method for polarization of guided light according to claim 8, characterized in that an optically layered structure is used, in which each of the ge periodically arranged sections of the waveguide comprises two sub-layers, the refractive indices of all layers (n i , H ) are above said average refractive index (), and in the second sub-layer the refractive indices of all layers (n i, L ) are below said average refractive index (). 10. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine optisch geschichtete Struktur verwendet wird, bei welcher die Schichtdicke (gH) der Teilabschnitte mit den höheren Indizes, gemessen zwischen den Durchtrittspunkten der Wellenleiterachse durch die beiden Schichtbegrenzungs­ ebenen dieses Teilabschnittes, nicht kleiner sind als ein Zehntel einer mittleren Wel­ lenlänge (λ/nH) des zu polarisierenden Lichtes in einem Medium mit dem Bre­ chungsindex des betreffenden Teilabschnittes.10. The method for polarization of guided light according to claim 9, characterized in that an optically layered structure is used, in which the layer thickness (g H ) of the sections with the higher indices, measured between the passage points of the waveguide axis through the two layer delimitation planes Section, are not less than a tenth of an average shaft length (λ / n H ) of the light to be polarized in a medium with the refractive index of the section concerned. 11. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß eine optisch geschichtete Struktur verwendet wird, bei welcher die Schicht­ dicken (gL) des Teilabschnitte mit den niederen Indizes, gemessen zwischen den Durchtrittspunkten der Wellenleiterachse durch die beiden Schichtbegrenzungsebe­ nen des Teilabschnittes, nicht kleiner ist als ein Zehntel einer mittleren Wellenlänge (λ/nL) des zu polarisierenden Lichtes in einem Medium mit dem Brechungsindex des betreffenden Teilabschnittes.11. A method for polarization guided light according to claim 9, characterized in that an optically layered structure is used in which the layer thickness (g L ) of the partial sections with the lower indices, measured between the points of passage of the waveguide axis through the two layer limitation levels of the section, is not less than one tenth of an average wavelength (λ / n L ) of the light to be polarized in a medium with the refractive index of the section concerned. 12. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß eine optisch geschichtete Struktur verwendet wird, bei welcher jeder der genannten periodisch angeordneten Teilabschnitte des Wellenleiters eine Schicht­ dicke (g=gH+gL) hat, die zwischen den Durchtrittspunkten der Wellenleiterachse durch die jeweils ersten Schichtbegrenzungsebenen zweier benachbarter Perioden ge­ messen wird und die der Bedingung 0.3<g<3 genügt, worin eine mittlere Wellenlänge des zu polarisierenden Lichtes in einem Medium mit dem genannten mittleren Brechungsindex () ist.12. A method for polarization of guided light according to claim 9, characterized in that an optically layered structure is used, in which each of said periodically arranged sections of the waveguide has a layer thickness (g = g H + g L ), between the Passage points of the waveguide axis through the respective first layer delimitation planes of two adjacent periods are measured and which satisfies the condition 0.3 <g <3, in which an average wavelength of the light to be polarized is in a medium with the said average refractive index (). 13. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Wellenleiter mit der optisch geschichteten Struktur eine optische Faser ist.13. Method for polarization of guided light according to one of the preceding An sayings, characterized in that the waveguide used with the optical layered structure is an optical fiber. 14. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die verwendete optische Faser eine Monomode-Faser ist.14. A method for polarization of guided light according to claim 13, characterized indicates that the optical fiber used is a single mode fiber. 15. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach einem der Ansprüche 13-14, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete optische Faser doppelbrechend ist.15. A method for polarization of guided light according to one of claims 13-14, characterized in that the optical fiber used is birefringent. 16. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Normalenvektoren der Schichtbegrenzungsebenen der optisch geschichteten Struktur und die Wellenleiterachse eine Ebene aufspannen, die eine der beiden Hauptachsen der doppelbrechenden Faser enthält.16. A method for polarization of guided light according to claim 15, characterized records that the normal vectors of the layer delimitation planes of the optical layered structure and the waveguide axis span a plane, the one of the two main axes of the birefringent fiber. 17. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach einem der Ansprüche 1-13, da­ durch gekennzeichnet, daß der verwendete Wellenleiter mit der optisch geschichteten Struktur ein integriert-optischer Wellenleiter auf einem Substrat ist.17. A method for polarization of guided light according to one of claims 1-13, since characterized in that the waveguide used with the optically layered Structure is an integrated optical waveguide on a substrate. 18. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die von den Normalenvektoren () der Schichtbegrenzungsebenen und der Wellenleiterachse aufgespannte Ebene senkrecht auf der Substratebene steht.18. A method for polarization of guided light according to claim 17, characterized records that the from the normal vectors () of the layer delimitation planes and the plane spanned by the waveguide is perpendicular to the substrate plane. 19. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die von den Normalenvektoren () der Schichtbegrenzungsebenen und der Wellenleiterachse aufgespannte Ebene parallel zur Substratebene liegt. 19. A method for polarization of guided light according to claim 18, characterized records that the from the normal vectors () of the layer delimitation planes and the plane spanned by the waveguide lies parallel to the substrate plane.   20. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete optisch geschichtete Struktur im Wellenleiter durch inhomogene seitliche Bestrahlung des ausgedehnten Wellen­ leiterabschnittes mit energiereicher Strahlung erzeugt wurde.20. Method for polarization of guided light according to one of the preceding An sayings, characterized in that the optically layered structure used in the waveguide due to inhomogeneous lateral radiation of the extended waves conductor section was generated with high-energy radiation. 21. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach Anspruch 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zur Bestrahlung verwendete Strahlung korpuskulare Ionenstrah­ lung ist.21. A method for polarization of guided light according to claim 20, characterized records that the radiation used for radiation corpuscular ion beam lung is. 22. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach Anspruch 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zur Bestrahlung verwendete Strahlung elektromagnetische Strah­ lung ist.22. A method for polarization of guided light according to claim 20, characterized records that the radiation used for irradiation electromagnetic radiation lung is. 23. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach Anspruch 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Bestrahlung Elektronenstrahlen verwendet werden.23. A method for polarization of guided light according to claim 21, characterized records that electron beams are used for irradiation. 24. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach einem der Ansprüche 20-23, dadurch gekennzeichnet, daß die energiereiche Strahlung in einem der Materialien des Wellenleiters direkt zu einer lokalen Änderung des optischen Brechungsindex führt.24. A method for polarization of guided light according to one of claims 20-23, characterized in that the high energy radiation in one of the materials of the waveguide directly to a local change in the optical refractive index leads. 25. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach Anspruch 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die verwendete optisch geschichtete Struktur im Wellenleiter mittels eines photolithographischen Prozesses hergestellt wird, bei dem durch Entwicklung und Ätzung Teile des Wellenleitermaterials entfernt werden.25. A method for polarization of guided light according to claim 21, characterized records that the optically layered structure used in the waveguide by means a photolithographic process is manufactured in which by development and etching parts of the waveguide material are removed. 26. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach einem der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete optisch geschichtete Struktur dadurch im Wellenleiter hervorgerufen wird, daß mittels seitlich am Wellenleiter befindlicher Elektroden in dessen innerem, vom Feld der geführten Welle erfüllten Bereich, eine elektrooptische Brechungsindexänderung induziert wird.26. A method for polarization of guided light according to one of claims 1-20, characterized in that the optically layered structure used thereby is caused in the waveguide that by means of the side of the waveguide Electrodes in its inner area, filled by the field of the guided wave, one electro-optical refractive index change is induced. 27. Verfahren zur Polarisation geführten Lichtes nach einem der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete optisch geschichtete Struktur dadurch im Wellenleiter hervorgerufen wird, daß durch eine mechanische Strukturierung des Wellenleiters in dessen innerem, vom Feld der geführten Welle erfüllten Bereich, eine elastooptische Brechungsindex-Änderung induziert wird.27. A method for polarization of guided light according to one of claims 1-20, characterized in that the optically layered structure used thereby is caused in the waveguide that by mechanical structuring of the Waveguide in its inner area, which is filled by the field of the guided wave, an elasto-optical refractive index change is induced.
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