DE19548547A1 - Sende- und Empfangseinheit für die Datenübertragung durch Lichtwellen in Lichtwellenleitern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sende- und Empfangseinheit für die Datenübertragung durch Lichtwellen in Lichtwellenleitern.

Es ist bekannt, Informationen durch Lichtwellen zu übertragen, die in Lichtwellenleitern geführt sind. Die Lichtwellen werden senderseitig durch einen Laser erzeugt. Ein Lichtwellenleiter ist von einer Glasfaser gebildet, die senderseitig an den Laser angekoppelt ist. An einem empfängerseitigen Ende der Glasfaser wird die Lichtwelle auf einen photoelektrischen Empfänger in Form einer Photodiode geleitet. Informationen werden durch Modulation der Lichtwellen übertragen. Um Informationen in beiden Richtungen über eine Glasfaser zu übertragen, sind an den beiden Enden der Glasfaser Sender- und Empfängereinheiten mit je einem Laser und einer Photodiode vorgesehen. Die beiden Laser emittieren dabei Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen.

Die von einer solchen Sender- und Empfängereinheit empfangene Lichtwelle, welche die lange Glasfaser durchlaufen hat und dabei geschwächt wurde, hat eine geringe Intensität verglichen mit der noch ungeschwächten Lichtwelle, die von dem Laser der gleichen Sender- und Empfängereinheit in die Glasfaser ausgesandt wird. Es ist daher wichtig, die Sender- und Empfängereinheit so auszubilden, daß ein optisches Übersprechen von dem Laser zur Photodiode jeweils der gleichen Sender- und Empfängereinheit weitestgehend vermieden wird. Ein auch nur geringer Prozentsatz der Leistung des Lasers könnte im Falle eines Übersprechens größer sein als die über die Glasfaser empfangene Leistung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sender- und Empfängeranordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das optische Übersprechen zwischen monochromer Lichtquelle und photoelektrischen Detektor vermindert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch:

• (a) einen ersten 3dB-Koppler mit zwei gegenüberliegenden Paaren von Anschlüssen, wobei
  • - ein erster Anschluß der ersten Paares mit einem Lichtwellenleiter gekoppelt ist, über welchen informationsübertragende Lichtwellen mit einer Empfangswellenlänge geleitet werden, und
  • - ein zweiter Anschluß des ersten Paares mit einer im wesentlichen monochromen Lichtquelle optisch gekoppelt ist, die informationsübertragende Lichtwellen mit einer Sendewellenlänge aussendet,
• (b) einen zweiten 3dB-Koppler mit zwei gegenüberliegenden Paaren von Anschlüssen, wobei
  • - die Anschlüsse eines ersten Paares des zweiten 3dB-Kopplers mit den beiden Anschlüssen des zweiten Paares des ersten 3dB-Kopplers verbunden sind,
  • - ein erster Anschluß des zweiten Paares des zweiten 3dB-Kppplers zu einem photoelektrischen Detektor und
  • - ein zweiter Anschluß des zweiten Paares zu lichtabsorbierenden Mitteln geführt ist, und
• (c) Mittel zum selektiven Reflektieren der von der monochromen Lichtquelle emittierten Sendewellenlänge, die zwischen den Anschlüssen des zweiten Paares des ersten 3dB-Kopplers und den Anschlüssen des ersten Paares des zweiten 3dB-Kopplers vorgesehen sind.

Die über den Lichtwellenleiter (Glasfaser) ankommende Lichtwelle mit der Empfangswellenlänge wird durch den ersten 3dB-Koppler gleichmäßig auf die beiden Anschlüsse des zweiten Paares, also die Anschlüsse die dem Lichtwellenleiter und der monochromen Lichtquelle abgewandt sind, aufgeteilt. Diese Lichtwelle tritt praktisch ungeschwächt durch die selektiv reflektierenden Mittel hindurch, da diese Mittel selektiv nur die Sendewellenlänge reflektieren, also die Wellenlänge der von der Lichtquelle ausgesandten Lichtwelle. Die so über die Anschlüsse des zweiten Paares des 3dB-Kopplers laufenden Lichtwellen mit der Empfangswellenlänge werden auf das erste Paar von Anschlüssen des zweiten 3dB-Kopplers geleitet. Die beiden in Reihe geschalteten 3dB-Koppler bewirken, daß die ankommende Lichtwelle praktisch vollständig an dem Anschluß erscheint, der dem mit der Glasfaser verbundenen Anschluß "diametral" oder "cross" gegenüberliegt. Das beruht auf den Eigenschaften solcher 3dB-Koppler. Die "ersten" Anschlüsse der verschiedenen Paare an den beiden 3dB-Kopplern liegen in "bar"-Anordnung zueinander, also auf der jeweils gleichen Seite der 3dB-Koppler. Die "zweiten" Anschlüsse liegen jeweils auf der den "ersten" Anschlüssen entgegengesetzten Seite der 3dB-Koppler. Wenn also die ankommende Lichtwelle auf den ersten Eingang des ersten Paares des ersten 3dB-Kopplers geleitet wird, dann gelangt sie zum zweiten Anschluß des zweiten Paares des zweiten 3dB-Kopplers. Dort ist der photoelektrische Detektor angeordnet.

Die von der monochromen Lichtquelle ausgesandte Lichtwelle mit der Sendewellenlänge tritt in den zweiten Anschluß des ersten Paares von Anschlüssen des ersten 3dB-Kopplers. Auch diese Lichtwelle wird gleichmäßig auf die beiden Anschlüsse des zweiten Paares des ersten 3dB-Kopplers verteilt. Diese so gebildeten Teillichtwellen werden aber von den selektiv reflektierenden Mitteln praktisch vollständig reflektiert. Die reflektierten Teillichtwellen durchlaufen den 3dB-Koppler ein zweites Mal in umgekehrter Richtung. Infolge der Eigenschaften des 3dB-Kopplers tritt dabei im wesentlichen die gesamte Lichtwelle an dem ersten Anschluß des ersten Paares des ersten 3dB-Kopplers aus, wird also in den daran angekoppelten Lichtwellenleiter (Glasfaser) eingekoppelt.

Lichtwellen mit der Sendewellenlänge, die doch durch die selektiv reflektierenden Mittel hindurchtreten, werden von dem zweiten 3dB-Koppler auf den ersten Anschluß des zweiten Paares des zweiten 3dB-Kopplers geleitet. Sie gelangen daher nicht auf den photoelektrischen Empfänger sondern zu lichtabsorbierenden Mitteln, z. B. eine Monitordiode.

Die Abschwächung der von der monochromen Lichtquelle mit der Senderwellenlänge ausgesandten Lichtwelle erfolgt hier durch zwei Stufen: Einmal werden die Teillichtwellen von den selektiv reflektierenden Mitteln nahezu vollständig reflektiert. Der Anteil, der trotzdem durch die selektiv reflektierenden Mittel hindurchtritt wird durch den zweiten 3dB-Koppler von dem photoelektrischen Detektor weg auf den ersten Anschluß des zweiten Paares des zweiten 3dB-Kopplers geleitet und dort absorbiert. Durch diese Kombination von Abschwächungs-Maßnahmen wird der Anteil von Licht mit der Sendewellenlänge am photoelektrischen Detektor so weit reduziert, daß praktisch kein Übersprechen stattfindet.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematisch-perspektivische Darstellung einer als opto-elektronische, integrierte Schaltung aufgebaute Sende- und Empfangseinheit für die Datenübertragung durch Lichtwellen in Lichtwellenleitern mit Maßnahmen zur Verminderung des Übersprechens zwischen Lichtquelle und photoelektrischem Detektor.

Fig. 2 ist eine schematische Schnittdarstellung der opto- elektronischen, integrierten Schaltung.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausbildung der Sende- und Empfangseinheit in einer Darstellung ähnlich Fig. 1.

Die Sende- und Empfangseinheit 10 in Fig. 1 ist als opto- elektronische, integrierte Schaltung aufgebaut. Die Sende- und Empfangseinheit 10 weist einen ersten 3dB-Koppler 12 und einen zweiten 3dB-Koppler 14 auf.

Die 3dB-Koppler sind als Multi-Moden-Interferenz (MMI)-Koppler ausgebildet. Das sind bekannte optische Bauteile mit einem ersten Paar von Anschlüssen und einem diesem gegenüberliegenden zweiten Paar von Anschlüssen. Diese 3dB-Koppler beruhen auf Interferenz-Erscheinungen. Ein 3dB-Koppler hat die Eigenschaft, daß er eine auf einen Anschluß des ersten Paares geleitete Lichtwelle zu gleichen Teilen auf beide Anschlüsse des zweiten Paares verteilt. An jedem dieser Anschlüsse des zweiten Paares treten somit Teillichtwellen von jeweils der halben Intensität der eintretenden Lichtwelle aus (10 log 1/2 = - 3,010 dB). Werden gleiche, kohärente Lichtwellen auf beide Anschlüsse eines Paares geleitet, dann tritt die gesamte Lichtenergie an einem Anschluß des anderen, gegenüberliegenden Paares aus. Sind zwei solche 3dB-Koppler in Reihe geschaltet, indem die Anschlüsse des "zweiten" Paares des ersten 3dB-Kopplers mit je einem Anschluß des ersten Paares des zweiten 3dB-Kopplers verbunden werden, dann tritt eine auf einem Anschluß des ersten Paares des ersten 3dB-Koppler geleitete Lichtwelle an dem diagonal ("cross") gegenüberliegenden Anschluß des zweiten Paares des zweiten 3dB-Kopplers aus.

Der erste 3dB-Koppler 12 weist ein erstes Paar von Anschlüssen mit den Anschlüssen 16 und 18 und ein zweites Paar von Anschlüssen mit den Anschlüssen 20 und 22 auf. Die beiden Paare von Anschlüssen sind auf gegenüberliegenden Seiten des 3dB-Kopplers 12 angeordnet. Dabei fluchten die Anschlüsse 16 und 20 einerseits und die Anschlüsse 18 und 22 andererseits. Anschluß 16 und 20 sind in "bar"-Anordnung zueinander angeordnet. Die Anschlüsse 16 und 22 sind diagonal zueinander oder in "cross"-Anordnung zueinander angeordnet. Der zweite 3dB-Koppler 14 weist entsprechend ein erstes Paar von Anschlüssen mit den Anschlüssen 24 und 26 und ein zweites Paar von Anschlüssen mit den Anschlüssen 28 und 30 auf. Dabei sind die Anschlüsse 24 und 28 einerseits und die Anschlüsse 26 und 30 andererseits wieder miteinander fluchtend angeordnet.

Der Anschluß 16 ist über einen an sich bekannten integrierten Feldtransformator 32 mit einem Lichtwellenleiter 34 in Form einer Glasfaser gekoppelt. Über die Glasfaser wird eine Lichtwelle mit einer Empfangsfrequenz auf die Sende- und Empfangseinheit 10 geleitet. Die Lichtwelle trägt eine Information und wird von einer ähnlichen (nicht dargestellten) Sende- und Empfangseinheit ausgesandt. Infolge der Abschwächung in dem langen Lichtwellenleiter ist die Intensität dieser Lichtwelle mit der Empfangsfrequenz relativ gering.

An den zweiten Anschluß 18 des ersten Paares des 3dB-Kopplers 12 ist eine Laser-Diode 36 angekoppelt, die eine monochrome DBR (Distributed Bragg Reflector)-Laser-Diode 38 enthält, deren Emissionswellenlänge durch das Bragg-Gitter 40 festgelegt ist. Diese Wellenlänge wird hier als "Sendewellenlänge" bezeichnet. Das Bragg-Gitter 40 arbeitet in erster Ordnung und ist von solcher Länge, daß ein Teil des ausgesandten Lichts in den Anschluß 18 gelangen kann. Das Bragg-Gitter 40 wirkt wie ein selektiv teildurchlässiger Spiegel und begrenzt den Resonator auf der Ausgangsseite des Lasers. Auf der anderen Seite des Resonators kann ebenso ein Stoppband-Gitter 62 als selektiv hochreflektierender Spiegel angeordnet sein. Der Laser kann sowohl als vergrabene Struktur BH (Buried Hetero)-Struktur als auch als RW (Ridge-Waveguide)-Struktur ausgebildet sein.

Die beiden Anschlüsse 20 und 22 des zweiten Paares von Anschlüssen des ersten 3dB-Kopplers sind mit je einem der Anschlüsse 24 bzw. 26 des ersten Paares des zweiten 3dB-Kopplers 14 gekoppelt. Zwischen dem Anschluß 20 des ersten 3dB-Kopplers 12 und dem Anschluß 25 des zweiten 3dB-Kopplers 14 sind Mittel zur selektiven Reflexion der Sendewellenlänge vorgesehen. Ebenso sind zwischen dem Anschluß 18 des ersten 3dB-Kopplers 12 und dem Anschluß 22 des zweiten 3dB-Kopplers 14 Mittel zur selektiven Reflexion der Sendewellenlänge vorgesehen. Diese Mittel sind von auf die Sendewellenlänge abgestimmten Stoppband-Gittern, d. h. in erster Ordnung arbeitenden Bragg-Gittern 42 bzw. 44 gebildet. Die Bragg-Gitter haben die Eigenschaft, daß sie einfallende Lichtwellen mit einer bestimmten Wellenlänge reflektieren, Lichtwellen anderer Wellenlängen aber praktisch ungestört durchlassen.

An den mit dem monochromen Laser 36 fluchtende Anschluß 30 des zweiten 3dB-Kopplers ist ein photoelektrischer Detektor in Form einer Photodiode 46 angekoppelt. Zwischen dem Anschluß 30 und der Photodiode 44 sind weitere Mittel zur selektiven Reflexion oder Auskoppelung von Lichtwellen mit der Sendewellenlänge angeordnet. Auch diese selektiv reflektierenden Mittel sind von einem auf die Sendewellenlänge abgestimmten Stoppband-Gitter 48 oder Bragg-Gitter gebildet.

An den mit dem Anschluß 16 des ersten 3dB-Kopplers 12 fluchtenden Anschluß 28 des zweiten Paares des zweiten 3dB-Kopplers 14 ist eine "Monitordiode" angekoppelt. Die Monitordiode 50 ist eine Photodiode, welche zur Überprüfung eines Sendersignals dient. Die Monitordiode 50 absorbiert alles an dem Anschluß 28 des zweiten 3dB-Kopplers 14 auftretende Licht.

Die beschriebene Sende- und Empfangseinheit 10 arbeitet wie folgt:
Lichtwellen mit der Empfangswellenlänge, die von dem Lichtwellenleiter 34 empfangen werden, wird über den Feldtransformator 32 auf den ersten Anschluß 16 des ersten 3dB-Kopplers 12 geleitet. Diese Lichtwellen werden von dem ersten 3dB-Koppler gleichmäßig auf die Anschlüsse 20 und 24 des zweiten Paares verteilt. Die Lichtwellen gehen im wesentlichen unbeeinflußt durch die selektiv reflektierenden Stoppband-Gitter oder Bragg-Gitter 42 und 44 hindurch und gelangen auf die Anschlüsse 24 und 26 des ersten Paares von Anschlüssen des zweiten 3dB-Kopplers 14. Infolge der oben geschilderten Eigenschaften des 3dB-Kopplers 14 tritt praktisch das gesamte Licht mit der Empfangswellenlänge als Lichtwelle an dem Anschluß 30 aus. Der Anschluß 30 liegt dem Anschluß 16, an dem die empfangene Lichtwelle eintritt, diagonal oder "cross" gegenüber. Die an dem Anschluß 30 austretende Lichtwelle fällt auf den photoelektrischen Detektor, nämlich die Photodiode 46.

Gleichzeitig sendet der monochrome Laser 36 eine Lichtwelle mit einer von der Empfangswellenlänge verschiedenen Sendewellenlänge aus. Die Senderwellenlängen liegen hier im gleichen Wellenlängenfenster. Diese Lichtwelle mit der Sendewellenlänge wird auf den Anschluß 18 des ersten 3dB-Kopplers 12 geleitet und durch den ersten 3dB-Koppler 12 wieder gleichmäßig auf die beiden Anschlüsse 20 und 22 des ersten 3dB-Kopplers 12 verteilt. Die beiden an den Anschlüssen 20 und 22 des zweiten Paares austretenden Teillichtwellen werden durch die Stoppband-Gitter oder Bragg-Gitter 42 und 44 reflektiert. Die Teillichtwellen durchlaufen in umgekehrter Richtung erneut den ersten 3dB-Koppler 12. Infolge der Eigenschaften des ersten 3dB-Kopplers 12 tritt das Licht als eine Lichtwelle nur über den Anschluß 16 des ersten 3dB-Kopplers 12 aus und wird in den Lichtwellenleiter 34 eingekoppelt.

Bei der beschriebenen Anordnung wird auf vierfache Weise verhindert, daß Licht von dem monochromen Laser 36 auf die Photodiode 46 gelangt: Einmal erfolgt eine spektral- selektive Reflexion der Lichtwellen an den Stoppband-Gittern oder Bragg-Gittern 42 und 44, wodurch Lichtwellen mit der Sendewellenlänge in den 3dB-Koppler 12 zurückgeworfen werden. Zweitens werden etwa durch die Stoppband-Gitter 42 und 44 doch hindurchtretende Lichtwellen des Lasers infolge der oben geschilderten Eigenschaften der 3dB-Koppler 12 und 14 auf den dem Laser und dem Anschluß 18 diagonal oder "cross" gegenüberliegenden Anschluß 28 geleitet und dort von der Monitordiode 50 absorbiert, im Gegensatz zu der Lichtwelle, die von der Lichtwellenleiter 34 auf den Anschluß 16 geleitet wird und über den Anschluß 30 auf die Photodiode 46 gelangt. Drittens werden Lichtwellen mit der Sendewellenlänge durch das Stoppband-Gitter oder Bragg-Gitter 48 reflektiert. Viertens werden in der gesamten Schaltung lichtabsorbierende Materialien gezielt plaziert, die gestreute, parasitär vagabundierende Lichtwellen mit der Sendewellenlänge vollständig absorbieren.

Dadurch wird ein Übersprechen zwischen Laser 36 und Photodiode 46 praktisch verhindert.

Es ist möglich, die Empfangswellenlänge und die Sendewellenlänge aus dem gleichen Band zu wählen, wobei die Wellenlängen sich nur um wenige Nanometer unterscheiden. Es gibt verschiedene für die optische Informations- oder Nachrichten-Übertragung geeignete Wellenlängenfenster im Bereich von 0,8 µm, 1,3 µm und 1,5 µm. Bei bekannten Sende- und Empfangseinheiten werden die Sendewellenlänge und die Empfangswellenlänge aus unterschiedlichen Bändern gewählt, beispielsweise aus dem 1,3 µm-Band und dem 1,5 µm-Band. Es ist aber vorgesehen, daß die verschiedenen zur Verfügung stehenden Bänder für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt werden, wobei für die Nachrichten-Übertragung in zwei Richtungen über einen gemeinsamen Lichtwellenleiter geringfügig unterschiedliche Wellenlängen verwendet werden, die aber zu einem einzigen Band gehören. Die Photodiode 46 ist in diesem Fall natürlich für beide Wellenlängen empfindlich.

Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau des opto-elektronischen, integrierten Schaltkreises.

Auf einem semi-isolierenden InP:Fe-Substrat 52 ist eine InP:Fe-Pufferschicht 54 aufgebracht. Die ebenfalls semi- isolierende In:Fe-Pufferschicht 54 ist die wellenleitende Schicht 56 der Schaltung. In der wellenleitenden Schicht befindet sich der lichtemittierende, aktive Bereich 36 der Laserdiode. Die lichtführende Schicht 56 dieses Bereiches 36 ist an den Stellen 58 und 60 mit der wellenleitenden Schicht 56 gekoppelt. Der Resonator des gesamten monochromen Lasers ist durch das teildurchlässige Stoppband-Gitter 40 und ein auf der entgegengesetzten, äußeren Seite der Laserdiode 36 angeordnetes, hochreflektierendes Stoppband-Gitter 62 begrenzt. Die Stoppband-Gitter 40 und 62 sind ebenso wie die Stoppband-Gitter oder Bragg-Gitter 42 und 44 durch Rippen 64 auf der Grenzfläche der wellenleitenden Schicht 56 zum optisch dünneren Medium hin realisiert. Diese Rippen bewirken eine räumlich periodische Änderung des Brechungsindex in der wellenleitenden Schicht für die dort hindurchlaufende Lichtwelle. In entsprechender Weise sind die 3dB-Koppler 12 und 14 durch Erhebungen in der Grenzfläche gebildet.

Man könnte in dieser Schaltung auch einen monochromen Laser verwenden, bei welchem die die Sendewellenlänge definierenden Gitter in den Bereich 36 zwischen den Koppelstellen 58 und 60 integriert sind (DFB- bzw. DBR-Laser). Dadurch würden die Koppelstelle außerhalb des Laserresonators liegen und die Verluste im Laser geringer ausfallen. Die Wellenlänge des Lasers könnte durch Steuerströme abgestimmt werden, da der Bereich 36 eine niederohmige Kontaktschicht 38 enthält.

Die mit Bezug auf Fig. 2 beschriebene Ausführung ist jedoch vorteilhafter: Die Stoppband-Gitter 40 und 62, welche den Resonanzhohlraum bestimmen, und die Stoppband-Gitter 42, 44 und 48 werden zum Prozeßende in einem Prozeßschritt gleichzeitig hergestellt. Alle Stopband-Gitter sind in der gleichen wellenleitenden Schicht 56 gebildet. Änderungen der effektiven Gitterkonstante z. B. durch Temperaturänderungen und damit der selektiv reflektierten Wellenlänge wirkt sich auf alle diese Stoppband-Gitter in gleicher Weise aus. Wenn sich die durch die Gitter 40 und 62 bestimmte Sendewellenlänge Gitter ändert, dann ändert sich in gleicher Weise auch die Wellenlänge der maximalen Reflexion der Stoppband-Gitter 42, 44 und 48. Die Funktion der Sende- und Empfangseinheit 10 wird dadurch nur unwesentlich beeinflußt. Die Sende- und Empfangseinheit kann daher z. B. ohne Temperaturstabilisierung betrieben werden. Bei einer Laserdiode mit integrierten Gittern zwischen den Koppelstellen 58 und 60 müßten die Gitter in unterschiedlichen Materialien strukturiert werden. Dadurch können spektrale Fehlanpassungen zwischen den Gittern des Lasers 40, 62 und den Reflektoren 42, 44, 48 von einigen Manometern entstehen, hervorgerufen sowohl bei der Herstellung der Schaltung aufgrund technologischer Ungenauigkeiten als auch bei der Einwirkung externer Störgrößen (z. B. Temperatur) während des Betriebes.

Durch die beschriebene Anordnung kann das Übersprechen von dem monochromen Laser auf die Photodiode 46 auf < -30 dB reduziert werden. Es kann in einem Wellenlängenband gearbeitet werden. Dadurch sind die Koppel-Charakteristiken der Koppler 12 und 14 für Sende- und Empfangswellenlänge im wesentlichen gleich und entsprechen einem 3dB-Koppler.

Ein weiterer Vorteil der in Fig. 2 beschriebenen Ausführung liegt in dem für die Herstellung erforderlichen geringen Prozeßaufwand. Durch die Verwendung von semi-isolierenden InP:Fe-Wellenleiterschichten sind damit für die gesamte Schaltung nur zwei epitaktische Wachstumsschritte erforderlich. Außerdem brauchen keine Gitterstrukturen überwachsen zu werden.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist der Grundaufbau bis zu dem Anschluß 30 der gleiche wie in Fig. 1. Entsprechende Teile tragen in beiden Figuren die gleichen Bezugszeichen.

Die Lichtwelle am Anschluß 30 wird auf einen Anschluß 70 eines weiteren 3dB-Kopplers 72 geleitet. Der Anschluß 70 bildet einen Anschluß eines ersten Paares von Anschlüssen dieses 3dB-Kopplers 72. Auf den zweiten Anschluß 74 dieses ersten Paares von Anschlüssen ist die Photodiode 46 angekoppelt. Gegenüber den Anschlüssen 70 und 74 des 3dB-Kopplers 72 ist an dem 3dB-Koppler 72 ein zweites Paar von Anschlüssen 76 und 78 vorgesehen. Vor diesen Anschlüssen 76 und 78 sind Stoppband-Gitter 80 bzw. 82 angeordnet. Diese Stoppband-Gitter 80 und 82 sind aber auf die Empfangswellenlänge abgestimmt. Sie reflektieren selektiv nur die Empfangswellenlänge.

Die auf den Anschluß 70 geleitete Lichtwelle mit der Empfangswellenlänge wird durch den 3dB-Koppler 72 zu gleichen Teilen auf die beiden Anschlüsse 76 und 78 des zweiten Paares geleitet. Diese Lichtwellen mit der Empfangswellenlänge werden durch die Stoppband-Gitter 80 und 82 in umgekehrter Richtung ein zweites Mal durch den 3dB-Koppler 72 geleitet. Auf Grund der oben geschilderten Eigenschaften des 3dB-Koppler tritt dann eine Lichtwelle mit praktisch der gesamten Lichtenergie an dem Anschluß 74 aus und fällt auf die Photodiode. Lichtwellen mit einer von der Empfangswellenlänge abweichenden Wellenlänge treten durch die Stoppband-Gitter 80 und 82 ungehindert hindurch. Hierdurch kann eine weitere Verringerung des Übersprechens erreicht werden.

Das ungehinderte Hindurchtreten der Lichtwellen durch die Stoppband-Gitter 80 und 82 gilt für restliches Störlicht von dem Laser 36. Aber auch Lichtwellen mit anderen Wellenlängen, die über den Lichtwellenleiter 34 zugeführt werden, tritt durch die Sende- und Empfangseinheit 10 ungehindert hindurch. Solche Lichtwellen, die von dem 3dB-Koppler 72 ebenfalls gleichmäßig auf die beiden Anschlüsse 76 und 78 verteilt werden, können, wie in Fig. 3 dargestellt ist, auf Anschlüsse 84 und 86 eines weiteren 3dB-Koppler 88 geleitet werden. Der 3dB-Koppler 88 erzeugt eine Lichtwelle mit der vollen Lichtenergie an einem Anschluß 90. Auf diese Weise können mehrere solcher Sende- und Empfangseinheiten in Reihe geschaltet werden, um nacheinander Lichtwellen mit verschiedenen Wellenlängen zu detektieren.

Claims (12)

1. Sende- und Empfangseinheit für die Datenübertragung durch Lichtwellen in Lichtwellenleitern,
gekennzeichnet durch

• (a) einen ersten 3dB-Koppler (12) mit zwei gegenüberliegenden Paaren von Anschlüssen (16, 18; 20, 22), wobei
  • - ein erster Anschluß (16) des ersten Paares mit einem Lichtwellenleiter (34) gekoppelt ist, über welchen informationsübertragende Lichtwellen mit einer Empfangswellenlänge geleitet werden, und
  • - ein zweiter Anschluß (18) des ersten Paares mit einer im wesentlichen monochromen Lichtquelle (36) optisch gekoppelt ist, die informationsübertragende Lichtwellen mit einer Sendewellenlänge aussendet,
• (b) einen zweiten 3dB-Koppler (14) mit zwei gegenüberliegenden Paaren von Anschlüssen (24, 26; 28, 30), wobei
  • - die Anschlüsse (24, 26) eines ersten Paares des zweiten 3dB-Kopplers (14) mit den beiden Anschlüssen (20, 22) des zweiten Paares des ersten 3dB-Kopplers (12) verbunden sind,
  • - ein erster Anschluß (30) des zweiten Paares des zweiten 3dB-Kopplers (14) zu einem photoelektrischen Detektor (46) und
  • - ein zweiter Anschluß (28) des zweiten Paares zu lichtabsorbierenden Mitteln (50) geführt ist, und
• (c) Mittel (42, 44) zum selektiven Reflektieren der von der monochromen Lichtquelle (36) emittierten Sendewellenlänge, die zwischen den Anschlüssen (20, 22) des zweiten Paares des ersten 3db-Kopplers (12) und den Anschlüssen (24, 26) des ersten Paares des zweiten 3dB-Kopplers (14) vorgesehen sind.

2. Sende- und Empfangseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als opto-elektronische, integrierte Schaltung ausgebildet ist.

3. Sende- und Empfangseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangswellenlänge und die Sendewellenlänge im gleichen Wellenlängenband liegen.

4. Sende- und Empfangseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Anschluß (30) des zweiten Paares des zweiten 3dB-Kopplers (14) und dem photoelektrischen Detektor (46) weitere Mittel (48) zum selektiven Reflektieren der von der monochromen Lichtquelle (36) emittierten Sendewellenlänge vorgesehen sind.

5. Sende- und Empfangseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (42, 44, 48) zum selektiven Reflektieren von Bragg-Gittern gebildet sind.

6. Sende- und Empfangseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die monochrome Lichtquelle (36) von einer Laserdiode (38) gebildet ist, deren Resonator von dem aktiven Bereich (36) und auf der dem ersten 3dB-Koppler (12) zugewandten Seite von einem außerhalb des Lasermediums vorgesehenen, selektiv-teilreflektierenden Bragg-Gitter (40) gebildet ist.

7. Sende- und Empfangseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der gegenüberliegenden Seite des Lasers eine weitere Begrenzung des Resonators durch ein selektiv-hochreflektierendes Bragg-Gitter (62) erfolgt.

8. Sende- und Empfangseinheit nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die 3dB-Koppler (12, 14) und die selektiv-reflektierenden bzw. -teilreflektierenden Bragg-Gitter (40, 42, 44) in einer einzigen, gemeinsamen wellenleitenden Schicht (56) der opto-elektronischen, integrierten Schaltung gebildet sind.

9. Sende- und Empfangseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die 3dB-Koppler (12, 14) Multi-Mode-Interferenz (MMI)-Koppler sind.

10. Sende- und Empfangseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabsorbierenden Mittel von einer Monitordiode (50) gebildet sind.

11. Sende- und Empfangseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung von Streulicht in der Schaltung lichtabsorbierende Mittel (51) vorgesehen sind.

12. Sende- und Empfangseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• (a) der erste Anschluß (30) des zweiten Paares des zweiten 3dB-Kopplers zu einem ersten Anschluß (76) des ersten Paares von Anschlüssen (76, 78) eines dritten 3dB-Kopplers (72) geführt sind,
• (b) der photoelektrische Detektor (46) an den zweiten Anschluß des ersten Paares des dritten 3dB-Kopplers (72) angekoppelt ist und
• (c) vor den Anschlüssen (84, 86) eines dem ersten Paar gegenüberliegenden zweiten Paares von Anschlüssen Mittel (80, 82) zum selektiven Reflektieren von Lichtwellen mit der Empfangswellenlänge angeordnet sind, welche die auf den ersten Eingang (76) des ersten Paares des dritten 3dB-Kopplers (72) geleiteten, von dem 3dB-Koppler (72) gleichmäßig auf die Anschlüsse (84, 86) des zweiten Paares verteilten Lichtwellen auf diese Anschlüsse (84, 86) zurück reflektiert und erneut durch den dritten 3dB-Koppler (72) leitet, so daß durch den dritten 3dB-Koppler (72) die gesamte Energie der Lichtwelle mit der Empfangswellenlänge auf den zweiten Anschluß (74) des ersten Paares und auf den photoelektrischen Detektor (46) geleitet wird.