DE19744354C2

DE19744354C2 - Devices for separating and superimposing light signals having different frequency components

Info

Publication number: DE19744354C2
Application number: DE1997144354
Authority: DE
Inventors: Edgar Pawlowski; Elmar Schulze; Berndt Kuhlow
Original assignee: Fraunhofer Institut fuer Nachrichtentechnik Heinrich Hertz Institute HHI
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 2001-02-01
Anticipated expiration: 2017-10-09
Also published as: DE19744354A1

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Trennen von verschiedene Frequenzkomponenten aufweisenden Lichtsignalen.The invention relates to devices for separating various Light signals having frequency components.

Aus US-A-5,136,671 ist eine Vorrichtung zum Trennen und Über lagern von verschiedene Frequenzkomponenten aufweisenden Lichtsignalen bekannt, die über Koppelwellenleiter verfügt, die jeweils in einen von zwei Freistrahlbereichen münden. Zwischen den Frei strahlbereichen ist ein Wellenleiterphasengitter angeordnet, das eine Anzahl von jeweils paarweise um eine optische Länge verschieden lang ausgebildeten Phasenschiebewellenleitern aufweist und ein gangsseitig sowie ausgangsseitig in jeweils einen der beiden Frei strahlbereiche mündet. Diese Vorrichtung ist zwar als Multiplexer beziehungsweise Demultiplexer zum Überlagern beziehungsweise Trennen von verschiedene Frequenzkomponenten aufweisenden Lichtsignalen verwendbar, allerdings weist sie den Nachteil auf, daß nach einer Herstellung beispielsweise in einem Wellenleiterchip die optischen Kenngrößen wie beispielsweise die Transmissionscharakte ristik oder die Zentralfrequenz unveränderbar festliegen.From US-A-5,136,671 is a separation and over device store different frequency components Light signals known, which has coupling waveguides, each lead into one of two free jet areas. Between the free a waveguide phase grating is arranged, the one Number of pairs each differ by an optical length Has long trained phase shift waveguides and a on the aisle side and on the outlet side in one of the two free spaces beam areas opens. This device is a multiplexer or demultiplexer for overlaying respectively Separation of different frequency components Light signals can be used, but it has the disadvantage that after manufacture, for example in a waveguide chip optical parameters such as the transmission characteristics or the central frequency cannot be changed.

Aus WO 95/22070 ist eine Vorrichtung zum Trennen und Überlagern von verschiedene Frequenzkomponenten aufweisenden Lichtsignalen bekannt, bei der Freistrahlbereiche als Multimode-Abbildungszonen, sogenannte MMIs, ausgebildet sind. Dadurch wird eine verhältnis mäßig homogene Intensitätsverteilung erreicht.WO 95/22070 describes a device for separating and superimposing of light signals having different frequency components known in the free beam areas as multimode imaging zones, so-called MMIs are trained. This creates a relationship moderately homogeneous intensity distribution achieved.

Aus DE 43 27 103 A1 ist ein optisches Filter mit unterschiedlichen, als y-Koppler ausgebildeten Wellenleiterzweigen und einem einzigen Eingang sowie einem einzigen Ausgang bekannt, wobei in jedem Zweig die Amplitude und die Phase eines Signals individuell einstell bar ist. Dadurch wird ein einstellbares, wellenlängenabhängiges Übertragungsspektrum erzielt.From DE 43 27 103 A1 an optical filter with different than y-coupler trained waveguide branches and a single Input as well as a single output, being known in each Branch individually adjust the amplitude and phase of a signal is cash. This makes an adjustable, wavelength-dependent Transmission spectrum achieved.

Aus der nachveröffentlichten DE 197 42 070 A1 ist eine Vorrichtung zum polarisationsunabhängigen Trennen und Überlagern von Licht signalen bekannt, bei dem zwei Freistrahlbereiche über ein Wellen leiterphasengitter miteinander gekoppelt sind. Die Freistrahlbereiche weisen Polarisationskonversionselemente auf, mit denen eine weitest gehend polarisationsunabhängige Transmissioncharakteristik erzielt wird.From the post-published DE 197 42 070 A1 is a device for polarization-independent separation and superimposition of light known signals, in which two free-beam areas over a wave phase grid are coupled together. The free jet areas have polarization conversion elements with which one farthest achieved polarization-independent transmission characteristic becomes.

Aus DE 195 14 782 A1 ist eine Vorrichtung zum Richtungsschalten von Licht bekannt, die über ein Schaltelement verfügt, dessen Bre chungsindex über elektrisch ansteuerbare Elektroden zwischen einem Transmissionsbrechungsindex und einem Ablenkbrechungsindex schaltbar ist. Bei einem Brechungsindexsprung zwischen dem Bre chungsindex eines Eingangsarmes und einer Schaltfläche des Schalt elementes tritt Reflexion und bei Anpassung des Transmissions brechungsindex an den Brechungsindex von Eingangsarmen Trans mission auf. Diese Vorrichtung zeichnet sich durch einen kompakten Aufbau und eine einfache Ansteuerbarkeit aus, allerdings verfügt sie über keinerlei diffraktive Wirkung.DE 195 14 782 A1 describes a device for direction switching known from light, which has a switching element, the Bre Index between electrically controllable electrodes between one Transmission refractive index and a deflection refractive index is switchable. With a refractive index jump between the Bre index of an input arm and a button of the switch element occurs reflection and when adjusting the transmission refractive index to the refractive index of input arms Trans mission on. This device is characterized by a compact Structure and easy controllability, but it has about no diffractive effect.

Aus dem Artikel "Variable bandwidth and tunable centre frequency filter using transversal-form programmable optical filter" von E. Paw lowski, K. Takiguchi, M. Okuno et al., erschienen in ELECTRONICS LETTERS, Vol. 32, No. 2, Seiten 113, 114 im Januar 1996 ist eine integriert-optisch ausgeführte Vorrichtung mit einem Filter bekannt, dessen Bandbreite und Zentralfrequenz steuerbar ist. Das Filter verfügt über eine Kaskade von jeweils mit einem Phasenschiebe element ausgestatteten, abstimmbaren Mach-Zehnder-Interfero metern. Einer der Ausgänge der Mach-Zehnder-Interferometer ist an einen Eingang des jeweils nachgeordneten Mach-Zehnder-Interfero meters angeschlossen, während der jeweils andere Ausgang jedes Mach-Zehnder-Interferometers einem thermooptisch steuerbaren Phasenschieber zugeführt ist. Die Ausgänge der thermooptisch steuerbaren Phasenschieber sind zusammengeführt und bilden den Ausgang des Filters. Durch Steuerung der Phasenverschiebungen mittels des thermooptischen Effektes in den thermooptisch steuer baren Phasenschiebern ist die Zentralfrequenz sowie die Bandbreite einstellbar. Diese Vorrichtung weist jedoch beispielsweise den Nach teil auf, daß sich aufgrund des ausgenutzten thermooptischen Effek tes verhältnismäßig lange Schaltzeiten ergeben und daß die optische Dämpfung sehr hoch ist ist.From the article "Variable bandwidth and tunable center frequency filter using transversal-form programmable optical filter "by E. Paw lowski, K. Takiguchi, M. Okuno et al., published in ELECTRONICS LETTERS, Vol. 32, No. 2, pages 113, 114 in January 1996 is one integrated optically designed device with a filter is known, whose bandwidth and central frequency can be controlled. The filter has a cascade of each with a phase shift Mach-Zehnder interfero that can be tuned with elements meters. One of the Mach-Zehnder interferometer outputs is on an entrance to the downstream Mach-Zehnder interfero meters connected, while the other output each Mach-Zehnder interferometer a thermo-optically controllable Phase shifter is supplied. The outputs of the thermo-optical controllable phase shifters are brought together and form the Output of the filter. By controlling the phase shifts by means of the thermo-optical effect in the thermo-optical control Possible phase shifters are the central frequency and the bandwidth adjustable. However, this device has, for example, the after part on that due to the exploited thermo-optical effect tes result in relatively long switching times and that the optical Attenuation is very high.

Aus dem Artikel "Polarization Mode Converter With Half Waveplate in Silica-Based Planar Lightwave Circuits" von Y. Inoue, Y. Ohmori, M. Kawachi et al., erschienen in IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, Vol. 6, No. 5 im Mai 1994 ist bekannt, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Erzielen einer weitgehend polarisa tionsunabhängigen Transmissionscharakteristik in eine die Phasen schiebewellenleiter querenden Ausnehmung eine dünne λ/2-Platte einzufügen. Allerdings ist auch bei dieser Vorrichtung keine Steuer barkeit von optischen Kenngrößen möglich.From the article "Polarization Mode Converter With Half Waveplate in Silica-Based Planar Lightwave Circuits "by Y. Inoue, Y. Ohmori, M. Kawachi et al., Published in IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, Vol. 6, No. 5 in May 1994 is known in one device of the type mentioned to achieve a largely polarisa tion-independent transmission characteristic in one of the phases sliding waveguide crossing recess a thin λ / 2 plate insert. However, there is no tax on this device either Availability of optical parameters possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der wenigstens eine optische Kenngröße elektrisch steuerbar ist.The invention has for its object a device Specify the type mentioned, in which at least one optical Characteristic is electrically controllable.

Diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit einer Vorrichtung zum Trennen von verschiedene Frequenzkomponenten aufweisenden Lichtsignalen, bei der
This object is achieved according to the invention with a device for separating light signals having different frequency components, in which

- coupling-in waveguides open into a first free beam area,
- A first and a second waveguide phase grating each one Number of each in pairs stepped by an optical length phase shift waveguides of different lengths points that each between the first free jet area and extend a second free jet area, the two Waveguide phase grating a different transmission behave for the frequency components of the light signals,
- start coupling waveguide from the second free beam area,
- An electro-optically active element in the first free radiation area is arranged, which is a voltage-sensitive electrodes arrangement and depending on the applied chip Switching states with different refractive indices takes and depending on the switching state on the electro-optically active Element incident light signals in the first waveguide reflected phase grating or in the second waveguide phase grating transmitted.

Diese Aufgabe erfindungsgemäß ebenfalls gelöst mit einer Vorrich tung zum Trennen von verschiedene Frequenzkomponenten auf weisenden Lichtsignalen, bei der
This object also achieved according to the invention with a device for separating different frequency components on pointing light signals

- coupling-in waveguides open into a first free beam area,
- A first and a second waveguide phase grating each one Number of each in pairs stepped by an optical length phase shift waveguides of different lengths points that each between the first free jet area and extend a second free jet area,
- start coupling waveguide from the second free beam area,
- An electro-optically active element in the first free radiation area is arranged that an electrode arrangement with several, un depending on each other, voltage can be applied to electr trodenSegmenten, depending on the applied Voltage switching states with different refractive indices ingest and thereby either trans the incident light center or reflect that only some of the phase shifts Waveguide of the waveguide phase grating exposed to light become.

Diese Aufgabe erfindungsgemäß weiterhin gelöst mit einer Vorrich tung zum Trennen von verschiedene Frequenzkomponenten auf weisenden Lichtsignalen, bei der
This object according to the invention further achieved with a device for separating different frequency components on pointing light signals, in which

- coupling-in waveguides open into a first free beam area,
- A waveguide phase grating around a number of pairs an optical length graded Pha of different lengths siebiebewellenleitern, each between the first free jet area and a second free jet area extend,
- start coupling waveguide from the second free beam area,
- An electro-optically active one of the two free beam areas Element is arranged that an electrode arrangement from several voltage can be applied independently of one another Has segments and a diffractive layer, the Seg Depending on the voltage applied, the incident light signals transmit or reflect and reflect on the diffractive layer incident light signals from this to a part of the Phase shift waveguide of the waveguide phase grating concentrated on some of the coupling waveguides become.

Durch das Vorsehen eines elektrooptisch aktiven sowie über eine Elektrodenanordnung elektrisch ansteuerbaren Elementes in wenig stens einem Freistrahlbereich sind in Abhängigkeit der Schaltzustände des elektrooptisch aktiven Elementes durch Anpassen von Bre chungsindizes oder Erzeugen eines ausreichend großen Brechungsindexsprunges mit entsprechender Anordnung der Koppel wellenleiter optische Kenngrößen der Vorrichtung gezielt einstellbar. Beispielsweise kann bei Vorsehen von zwei Freistrahlbereichen mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften beziehungsweise vonein ander abweichender geometrischer Anordnung lediglich einer der beiden Freistrahlbereiche mit Lichtsignalen beaufschlagt werden, so daß ein Wechsel zwischen durch die einzelnen Freistrahlbereiche festgelegten optischen Kenngrößen möglich ist. Bei einer bereichs weisen Ansteuerung des elektrooptisch aktiven Elementes ist bei spielsweise das spektrale Auflösungsvermögen dadurch beeinflußbar, daß lediglich eine vorbestimmte Anzahl von Phasenschiebewellen leitern eines Wellenleiterphasengitters durch Ausblenden von bei spielsweise Randbereichen des elektrooptisch aktiven Elementes mit Lichtsignalen beaufschlagt werden.By providing an electro-optically active as well as a Electrode arrangement of electrically controllable element in little At least one free beam area is dependent on the switching states of the electro-optically active element by adjusting Bre indexes or generating a sufficiently large one Refractive index jump with appropriate arrangement of the coupling waveguide optical parameters of the device selectively adjustable. For example, if two free jet areas are provided, different optical properties or of each other other deviating geometric arrangement only one of the both free beam areas are exposed to light signals, so that a change between through the individual free jet areas specified optical parameters is possible. At an area indicate control of the electro-optically active element is for example, the spectral resolution can be influenced by that only a predetermined number of phase shift waves conductors of a waveguide phase grating by fading out for example, edge areas of the electro-optically active element Light signals are applied.

Eine Ausbildung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem Freistrahlbereich ein elektrooptisch aktives Element vorgesehen ist, daß das oder jedes elektrooptisch aktive Element mit einer spannungsbeaufschlagbaren Elektrodenanordnung in Kontakt steht, wobei das oder jedes elek trooptisch aktive Element in Abhängigkeit von angelegten Spannun gen wenigstens bereichsweise wenigstens zwei Schaltzustände mit verschiedenen Brechungsindizes aufweist, und daß das oder jedes elektrooptisch aktive Element sowie zugeordnete Koppelwellenleiter und Phasenschiebewellenleiter so angeordnet sind, daß auf das oder jedes elektrooptisch aktive Element auftreffende Lichtsignale in einem ersten Schaltzustand transmittiert und in einem weiteren zweiten Schaltzustand reflektiert werden. Bei dieser zweckmäßigen Weiter bildung sind beispielsweise durch entsprechend ausgestaltete Wellen leiterphasengitter die Transmissionscharakteristik sowie über eine zusätzliche Steuerungsmöglichkeit die Zentralfrequenz gezielt einstell bar.An embodiment of a device according to the invention is thereby characterized in that in at least one free jet area electro-optically active element is provided that the or each electro-optically active element with a voltage applied Electrode assembly is in contact, the or each elek troopically active element depending on the applied voltage conditions at least in areas with at least two switching states has different refractive indices, and that the or each electro-optically active element and assigned coupling waveguide and phase shifting waveguide are arranged so that the or each electro-optically active element hits light signals in one first switching state transmitted and in a further second Switching state are reflected. With this expedient next Education are, for example, by appropriately designed waves conductor phase grating the transmission characteristic as well as over a Additional control option to set the central frequency bar.

Die Phasenschiebewellenleiter wenigstens eines Wellenleiterphasen gitters können jeweils einen elektrooptisch aktiven Abschnitt auf weisen, wobei der oder jeder elektrooptisch aktive Abschnitt mit einer Elektrodenanordnung in Kontakt steht, mit der die einzelnen elek trooptisch aktiven Abschnitte zum Einstellen ihrer optische Weglänge jeweils mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar sind.The phase shifting waveguide of at least one waveguide phase gratings can each have an electro-optically active section point, wherein the or each electro-optically active section with a Electrode arrangement is in contact with which the individual elec troopically active sections for adjusting their optical path length are each subject to an electrical voltage.

Dadurch, daß jeder Phasenschiebewellenleiter wenigstens eines Wellenleiterphasengitters jeweils einen elektrooptisch aktiven Ab schnitt aufweist, der über eine Elektrodenanordnung bei Beaufschla gen mit verschiedenen elektrischen Spannungen in seiner optischen Weglänge einstellbar ist, läßt sich die Phasenschiebecharakteristik des betreffenden Wellenleiterphasengitters beispielsweise zum Verändern der Zentralfrequenz oder zur Kompensation von Phasen fehlern gezielt gesteuert modifizieren.The fact that each phase shift waveguide at least one Waveguide phase grating each an electro-optically active Ab has cut, the electrode arrangement at Beaufschla with different electrical voltages in its optical Path length is adjustable, the phase shift characteristic of the waveguide phase grating in question, for example Changing the central frequency or to compensate for phases Modify errors in a controlled manner.

Vorzugsweise sind elektrooptisch aktive Elemente sowie elektro optisch aktive Abschnitte als Flüssigkristallschicht ausgebildet. Zum Erreichen besonders schneller Schaltzeiten im Nanosekundenbereich ist vorgesehen, die besonders schnell zu schaltenden elektrooptisch aktiven Elemente beziehungsweise elektrooptisch aktiven Abschnitte als InP-, GaAs- oder LiNbO₃-Schichten auszuführen.Electro-optically active elements and electro-optically active sections are preferably designed as a liquid crystal layer. In order to achieve particularly fast switching times in the nanosecond range, provision is made for the electro-optically active elements or electro-optically active sections to be switched particularly quickly as InP, GaAs or LiNbO ₃ layers.

In Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind zwei Freistrahlbereiche vorgesehen, zwischen denen zwei Wellenleiter phasengitter angeordnet sind. Dadurch sind bei entsprechender Ausgestaltung insbesondere der Wellenleiterphasengitter beispiels weise Lichtsignale mit verschiedenen Frequenzkomponenten in verhältnismäßig weit auseinanderliegenden Spektralbereichen wie dem 1,3-Mikrometer-Band und dem 1,5-Mikrometer-Band im nahen infraroten Spektralbereich einspeisbar.In embodiments of devices according to the invention there are two Open beam areas are provided, between which two waveguides phase grating are arranged. This means that at the appropriate Design in particular the waveguide phase grating for example as light signals with different frequency components in relatively far apart spectral ranges like the 1.3 micron band and the 1.5 micron band in the near Infrared spectral range can be fed.

Bei anderen Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind zwei Freistrahlbereiche vorgesehen, zwischen denen lediglich ein Wellenleiterphasengitter angeordnet ist. Bei diesbezüglichen Weiter bildungen von erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist wenigstens einer der Freistrahlbereiche durch ein elektrooptisch aktives Element abge schlossen und der andere Freistrahlbereich durch einen Reflektor begrenzt. Bei diesbezüglichen Abwandlungen von erfindungsge mäßen Vorrichtungen sind beide Freistrahlbereiche durch ein elektrooptisch aktives Element abgeschlossen. Bei diesen Aus gestaltungen ist ein besonders kompakter Aufbau erzielt.In other configurations of devices according to the invention there are two free jet areas, between which only one Waveguide phase grating is arranged. In this regard, continue Formations of devices according to the invention is at least one the free jet areas by an electro-optically active element closed and the other free beam area by a reflector limited. In this regard, modifications of fiction According to the devices, both free jet areas are separated by one electro-optically active element completed. With these out a particularly compact design is achieved.

Zum bereichsweisen Steuern des oder jedes elektrooptisch aktiven Elementes beziehungsweise der elektrooptisch aktiven Abschnitte ist die Elektrodenanordnung mit einer einzeln ansteuerbare Segmente aufweisenden Leiterschicht ausgestattet. Dadurch sind die Steuerungsmöglichkeiten von Kenngrößen besonders groß. For area-wise control of the or each electro-optically active Element or the electro-optically active sections the electrode arrangement with an individually controllable segments having conductor layer. That’s why Control options for parameters are particularly large.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Bezug auf die Figuren der Zeichnung. Es zeigen:Further expedient configurations and advantages of the invention are the subject of the subclaims and the following Description of embodiments of the invention with reference to the figures of the drawing. Show it:

Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht einen Wellenleiterchip mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, der in einem Ge häuse untergebracht ist und an dem Peripheriekomponen ten angeschlossen sind,A waveguide chip with an inventive device which is accommodated in a housing and Ge th at the Peripheriekomponen are connected FIG. 1 in a perspective view;

Fig. 2 in einer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung mit zwei jeweils über ein elek trooptisch aktives Element verfügenden Freistrahlbereichen und mit zwei unterschiedliche optische Eigenschaften aufweisenden Wellenleiterphasengittern, Fig. 2 is a plan view an embodiment of a device in accordance with two OF INVENTION dung each having an elec trooptisch active element operative free-jet areas and with two different optical properties waveguide phase gratings,

Fig. 3 in einem graphischen Schaubild eine Transmissionskenn linie eines der Wellenleiterphasengitter gemäß Fig. 2, Fig. 3 in a graphic diagram of a transmission characteristic of the waveguide phase grating according to Fig. 2,

Fig. 4 in einem graphischen Schaubild eine Transmissionskenn linie des anderen Wellenleiterphasengitters gemäß Fig. 2, Fig. 4 in a graphical diagram of a transmission characteristic of another waveguide phase grating line in FIG. 2,

Fig. 5 in einer Draufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei jeweils über ein elektrooptisch aktives Element verfügenden Freistrahl bereichen und mit zwei gleiche optische Eigenschaften aufweisenden Wellenleiterphasengittern, Fig. 5 is a plan view a further embodiment of portions of a device according to the invention with two respectively disposing of an electro-optically active element free jet and having with two identical optical properties waveguide phase gratings,

Fig. 6 in einer graphischen Darstellung die Verteilung von Fre quenzkomponenten nach Durchlauf durch eines der Wellenleiterphasengitter gemäß Fig. 5, Fig. 6 is a graph showing the distribution of Fre quenzkomponenten after passing through one of the waveguides phase grating of FIG. 5,

Fig. 7 in einer graphischen Darstellung die Verteilung der Fre quenzkomponenten nach Durchlauf durch das andere Wellenleiterphasengitter gemäß Fig. 5, Fig. 7 is a graph showing the distribution of Fre quenzkomponenten after passing through the other waveguide phase grating of FIG. 5,

Fig. 8 in einer Draufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Freistrahl bereichen, von denen einer mit einem bereichsweise an steuerbaren elektrooptisch aktiven Element ausgestattet ist, Fig. In a plan view a further embodiment of areas 8 of a device according to the invention having two free jet, one of which is partially provided with a controllable to electro-optically active element,

Fig. 9 in einer Draufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Freistrahl bereichen, wobei ein eingangsseitiger Freistrahlbereich durch ein bereichsweise ansteuerbares elektrooptisch aktives Element und der andere ausgangsseitige Freistrahl bereich durch einen Reflektor abgeschlossen ist, Fig. 9 in a plan view a further embodiment of portions of a device of the invention having two free jet, wherein an input-side free-jet region controllable electro-optically active element and the other output-side free beam section terminated by a reflector by a region-wise,

Fig. 10 in einer Draufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Freistrahlberei chen, wobei ein eingangsseitiger Freistrahlbereich durch einen Reflektor und der andere ausgangsseitige Freistrahl bereich durch ein bereichsweise ansteuerbares elektro optisch aktives Element abgeschlossen ist, Fig. In a plan view a further embodiment of chen 10 of a device according to the invention having two free jet preparation, wherein an input-side free-jet region by a reflector and the other output-side free jet controllable is finished electro-optically active element regions by a region-wise,

Fig. 11 in einer graphischen Darstellung einen ortsabhängigen Verlauf der Phasenänderung von auf das elektrooptisch aktive Element gemäß Fig. 11 auftreffenden Lichtsignalen zum Ändern der Phasenfront und damit der Zentral frequenz der Vorrichtung gemäß Fig. 10, Fig. 11 is a graph showing a location-dependent profile of the phase change of the electro-optically active element according to FIG. 11 incident light signals to change the phase front, and thus the central frequency of the device according to Fig. 10,

Fig. 12 in einer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel einer Vorrich tung mit zwei zwischen zwei Freistrahlbereichen angeord neten Wellenleiterphasengittern, wobei Phasenschiebe wellenleiter jedes Wellenleiterphasengitters von einer elektrooptisch aktiven Schicht gleicher geometrischer Dicke gequert sind und Fig. 12 is a plan view of an embodiment of a device with two between two free beam regions angeord Neten waveguide phase grating, phase shift waveguide each waveguide phase grating are crossed by an electro-optically active layer of the same geometric thickness and

Fig. 13 in einer Draufsicht eine Weiterbildung des Ausführungs beispieles gemäß Fig. 12, bei dem jeder Freistrahlbereich mit einem bereichsweise ansteuerbaren elektrooptisch aktiven Element ausgestattet ist. FIG. 13 is a top view of a further development of the exemplary embodiment according to FIG. 12, in which each free radiation area is equipped with an electro-optically active element which can be controlled in some areas.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Wellenleiterchip 1, der mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Trennen und Überlagern von unterschiedliche Frequenzkomponenten aufweisen den Lichtsignalen, das heißt als sogenannter Frequenzdemultiplexer beziehungsweise Frequenzmultiplexer, aufgebaut ist. Der Wellen leiterchip 1 ist auf einem Chipträger 2 aufgebracht, der mit einer über eine Kühlanschlußbuchse 3 ansteuerbaren, thermoelektrischen Kühleinheit in Verbindung steht. Der Wellenleiterchip 1 ist optisch mit Faserbündelkopplern 4 gekoppelt, die an endseitig in Fasertüllen 5 verlaufenden Faserbündeln 6 angeschlossen sind. Über die Faser bündel 6 sind dem Wellenleiterchip 1 Lichtsignale vorzugsweise im infraroten Spektralbereich mit mehreren unterschiedlichen Frequenz komponenten im Bereich von beispielsweise 1,3 Mikrometer und 1,5 Mikrometer einkoppelbar beziehungsweise aus dem Wellenleiterchip 1 auskoppelbar. Weiterhin ist ein Gehäuse 7 vorgesehen, das den Wellenleiterchip 1, die Faserbündelkoppler 4 sowie die Kühleinheit aufnimmt und an dem die Kühlanschlußbuchse 3 sowie die Faser tüllen 5 angebracht sind. Fig. 1 shows a perspective view of a waveguide chip 1 according to the invention with a device for separating and superimposing of different frequency components having the light signals, which means is constructed as a so-called frequency demultiplexer or frequency multiplexer. The wave guide chip 1 is applied to a chip carrier 2 , which is connected to a controllable via a cooling connection socket 3 , thermoelectric cooling unit. The waveguide chip 1 is optically coupled to fiber bundle couplers 4 , which are connected to fiber bundles 6 running at the end in fiber grommets 5 . About the fiber bundle 6 , the waveguide chip 1 light signals preferably in the infrared spectral range with several different frequency components in the range of, for example, 1.3 microns and 1.5 microns can be coupled in or out of the waveguide chip 1 . Furthermore, a housing 7 is provided, which receives the waveguide chip 1 , the fiber bundle coupler 4 and the cooling unit and to which the cooling connection socket 3 and the fiber spouts 5 are attached.

Fig. 2 zeigt in einer Draufsicht einen an Schaltmasse gelegten Wellen leiterchip 1, in den ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eingebracht ist. Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 verfügt über sich von einer Einkoppelseite 8 zu einem Einkoppelfreistrahlbereich 9 mit wenigstens zweidimensional freier Strahlausbreitung erstreckende Einkoppelwellenleiter 10 einer ersten Einkoppelwellenleitergruppe 11 und Einkoppelwellenleiter 12 einer zweiten Einkoppelwellenleiter gruppe 13. Den Einkoppelwellenleitern 10, 12 gegenüberliegend er strecken sich von dem Einkoppelfreistrahlbereich 9 Phasenschiebe wellenleiter 14 eines hochauflösenden Feinwellenleiterphasengitters 15 und Phasenschiebewellenleiter 16 eines Grobwellenleiterphasen gitters 17 mit einer gegenüber dem Feinwellenleiterphasengitter 15 geringeren Auflösung zu einem Auskoppelfreistrahlbereich 18 mit wenigstens zweidimensional freier Strahlausbreitung. Fig. 2 shows a plan view of a wave guide chip 1 placed on switching ground, in which an embodiment of a device according to the invention is introduced. The device according to FIG. 2 has coupling-in waveguides 10 of a first coupling-in waveguide group 11 and coupling-in waveguides 12 of a second coupling-in waveguide group 13, which extend from a coupling-in side 8 to a coupling-in free beam region 9 with at least two-dimensional free beam propagation. The coupling-in waveguides 10 , 12 opposite it extend from the coupling-in free-beam region 9 phase shifting waveguide 14 of a high-resolution fine-waveguide phase grating 15 and phase-shifting waveguide 16 of a coarse-waveguide phase grating 17 with a lower resolution than the fine-waveguide phase grating 15 to a coupling-out free radiation range 18 with at least two dimensions.

Die Phasenschiebewellenleiter 14, 16 des Feinwellenleiterphasen gitters 15 beziehungsweise des Grobwellenleiterphasengitters 17 sind in an sich bekannter Weise paarweise um eine optische Länge verschieden lang, zweckmäßigerweise in der optischen Länge um ein vorbestimmtes Vielfaches der Zentralwellenlänge gestuft ausgebildet, so daß das Feinwellenleiterphasengitter 15 be ziehungsweise das Grobwellenleiterphasengitter 17 diffraktive Eigenschaften mit einer vorbestimmten Wellenlängendispersion aufweisen. Die geringere Auflösung des Grobwellenleiterphasen gitters 17 gegenüber dem Feinwellenleiterphasengitter 15 liegt beispielsweise in einer geringeren Anzahl von zugehörigen Phasen schiebewellenleitern 16 begründet.The phase shifting waveguide 14 , 16 of the fine waveguide phase grating 15 or of the coarse waveguide phase grating 17 are formed in pairs in a manner known per se by an optical length of different lengths, expediently stepped in the optical length by a predetermined multiple of the central wavelength, so that the fine waveguide phase grating 15 or the coarse waveguide phase grating 17 have diffractive properties with a predetermined wavelength dispersion. The lower resolution of the coarse waveguide phase grating 17 compared to the fine waveguide phase grating 15 is due, for example, to a smaller number of associated phase shifting waveguides 16 .

Von dem Auskoppelfreistrahlbereich 18 erstrecken sich den Phasenschiebewellenleitern 14, 16 gegenüberliegend Auskoppel wellenleiter 19 einer ersten Auskoppelwellenleitergruppe 20 und Auskoppelwellenleiter 21 einer zweiten Auskoppelwellenleiter gruppe 22 in Richtung einer Auskoppelseite 23.From the outcoupling free beam area 18 , the phase shifting waveguides 14 , 16 extend opposite outcoupling waveguides 19 of a first outcoupling waveguide group 20 and outcoupling waveguides 21 of a second outcoupling waveguide group 22 in the direction of an outcoupling side 23 .

In den Wellenleiterchip 1 gemäß Fig. 1 ist eine grubenartige Ausnehmung 24 eingebracht, die den Einkoppelfreistrahlbereich 9 und den Auskoppelfreistrahlbereich 18 quert, wobei die Einkoppel wellenleiter 10 der ersten Einkoppelwellenleitergruppe 11, die Phasenschiebewellenleiter 14 des Feinwellenleiterphasengitters 15 sowie die Auskoppelwellenleiter 19 der ersten Auskoppelwellen leitergruppe 20 auf der einen Seite der Ausnehmung 24 und die Einkoppelwellenleiter 12 der zweiten Einkoppelwellenleitergruppe 13, die Phasenschiebewellenleiter 16 des Grobwellenleiterphasen gitters 17 sowie die Auskoppelwellenleiter 21 der zweiten Aus koppelwellenleitergruppe 22 auf der anderen Seite der Aus nehmung 24 angeordnet sind. Die Ausnehmung 24 ist mit einem Flüssigkristall 25 gefüllt und mit einem Deckglas 26 bedeckt.In the waveguide chip 1 of FIG. 1 is inserted into a pit-like recess 24, which crosses the Einkoppelfreistrahlbereich 9 and the Auskoppelfreistrahlbereich 18, wherein the infeed waveguide 10 of the first Einkoppelwellenleitergruppe 11, the phase shift waveguide conductor group 14 of fine-waveguide phase grating 15 and the Auskoppelwellenleiter 19 of the first Auskoppelwellen 20 on one side of the recess 24 and the coupling waveguide 12 of the second coupling waveguide group 13 , the phase shifting waveguide 16 of the coarse waveguide phase grating 17 and the coupling waveguide 21 of the second coupling waveguide group 22 are arranged on the other side of the recess 24 . The recess 24 is filled with a liquid crystal 25 and covered with a cover glass 26 .

Im Bereich des Einkoppelfreistrahlbereiches 9 ist an einer Wan dung der Ausnehmung 24 eine transparente, elektrisch leitende Leiterschicht 27 aufgebracht, die über eine Eingangsschaltleitung 28 und einen Eingangsschalter 29 an einen Eingangssteueran schluß 30 angeschlossen ist. Im Bereich des Auskoppelfreistrahl bereiches 18 ist eine Wandung der Ausnehmung 24 ebenfalls mit einer transparenten, elektrisch leitenden Leiterschicht 31 bedeckt, die über eine Ausgangsschaltleitung 32 sowie einen Ausgangs schalter 33 an einem Ausgangssteueranschluß 34 gelegt ist. Die Leiterschichten 27, 31 sind beispielsweise als aufgedampfte metallische Schichten aus beispielsweise Chrom oder Gold oder als sogenannte ITO-Schichten ausgeführt.In the area of the coupling-in free radiation area 9 , a transparent, electrically conductive conductor layer 27 is applied to a wall of the recess 24 , which is connected to an input control circuit 30 via an input switching line 28 and an input switch 29 . In the area of the coupling-out free radiation area 18 , a wall of the recess 24 is also covered with a transparent, electrically conductive conductor layer 31 , which is connected to an output control terminal 34 via an output switching line 32 and an output switch 33 . The conductor layers 27 , 31 are designed, for example, as vapor-deposited metallic layers made of, for example, chromium or gold or as so-called ITO layers.

Der Eingangssteueranschluß 30 sowie der Ausgangssteueran schluß 34 sind an in Fig. 2 nicht dargestellte Spannungsquellen angeschlossen. Bei geöffnetem Eingangsschalter 29 beziehungs weise Ausgangsschalter 33 liegen die eine Elektrodenanordnung bildenden, elektrisch von dem Wellenleiterchip 1 isolierten Leiter schichten 27, 31 auf einem Nullpotential, wobei die an die Leiter schichten 27, 31 angrenzenden Flüssigkristallschichten 35, 36 als elektrooptisch aktive Elemente in dem Eingangsfreistrahlbereich 9 beziehungsweise dem Ausgangsfreistrahlbereich 18 in einem beispielsweise für einfallende Lichtsignale transmittiven ersten Schaltzustand sind und dabei einen den Brechungsindex des Eingangsfreistrahlbereiches 9 beziehungsweise des Ausgangs freistrahlbereiches 18 angepaßten Brechungsindex aufweisen. Bei Schließen des Eingangsschalters 29 beziehungsweise des Aus gangsschalters 33 liegen die Leiterschichten 27, 31 auf einem von den jeweils angelegten Spannungen abhängigen Potential, das die Flüssigkristallschichten 35, 36 in einen zweiten Schaltzustand mit einem von dem Brechungsindex des Einkoppelfreistrahlbereiches 9 beziehungsweise des Auskoppelfreistrahlbereiches 18 verschiede nen Brechungsindex überführt. Der Brechungsindexsprung in dem zweiten Schaltzustand ist dabei so eingerichtet, daß auf die Flüssigkristallschichten 35, 36 auftreffende Lichtsignale aus den Einkoppelwellenleitern 10, 12 beziehungsweise den Phasen schiebewellenleitern 14, 16 reflektiert werden. The input control connection 30 and the output control connection 34 are connected to voltage sources, not shown in FIG. 2. When the input switch 29 or output switch 33 is open, the conductor layers 27 , 31 which form an electrode arrangement and are electrically insulated from the waveguide chip 1 are at a zero potential, the liquid crystal layers 35 , 36 adjoining the conductor layers 27 , 31 being electro-optically active elements in the input free radiation area 9 or the output free beam area 18 are in a first switching state, which is, for example, transmissive for incident light signals and in this case have a refractive index adapted to the refractive index of the input free beam area 9 or of the output free beam area 18 . When the input switch 29 or the output switch 33 is closed, the conductor layers 27 , 31 are at a potential which is dependent on the voltages applied in each case and which causes the liquid crystal layers 35 , 36 to switch to a second switching state with a refractive index of the coupling-in free radiation area 9 or the coupling-out free radiation area 18 Refractive index transferred. The refractive index jump in the second switching state is set up such that light signals incident on the liquid crystal layers 35 , 36 are reflected from the coupling-in waveguides 10 , 12 or the phase shifting waveguides 14 , 16 .

Somit sind in Abhängigkeit der Stellung des Eingangsschalters 29 in die Einkoppelwellenleiter 10 der ersten Einkoppelwellenleitergruppe 11 eingekoppelte Lichtsignale entweder in die Phasenschiebewellen leiter 14 des Feinwellenleiterphasengitters 15 reflektierbar oder in die Phasenschiebewellenleiter 16 des Grobwellenleiterphasengitters 17 transmittierbar. Entsprechend sind in die Einkoppelwellenleiter 12 der zweiten Einkoppelwellenleitergruppe 13 eingespeiste Lichtsignale entweder den Phasenschiebewellenleitern 14 des Feinwellenleiter phasengitters 15 oder den Phasenschiebewellenleitern 16 des Grob wellenleiterphasengitters 17 einspeisbar. In entsprechender Weise sind in Abhängigkeit der Stellung des Ausgangsschalters 33 von dem Feinwellenleiterphasengitter 15 beziehungsweise dem Grobwellen leiterphasengitter 17 dem Auskoppelfreistrahlbereich 18 eingespeiste Lichtsignale entweder den Auskoppelwellenleitern 19 der ersten Aus koppelwellenleitergruppe 20 oder den Auskoppelwellenleitern 21 der zweiten Auskoppelwellenleitergruppe 22 zuführbar.Thus, depending on the position of the input switch 29, light signals coupled into the coupling waveguide 10 of the first coupling waveguide group 11 are either reflective into the phase shifting waveguide 14 of the fine waveguide phase grating 15 or can be transmitted into the phase shifting waveguide 16 of the coarse waveguide phase grating 17 . Correspondingly, light signals fed into the coupling waveguide 12 of the second coupling waveguide group 13 can either be the phase shifting waveguides 14 of the fine waveguide phase grating 15 or the phase shifting waveguides 16 of the coarse waveguide phase grating 17 . Correspondingly, depending on the position of the output switch 33 from the fine waveguide phase grating 15 or the coarse waveguide phase grating 17, the outcoupling free radiation area 18 , light signals fed in either the outcoupling waveguides 19 of the first outcoupling waveguide group 20 or the outcoupling waveguides 21 of the second outcoupling waveguide group 22 can be supplied.

Somit ist durch entsprechendes Öffnen und Schließen des Eingangs schalters 29 beziehungsweise des Ausgangsschalters 33 der Weg von der Einkoppelseite 8 zugeführten Lichtsignalen auf die Auskoppel seite 23 steuerbar.Thus, by appropriately opening and closing the input switch 29 or the output switch 33, the path from the input side 8 supplied light signals to the output side 23 can be controlled.

Fig. 3 zeigt in einer grafischen Darstellung eine Transmissionskenn linie des Feinwellenleiterphasengitters 15, wobei auf der Abszisse 37 qualitativ die Frequenz und auf der Ordinate 38 in willkürlichen Ein heiten der Transmissionskoeffizient abgetragen ist. Weiterhin sind gemäß Fig. 3 mit schwarzen Balken angedeutete, den Einkoppel wellenleitern 10, 12 eingekoppelte Frequenzkomponenten 39 dar gestellt. Bei in an sich bekannter Auslegung des Feinwellenleiter phasengitters 15 ist, wie in Fig. 3 dargestellt, die zugehörige Filter kurve 40 so auf die Frequenzkomponenten 39 abgestimmt, daß jeweils eine Frequenzkomponente in einem Transmissionsmaximum der Filterkurve 40 liegt. Auf diese Weise ist bei einem Betrieb als hochauflösender Frequenzmultiplexer jedem der Auskoppelwellen leiter 19, 21 eine einzige Frequenzkomponente einspeisbar. Fig. 3 shows a graphical representation of a transmission characteristic line of the fine waveguide phase grating 15 , the frequency being qualitatively plotted on the abscissa 37 and the transmission coefficient plotted on the ordinate 38 in arbitrary units. Further, according to FIG. 3, indicated with black bars, the infeed waveguides 10, 12 coupled frequency components 39 is provided. 3 is at in per se known design of the fine optic phase grating 15, as shown in Fig., The associated filter curve 40 matched to the frequency components 39 that each have a frequency component is present in a transmission maximum of the filter curve 40. In this way, when operating as a high-resolution frequency multiplexer, each of the coupling-out waveguides 19 , 21 can be fed a single frequency component.

Fig. 4 zeigt in einer Darstellung gemäß Fig. 3 die Filterkurve 41 des Grobwellenleiterphasengitters 17. Bedingt durch die gegenüber dem Feinwellenleiterphasengitter 15 geringere Auflösung des Grobwellen leiterphasengitters 17 fallen wie in Fig. 4 dargestellt beispielsweise zwei Frequenzkomponenten 39 in den Bereich eines Transmissions maximums der Filterkurve 41. Dadurch sind bei einem Betrieb als niedriger auflösender Frequenzmultiplexer jedem Auskoppelwellen leiter 19, 21 zwei Frequenzkomponenten 39 einspeisbar. FIG. 4 shows the filter curve 41 of the coarse waveguide phase grating 17 in a representation according to FIG. 3. Due to the lower resolution of the coarse waveguide phase grating 17 compared to the fine waveguide phase grating 15 , as shown in FIG. 4, for example, two frequency components 39 fall within the range of a transmission maximum of the filter curve 41 . As a result, when operating as a low-resolution frequency multiplexer, each coupling-out waveguide 19 , 21 two frequency components 39 can be fed.

Somit sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 unter Aus führen der Funktion eines Raumschalters zwei unterschiedliche Frequenzraster auf die Auskoppelwellenleiter 19, 21 der Auskoppel wellenleitergruppen 20, 22 schaltbar.Thus, in the exemplary embodiment according to FIG. 2, from under the function of a room switch, two different frequency grids can be switched onto the output waveguide 19 , 21 of the output waveguide groups 20 , 22 .

Fig. 5 zeigt in einer Draufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, das bis auf die Ausgestaltung der Wellenleiterphasengitter entsprechend dem anhand Fig. 2 erläuterten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist. Demzufolge sind sich in Fig. 2 und Fig. 5 entsprechende Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und im nachfolgenden nicht näher erläutert. Die Vorrichtung gemäß Fig. 5 verfügt über ein durch Phasenschiebewellenleiter 42 gebildetes erstes Wellenleiterphasengitter 43 und ein durch Phasenschiebewellenleiter 44 gebildetes zweites Wellenleiterphasen gitter 45, die beidseitig der Ausnehmung 24 angeordnet sind. Die Wellenleiterphasengitter 43, 45 sind hinsichtlich der Längen und Anzahl der sie bildenden, paarweise um eine optische Länge gestuft verschieden lang ausgebildeten Phasenschiebewellenleiter 42, 44 identisch aufgebaut, allerdings ist die geometrische Anordnung der Phasenschiebewellenleiter 42 des ersten Wellenleiterphasengitters 43 im Mündungsbereich 46 in den Auskoppelfreistrahlbereich 18 gegen über der Anordnung der Phasenschiebewellenleiter 44 des zweiten Wellenleiterphasengitters 45 in deren Mündungsbereich 47 in den Auskoppelfreistrahlbereich 18 verschieden ausgestaltet. FIG. 5 shows a top view of a further exemplary embodiment of a device according to the invention which, apart from the configuration of the waveguide phase grating, is constructed in accordance with the exemplary embodiment explained with reference to FIG. 2. Accordingly, corresponding components are 5 in Fig. 2 and Fig. Provided with the same reference numerals and are not explained in greater detail below. The apparatus of FIG. 5 has a formed by phase-shift waveguides 42 first waveguide phase grating 43 and a phase shifter formed by waveguide 44 second waveguide phase grating 45 of the recess 24 are arranged on both sides. The waveguide phase gratings 43 , 45 are constructed identically in terms of the length and number of the phase shift waveguides 42 , 44 formed in pairs and of different lengths by an optical length, but the geometrical arrangement of the phase shift waveguides 42 of the first waveguide phase grating 43 is in the mouth region 46 into the outcoupling free radiation region 18 in relation to the arrangement of the phase shifting waveguides 44 of the second waveguide phase grating 45 in their mouth region 47 in the outcoupling free radiation region 18 are configured differently.

Dabei münden beispielsweise die Phasenschiebewellenleiter 44 des zweiten Wellenleiterphasengitters 45 so in den Auskoppelfreistrahl bereich 18, daß sich an den Auskoppelwellenleitern 19, 21 der beiden Auskoppelwellenleitergruppen 20, 22 eine Abfolge von Frequenz komponenten eingekoppelter Lichtsignale mit in einer Richtung zu nehmenden oder abnehmenden Frequenzen ergibt. Die Phasenschiebewellenleiter 42 des ersten Wellenleiterphasengitters 43 hingegen sind in deren Mündungsbereich 46 so angeordnet, daß sich eine andere als die durch das zweite Wellenleiterphasengitter 45 erzeugte Verteilung der Frequenzkomponenten auf die Auskoppel wellenleiter 19, 21 der Auskoppelwellenleitergruppen 20, 22 ergibt.In this case, for example, the phase shifting waveguide 44 of the second waveguide phase grating 45 opens into the outcoupling free area 18 such that a sequence of frequency components of coupled in light signals with unidirectional or decreasing frequencies results at the outcoupling waveguides 19 , 21 of the two outcoupling waveguide groups 20 , 22 . The phase shifting waveguide 42 of the first waveguide phase grating 43, on the other hand, are arranged in their mouth region 46 in such a way that a distribution of the frequency components to the outcoupling waveguide 19 , 21 of the outcoupling waveguide groups 20 , 22 that is produced by the second waveguide phase grating 45 results.

Fig. 6 zeigt zur diesbezüglichen Erläuterung in einer grafischen Dar stellung mit einer auf der Abszissen 37 abgetragenen Frequenz und auf der Ordinate 38 abgetragenen Transmittivität eine Filterkurve 48 des zweiten Wellenleiterphasengitters 45. In der Darstellung gemäß Fig. 6 unterhalb der Abszisse 37 sind mit m1 bis m8 die Lage der Auskoppelwellenleiter 19, 21 und mit f1 bis f8 die räumliche Lage der die Auskoppelwellenleiter 19, 21 beaufschlagenden, wertemäßig aufeinanderfolgenden Frequenzkomponenten dargestellt. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß bei Beaufschlagen des zweiten Wellenleiterphasen gitters 45 an der Auskoppelseite 23 die Auskoppelwellenleiter 19, 21 der ersten Auskoppelwellenleitergruppe 20 beziehungsweise der zweiten Auskoppelwellenleitergruppe 22 mit jeweils einer Frequenz komponente in einer aufeinanderfolgenden Abfolge von Frequenz werten beaufschlagt ist. FIG. 6 shows a filter curve 48 of the second waveguide phase grating 45 with a frequency plotted on the abscissa 37 and the transmittance plotted on the ordinate 38 for the purpose of explanation in this regard. In the illustration according to Fig. 6 below the abscissa 37 are connected M1 to M8, the position of the Auskoppelwellenleiter 19, with 21 f1 to f8 the spatial position of the Auskoppelwellenleiter 19, 21 shown acting, values moderately successive frequency components. From Fig. 6 it can be seen that when the second waveguide phase grating 45 is applied to the coupling-out side 23, the coupling-out waveguides 19 , 21 of the first coupling-out waveguide group 20 and the second coupling-out waveguide group 22 are each subjected to a frequency component in a successive sequence of frequency values.

Fig. 7 zeigt in einer grafischen Darstellung gemäß Fig. 6 eine Filter kurve 49 des ersten Wellenleiterphasengitters 43 des Ausführungs beispieles gemäß Fig. 5 mit der durch m1 bis m8 gekennzeichneten Lage der Auskoppelwellenleiter 19, 21 in bezug auf die Filtergruppe 49. In Abhängigkeit der Anordnung der Phasenschiebewellenleiter 42 des ersten Wellenleiterphasengitters 43 in deren Mündungsbereich 46 in den Auskoppelfreistrahlbereich 18 ergibt sich eine gegenüber der Aufteilung gemäß Fig. 6 abgeänderte Verteilung der Frequenzkompo nenten f1 bis f8 gemäß einiger in Fig. 7 unterhalb der Abszisse 37 beispielhaft dargestellter Kombinationen von Frequenzkomponenten f1 bis f8 mit einer alternierten Abfolge von Frequenzwerten. FIG. 7 shows in a graphical representation according to FIG. 6 a filter curve 49 of the first waveguide phase grating 43 of the embodiment example according to FIG. 5 with the position of the coupling-out waveguides 19 , 21 characterized by m1 to m8 in relation to the filter group 49 . Depending on the arrangement of the phase shifting waveguide 42 of the first waveguide phase grating 43 in its mouth region 46 in the outcoupling free radiation region 18 , the distribution of the frequency components f1 to f8, which is different from the division according to FIG. 6, results according to some combinations shown by way of example in FIG. 7 below the abscissa 37 of frequency components f1 to f8 with an alternate sequence of frequency values.

Somit liegen bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 in Abhängig keit der Schaltzustände der Flüssigkristallschichten 35, 36 an der Auskoppelseite 23 eine der beiden in Fig. 6 und Fig. 7 dargestellten Verteilung von Frequenzkomponenten f1 bis f8 vor.Thus are in the embodiment of FIG. 5 in Depending ness of the switching states of the liquid crystal layers 35, 36 at the coupling-out 23 a of the two in Fig. 6 and Fig. 7 shown distribution of frequency components f1 to f8 before.

Es versteht sich, daß eine verschiedene Verteilung der Frequenz komponenten ebenfalls durch eine entsprechende voneinander abweichende geometrische Ausgestaltung der Phasenschiebewellen leiter 42, 44 der Wellenleiterphasengitter 43, 45 erreichbar ist.It goes without saying that a different distribution of the frequency components can also be reached by a corresponding, mutually differing geometric configuration of the phase shifting waveguide 42 , 44 of the waveguide phase grating 43 , 45 .

Fig. 8 zeigt in einer Draufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, das bei einer Ausführung auf einen Wellenleiterchip 1 in der Anordnung von Einkoppelwellenleitern 10, 12 in Einkoppelwellenleitergruppen 11, 13 sowie von Auskoppelwellen leitern 19, 21 in Auskoppelwellenleitergruppen 20, 22, die in einen Einkoppelfreistrahlbereich 9 beziehungsweise einen Auskoppelfreistrahlbereich 18 münden, entsprechend den anhand Fig. 2 und Fig. 5 erläuterten Ausführungsbeispielen aufgebaut ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 sind durch Phasenschiebewellenleiter 50 ein erstes Wellenleiterphasengitter 51 und durch Phasenschiebewellenleiter 52 ein zweites Wellenleiter phasengitter 53 ausgebildet. Die Phasenschiebewellenleiter 50, 52 der Wellenleiterphasengitter 51, 53 sind entsprechend den anhand Figur Fig. 2 und Fig. 5 erläuterten Phasenschiebewellenleitern 14, 16, 42, 44 in an sich bekannter Weise paarweise um eine optische Länge gestuft verschieden lang ausgebildet, so daß die Wellenleiterphasengitter 51, 53 zweck mäßigerweise unterschiedliche diffraktive Eigenschaften auf weisen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 sind die Einkoppelwellenleiter 10 der ersten Einkoppelwellenleitergruppe 11, die Phasenschiebewellenleiter 50 des ersten Wellenleiter phasengitters 51 sowie die Auskoppelwellenleiter 19 der ersten Auskoppelwellenleitergruppe 20 auf der einen Seite und die Einkoppelwellenleiter 12 der zweiten Einkoppelwellenleitergruppe 13, die Phasenschiebewellenleiter 52 des zweiten Wellenleiter phasengitters 53 sowie die Auskoppelwellenleiter 21 der zweiten Auskoppelwellenleitergruppe 22 auf der anderen Seite einer den Einkoppelfreistrahlbereich 9 und den Auskoppelfreistrahlbereich 18 mittig querenden Längsachse des Wellenleiterchips 1 spiegel symmetrisch angeordnet. Fig. 8 shows a plan view of a further embodiment of a device according to the invention, which in an embodiment on a waveguide chip 1 in the arrangement of coupling waveguides 10 , 12 in coupling waveguide groups 11 , 13 and of coupling waveguides 19 , 21 in coupling waveguide groups 20 , 22 which in a Einkoppelfreistrahlbereich 9 and a Auskoppelfreistrahlbereich lead 18, corresponding to the reference to FIG. 2 and FIG. 5 embodiments illustrated is constructed. In the embodiment according to FIG. 8, a first arrayed waveguide grating 51 and by phase shift waveguide 52, a second waveguide phase grating 53 are formed by phase shift shaft conductor 50. The phase shifting waveguides 50 , 52 of the waveguide phase gratings 51 , 53 are formed in accordance with the phase shifting waveguides 14 , 16 , 42 , 44 explained in FIG. 2 and FIG. 5 in a manner known per se in pairs in different lengths by an optical length, so that the waveguide phase grating 51 , 53 expediently have different diffractive properties. In the exemplary embodiment according to FIG. 8, the coupling-in waveguides 10 of the first coupling-in waveguide group 11 , the phase shifting waveguides 50 of the first waveguide are phase grating 51 and the coupling-out waveguides 19 of the first coupling-out waveguide group 20 on the one side and the coupling-in waveguides 12 of the second coupling-in waveguide group 13 , the phase shifting waveguides 52 of the second The waveguide phase grating 53 and the coupling-out waveguide 21 of the second coupling-out waveguide group 22 on the other side of a longitudinal axis of the waveguide chip 1 which crosses the coupling-in free radiation area 9 and the coupling-out free beam area 18 are arranged symmetrically in a mirror-symmetrical manner.

In dem Wellenleiterchip 1 des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 8 ist eine grubenartige Ausnehmung 54 vorgesehen, die sich von der Einkoppelseite 8 den Einkoppelfreistrahlbereich 9 querend bis etwa in die Mitte des Wellenleiterchips 1 erstreckt. Die Aus nehmung 54 ist mit einem Flüssigkristall 55 gefüllt, so daß sich im Bereich des Einkoppelfreistrahlbereiches 9 eine Flüssigkristall schicht 56 als elektrooptisch aktives Element ausbildet. Weiterhin ist die Ausnehmung 54 mit einem Deckglas 57 verschlossen, um Austreten von Flüssigkristall 55 zu verhindern.In the waveguide chip 1 of the exemplary embodiment according to FIG. 8, a pit-like recess 54 is provided, which extends from the coupling-in side 8 across the coupling-in free radiation region 9 to approximately the center of the waveguide chip 1 . From the recess 54 is filled with a liquid crystal 55 , so that a liquid crystal layer 56 forms as an electro-optically active element in the area of the coupling-in free radiation region 9 . Furthermore, the recess 54 is closed with a cover glass 57 in order to prevent liquid crystal 55 from escaping.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 ist eine Elektroden anordnung vorgesehen, die über eine aus einzelnen Segmenten 58 aufgebaute Leiterschicht 59 verfügt. Jedes Segment 58 der Leiterschicht 59 ist über eine Segmentschaltleitung 60 sowie einen Segmentschalter 61 an einen Segmentsteueranschluß 62 angeschlossen. Die Segmentsteueranschlüsse 62 sind mittels einer in Fig. 8 nicht dargestellten Spannungsquelle einzeln mit Spannun gen beaufschlagbar. Bei einem geöffneten Segmentschalter 61 liegt das zugeordnete Segment 58 auf einem der am Wellenleiter chip 1 angeschlossenen Schaltmasse entsprechenden Nullpoten tial, wobei bei diesem Schaltzustand die Flüssigkristallschicht 56 entweder den gleichen Brechungsindex wie der Einkoppelfreistrahl bereich 9 oder einen gegenüber dem Brechungsindex des Ein koppelfreistrahlbereiches 9 verschiedenen Brechungsindex auf weist. Bei dem letztgenannten Fall ist der Brechungsindexsprung zwischen dem Einkoppelfreistrahlbereich 9 und entsprechenden Segmenten 58 zugeordneten Bereichen der Flüssigkristallschicht 56 so groß, daß von den Einkoppelwellenleitern 10, 12 einfallende Lichtsignale reflektiert werden.In the exemplary embodiment according to FIG. 8, an electrode arrangement is provided which has a conductor layer 59 composed of individual segments 58 . Each segment 58 of the conductor layer 59 is connected to a segment control connection 62 via a segment switching line 60 and a segment switch 61 . The segment control connections 62 can be acted upon individually with voltages by means of a voltage source (not shown in FIG. 8). When the segment switch 61 is open, the assigned segment 58 lies on a zero potential corresponding to the switching ground connected to the waveguide chip 1 , with the liquid crystal layer 56 in this switching state either having the same refractive index as the coupling-in free beam area 9 or a different refractive index than the refractive index of the coupling-in free beam area 9 having. In the latter case, the refractive index jump between the coupling-in free-beam region 9 and regions of the liquid crystal layer 56 assigned to corresponding segments 58 is so large that incident light signals are reflected by the coupling-in waveguides 10 , 12 .

Bei jeweils geschlossenen Segmentschaltern 61 liegen die zu geordneten Segmente 58 auf einem von dem Nullpotential ver schiedenen Potential, wobei in diesem Schaltzustand die Flüssig kristallschicht 56 im Bereich der mit Spannung beaufschlagten Segmente 58 komplementär zu dem Schaltzustand bei Nullpoten tial entweder bei Vorliegen eines Brechungsindexsprunges zwischen dem Einkoppelfreistrahlbereich 9 und der Flüssigkristall schicht 56 reflektiv oder bei Anpassung der Brechungsindizes des Einkoppelfreistrahlbereiches 9 und der Flüssigkristallschicht 56 transmittiv werden.When each segment switch 61 is closed, the assigned segments 58 are at a potential different from the zero potential, in this switching state the liquid crystal layer 56 in the region of the voltage-loaded segments 58 complementary to the switching state at zero potential either in the presence of a refractive index jump between the Einkoppelfreistrahlbereich 9 and the liquid crystal layer 56 reflective or adjustment of the refractive indices of the Einkoppelfreistrahlbereiches 9 and the liquid crystal layer 56 are transmissive.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 ist der Auskoppel freistrahlbereich 18 als sich homogen zwischen den Phasen schiebewellenleitern 50, 52 sowie den Auskoppelwellenleitern 19, 21 erstreckende unterbrechungsfreie Wellenleiterschicht ausgebil det.In the exemplary embodiment according to FIG. 8, the outcoupling free radiation area 18 is configured as an uninterruptible waveguide layer which extends homogeneously between the phase shifting waveguides 50 , 52 and the outcoupling waveguides 19 , 21 .

In Abhängigkeit der Schaltzustände der Flüssigkristallschicht 56 im Bereich der Segmente 58 der Leiterschicht 59 sind aus den von den Einkoppelwellenleitern 10, 12 in den Einkoppelfreistrahlbereich 9 einfallenden Lichtsignalen gewisse räumliche Anteile vor Beauf schlagen der Phasenschiebewellenleiter 50, 52 der Wellenleiter phasengitter 51, 53 ausblendbar. Bei Ausblenden von beispielsweise Randbereichen wird durch eine entsprechend räumlich begrenzte Beaufschlagung von mittig angeordneten Phasenschiebewellenleitern 50. 52 der Wellenleiterphasengitter 51, 53 die Auflösung gesteuert unter Verbreiterung der Transmissionskennlinie herabgesetzt, da die Anzahl der aktiven Phasenschiebewellenleiter 50, 52 reduziert wird. Dadurch lassen sich Auskoppelwellenleiter 19, 21 in Abhängigkeit der Ansteuerung der Segmente 58 der Leiterschicht 59 beispielsweise mit wahlweise lediglich einer oder mehreren Frequenzkomponenten der eingekoppelten Lichtsignale beaufschlagen.Depending on the switching states of the liquid crystal layer 56 in the region of the segments 58 of the conductor layer 59 , certain spatial components can be masked out before the phase shifting waveguides 50 , 52 of the waveguide phase grids 51 , 53 are struck from the light signals incident from the coupling waveguides 10 , 12 into the coupling free radiation region 9 . When, for example, edge areas are masked out, a correspondingly spatially limited exposure to centrally arranged phase shifting waveguides 50 . 52 of the waveguide phase gratings 51 , 53 the resolution is controlled in a controlled manner while broadening the transmission characteristic, since the number of active phase shifting waveguides 50 , 52 is reduced. As a result, outcoupling waveguides 19 , 21 , depending on the activation of the segments 58 of the conductor layer 59 , can be acted upon with, for example, optionally only one or more frequency components of the coupled-in light signals.

Fig. 9 zeigt in einer Draufsicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die bei Erfüllen der gleichen Schaltungsfunktion, nämlich der elektri schen Steuerung der Transmissionscharakteristik, gegenüber dem anhand Fig. 8 erläuterten Ausführungsbeispiel kompakter aufgebaut ist. Die ebenfalls auf einem Wellenleiterchip 1 aufgebaute Vorrichtung gemäß Fig. 9 verfügt über eine Anzahl von Einkoppelwellenleitern 63, die in einer Einkoppelwellenleitergruppe 64 angeordnet sind und sich von der Einkoppelseite 8 des Wellenleiterchips 1 zu einem Einkoppel freistrahlbereich 65 erstrecken. Der Einkoppelfreistrahlbereich 65 ist randseitig des Wellenleiterchips 1 angeordnet und mit einem elek trooptisch aktiven Element abgeschlossen ist, das bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 eine unmittelbar an den Einkoppelfreistrahlbereich 65 angrenzende Glasleiterschicht 66, eine Flüssigkristallschicht 67 und eine Diffraktivschicht 68 umfaßt. Die Glasleiterschicht 66 weist eine auf Schaltmasse gelegte transparente Flächenelektrode auf, die auf einer Glasplatte aufgebracht ist und mit der Flüssigkristallschicht 67 in Kontakt steht. Fig. 9 shows a plan view of a device according to the invention, which is more compact compared to the embodiment explained with reference to FIG. 8 when the same circuit function, namely the electrical control of the transmission characteristic. Which is also constructed on a waveguide chip 1 apparatus shown in FIG. 9 has a number of Einkoppelwellenleitern 63 which are arranged in a Einkoppelwellenleitergruppe 64 and extend from the coupling side 8 of the waveguide chip 1 to an infeed free jet region 65. The coupling-in free radiation region 65 is arranged on the edge side of the waveguide chip 1 and is terminated with an electro-optically active element which, in the exemplary embodiment according to FIG. 9, comprises a glass conductor layer 66 directly adjacent to the coupling-in free radiation region 65 , a liquid crystal layer 67 and a diffractive layer 68 . The glass conductor layer 66 has a transparent surface electrode placed on the switching mass, which is applied to a glass plate and is in contact with the liquid crystal layer 67 .

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 verfügt über eine Elektroden anordnung, die eine aus mehreren Segmenten 69 gebildete Leiter schicht 70 umfaßt. Jedes Segment 69 ist entsprechend dem Aus führungsbeispiel gemäß Fig. 8 über Segmentschaltleitungen 71 und Segmentschalter 72 an einen Segmentsteueranschluß 73 angeschlossen. Die auf der der Glasleiterschicht 66 gegenüber liegenden Seite der Flüssigkristallschicht 67 angeordnete Dif fraktivschicht 68 ist als sogenanntes diffraktiv optisches Element (DOE) ausgebildet, mit dem durch die Flüssigkristallschicht 68 transmittierte Lichtsignal auf mittlere Phasenschiebewellenleiter 74 eines in den Einkoppelfreistrahlbereich 65 mündenden Wellenleiter phasengitters 75 konzentrierbar sind. Die Phasenschiebewellen leiter 74 des Wellenleiterphasengitters 75 sind in an sich bekann ter Weise paarweise um eine feste optische Länge gestuft ver schieden lang ausgebildet, so daß das Wellenleiterphasengitter 75 diffraktive Eigenschaften aufweist.The embodiment of Fig. 9 has an electrode arrangement, the layer has a conductor formed of a plurality of segments 70 includes 69. Each segment 69 is connected to a segment control connection 73 via segment switching lines 71 and segment switch 72 in accordance with the exemplary embodiment according to FIG. 8. The on which the glass conductor layer 66 opposite side of the liquid crystal layer 67 disposed Dif fraktivschicht 68 is formed as a so-called diffractive optical element (DOE) are be concentrated with the light transmitted through the liquid crystal layer 68 light signal on average phase shift waveguide 74 of an opening into the Einkoppelfreistrahlbereich 65 waveguide phase grating 75 . The phase shifting wave guide 74 of the waveguide phase grating 75 are formed in a manner known per se ter in pairs by a fixed optical length of different lengths, so that the waveguide phase grating 75 has diffractive properties.

Die Phasenschiebewellenleiter 74 des Wellenleiterphasengitters 75 münden weiterhin in einen Auskoppelfreistrahlbereich 76, der ebenfalls randseitig des Wellenleiterchips 1 angeordnet ist. Der Auskoppelfreistrahlbereich 76 ist durch einen aus mehreren dielektrischen Schichten 77 aufgebauten Begrenzungsspiegel 78 als Reflektor abgeschlossen, mit dem aus dem Wellenleiterphasen gitter 75 in den Auskoppelfreistrahlbereich 76 einfallende Licht signale auf Auskoppelwellenleiter 79 einer Auskoppelwellenleiter gruppe 80 reflektierbar sind, die sich von dem Auskoppelfreistrahl bereich 76 zu der Auskoppelseite 23 des Wellenleiterchips 1 erstrecken.The phase shifting waveguides 74 of the waveguide phase grating 75 continue to open into an outcoupling free radiation region 76 , which is also arranged at the edge of the waveguide chip 1 . The Auskoppelfreistrahlbereich 76 is closed by a dielectric from a plurality of layers 77 constructed limiting mirror 78 as a reflector, with the grid from the waveguide phases 75 incident in the Auskoppelfreistrahlbereich 76 light signals on Auskoppelwellenleiter 79 a Auskoppelwellenleiter group 80 can be reflected, extending from the Auskoppelfreistrahl range 76 to extend the coupling-out side 23 of the waveguide chip 1 .

Entsprechend dem anhand Fig. 8 erläuterten Ausführungsbeispiel sind über entsprechende Ansteuerung der Segmente 69 der Leiterschicht 70 auf die Flüssigkristallschicht 67 auffallende Lichtsignale vorzugsweise randseitig zur bereichsweisen Transmit tivität ausblendbar, indem in einem Schaltzustand der Brechungs index der Flüssigkristallschicht 67 bereichsweise an den der Glasleiterschicht 66 beziehungsweise des Einkoppelfreistrahl bereiches 65 angepaßt wird, während beispielsweise mittig an geordnete Bereiche der Flüssigkristallschicht 67 in einem zweiten Schaltzustand mit einem höheren beziehungsweise niedrigeren Brechungsindex gegenüber der Glasleiterschicht 66 beziehungsweise dem Einkoppelfreistrahlbereich 65 reflektiv wirken. Dadurch läßt sich die Transmissionscharakteristik und dabei insbesondere das Auf lösungsvermögen der Vorrichtung elektrisch steuern.According to the exemplary embodiment explained with reference to FIG. 8, light signals incident on the liquid crystal layer 67 can preferably be masked out at the edges for area-wise transmissivity by correspondingly controlling the segments 69 of the conductor layer 70 by switching the refractive index of the liquid crystal layer 67 in regions to that of the glass conductor layer 66 or the Coupling-in free beam area 65 is adapted, for example, in the middle of ordered areas of the liquid crystal layer 67 in a second switching state with a higher or lower refractive index compared to the glass conductor layer 66 or the coupling-in free beam area 65 reflective. This allows the transmission characteristic and in particular the resolution of the device to be electrically controlled.

Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungs gemäßen Vorrichtung, das weitgehend wie das anhand Fig. 9 erläuter te Beispiel aufgebaut ist. In Abwandlung des anhand Fig. 9 erläuterten Ausführungsbeispiels ist bei der Vorrichtung gemäß Fig. 10 der Einkoppelfreistrahlbereich 65 mit dem Begrenzungsspiegel 78 ab geschlossen, während der Auskoppelfreistrahlbereich 76 von dem die Glasleiterschicht 66, die Flüssigkristallschicht 67 sowie die Diffraktiv schicht 68 umfassenden elektrooptisch aktiven Element begrenzt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 ist vorgesehen, die Segmentsteueranschlüsse 73 mit unterschiedlichen Spannungen zu beaufschlagen, so daß sich bei geschlossenen Segmentschaltern 72 über eine den Spannungen zugeordnete Modifizierung der Phasen front der die Auskoppelwellenleiter 79 beaufschlagenden Lichtsignale eine einstellbare Änderung der Zentralfrequenz der Vorrichtung ergibt. Fig. 10 shows a further embodiment of a device according to the Invention, which is largely constructed as the te explained with reference to FIG. 9 example. In a modification of the exemplary embodiment explained with reference to FIG. 9, in the device according to FIG. 10, the coupling-in free radiation region 65 is closed off with the delimitation mirror 78 , while the coupling-out free radiation region 76 is delimited by the electro-optically active element comprising the glass conductor layer 66 , the liquid crystal layer 67 and the diffractive layer 68 is. In the embodiment according to FIG. 10, it is provided to apply different voltages to the segment control connections 73 , so that when the segment switches 72 are closed, an adjustable change in the central frequency of the device results from a modification of the phases front of the light signals acting on the coupling-out waveguides 79 .

Fig. 11 zeigt in einer grafischen Darstellung beispielhaft in Abhängig keit der auf der Abszisse 81 abgetragenen Spannung die Phasen änderung 82 entlang der auf der Ordinaten 83 abgetragenen Position der Flüssigkristallschicht 67. Aufgrund der sich kontinuierlich ändern den Phase nach Reflexion an der Flüssigkristallschicht 67 wird die Zentralfrequenz verschoben. FIG. 11 shows a graphical representation of the phase change 82 along the position of the liquid crystal layer 67 shown on the ordinate 83 as a function of the voltage plotted on the abscissa 81 . Due to the continuously changing phase after reflection at the liquid crystal layer 67 , the central frequency is shifted.

Es versteht sich, daß zur Ansteuerung der Zentralfrequenz auch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 dahingehend abwandelbar ist, daß der Auskoppelfreistrahlbereich 18 entsprechend dem Einkoppelfrei strahlbereich 9 mit einer bereichsweise steuerbaren Flüssigkristall schicht 56 zur Generierung von Phasenänderungen sowohl in Refle xion als auch Transmission ausgestattet ist, während der Einkoppel freistrahlbereich 9 als sich zwischen den Einkoppelwellenleitern 10, 12 sowie den Phasenschiebewellenleitern 50, 52 erstreckende homo gene, unterbrechungsfreie Wellenleiterschicht ausgebildet ist.It is self-evident that the embodiment according to FIG. 8 can also be modified to control the central frequency in such a way that the coupling-out free beam area 18 is equipped with a liquid crystal layer 56 which can be controlled in certain areas in order to generate phase changes in both reflection and transmission, corresponding to the coupling-in free beam area 9 , during the coupling free-beam region 9 is formed as a homogeneous, uninterrupted waveguide layer extending between the coupling waveguides 10 , 12 and the phase shifting waveguides 50 , 52 .

In nicht dargestellten Weiterbildungen der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 8 bis Fig. 10 sind alle Freistrahlbereiche mit bereichsweise ansteuerbaren elektrooptisch aktiven Elementen ausgestattet. Dabei dient das eingangsseitig angeordnete bereichsweise ansteuerbare elektrooptisch aktive Element durch Ausblenden von Randbereichen zur Änderung der Transmissionscharakteristik entsprechenden Aus führungsbeispielen gemäß Fig. 8 und Fig. 9 und das auskoppelseitig angeordnete bereichsweise ansteuerbare elektrooptisch aktive Ele ment der Steuerung der Zentralfrequenz nach dem Ausführungs beispiel gemäß Fig. 10.In not shown further developments of the embodiments according to Figs. 8 to Fig. 10, all free-jet areas with partially controllable electro-optically active elements fitted. Here, the input side arranged regionally 8 is controllable electro-optically active element by hiding the edge areas and the change in the transmission characteristic corresponding one of exemplary embodiments shown in Fig. And Fig. 9 and arranged auskoppelseitig partially controllable electro-optically active ele ment of the control of the central frequency according to the execution example according to FIGS. 10th

Fig. 12 zeigt in einer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel einer Vor richtung, das auf einem Wellenleiterchip 1 aufgebaut ist. Die Vor richtung gemäß Fig. 12 verfügt über eine erste Koppelwellenleiter gruppe 84, deren Koppelwellenleiter 85 sich von einer ersten Koppel seite 86 des Wellenleiterchips 1 zu einem ersten Freistrahlbereich 87 erstrecken. Weiterhin ist eine zweite Koppelwellenleitergruppe 88 vorgesehen, deren Koppelwellenleiter 89 sich ebenfalls von der ersten Koppelseite 86 zu dem ersten Freistrahlbereich 87 erstrecken. Die Koppelwellenleitergruppen 84, 88 sind dabei symmetrisch zu einer Längsachse des Wellenleiterchips 1 angeordnet. Fig. 12 shows a plan view of an embodiment of an on device which is constructed on a waveguide chip 1 . The advantages according to the direction of Fig. 12 has a first coupling waveguide group 84, 85 located side by a first coupling 86 extend their coupling waveguide of the waveguide chip 1 to a first free-jet region 87. Furthermore, a second coupling waveguide group 88 is provided, the coupling waveguides 89 of which likewise extend from the first coupling side 86 to the first free radiation area 87 . The coupling waveguide groups 84 , 88 are arranged symmetrically to a longitudinal axis of the waveguide chip 1 .

In den ersten Freistrahlbereich 87 münden Phasenschiebewellenleiter 90 eines ersten Wellenleiterphasengitters 91 und Phasenschiebe wellenleiter 92 eines zweiten Wellenleiterphasengitters 93. Die Pha senschiebewellenleiter 90, 92 der Wellenleiterphasengitter 91, 93 sind in an sich bekannter Weise paarweise um eine vorzugsweise feste op tische Länge gestuft verschieden lang ausgebildet, so daß die Wellen leiterphasengitter 91, 93 zweck mäßigerweise unterschiedliche diffraktive Eigenschaften auf weisen. Die Phasenschiebewellenleiter 90, 92 der beidseitig der Längsachse des Wellenleiterschips 1 vorgesehenen Wellenleiter phasengitter 91, 93 münden weiterhin in einen zweiten Freistrahl bereich 94, von dem aus sich Koppelwellenleiter 95 einer dritten Koppelwellenleitergruppe 96 und Koppelwellenleiter 97 einer vierten Koppelwellenleitergruppe 98 zu einer zweiten Auskoppel seite 99 des Wellenleiterchips 1 erstrecken. Die dritte Koppel wellenleitergruppe 96 und vierte Koppelwellenleitergruppe 98 sind dabei beidseitig der Längsachse des Wellenleiterchips 1 an geordnet.Phase shifting waveguide 90 of a first waveguide phase grating 91 and phase shifting waveguide 92 of a second waveguide phase grating 93 open into the first free beam region 87 . The Pha senschiebewellenleiter 90 , 92 of the waveguide phase grating 91 , 93 are formed in pairs in a manner known per se by a preferably fixed optical length of different lengths, so that the waveguide phase grating 91 , 93 expediently have different diffractive properties. The phase shifting waveguides 90 , 92 of the waveguide phase grating 91 , 93 provided on both sides of the longitudinal axis of the waveguide chip 1 continue to open into a second free-beam region 94 , from which are coupling waveguides 95 of a third coupling waveguide group 96 and coupling waveguides 97 of a fourth coupling waveguide group 98 to a second coupling-out side 99 of the waveguide chip 1 extend. The third coupling waveguide group 96 and fourth coupling waveguide group 98 are arranged on both sides of the longitudinal axis of the waveguide chip 1 .

Die Phasenschiebewellenleiter 90 des ersten Wellenleiterphasen gitters 91 weisen jeweils einen elektrooptisch aktiven Abschnitt auf, der bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 jeweils durch einen Bereich einer die Phasenschiebewellenleiter 90 querenden Flüssigkristallschicht 100 gebildet ist. Die Flüssigkristallschicht 100 steht mit einer Elektrodenanordnung in Kontakt, die eine separat ansteuerbare Segmente 101 aufweisende Leiterschicht 102 umfaßt. Jedes der Segmente 101 steht über eine Segment schaltleitung 103 sowie Segmentschalter 104 mit einem Segment steueranschluß 105 in Verbindung, die jeweils mittels einer in Fig. 12 nicht dargestellten Spannungsquelle einzeln mit einer elek trischen Spannung beaufschlagbar sind.The phase shifting waveguide 90 of the first waveguide phase grating 91 each have an electro-optically active section which, in the exemplary embodiment according to FIG. 12, is each formed by a region of a liquid crystal layer 100 crossing the phase shifting waveguide 90 . The liquid crystal layer 100 is in contact with an electrode arrangement which comprises a conductor layer 102 which has separately controllable segments 101 . Each of the segments 101 is connected via a segment switching line 103 and segment switch 104 to a segment control connection 105 , each of which can be acted upon individually with an electrical voltage by means of a voltage source (not shown in FIG. 12).

In entsprechender Weise sind die Phasenschiebewellenleiter 92 des zweiten Wellenleiterphasengitters 93 von einer Flüssigkristall schicht 106 zum Ausbilden von elektrooptisch aktiven Abschnit ten gequert, die mit einer aus Segmenten 107 aufgebauten Leiter schicht 108 in Verbindung steht. Die einzelnen Segmente 107 sind über Segmentschaltleitungen 109 sowie Segmentschalter 110 an Segmentsteueranschlüsse 111 angeschlossen, die einzeln mit Spannungen aus der in Fig. 12 nicht dargestellten Spannungs quelle beaufschlagbar sind. In a corresponding manner, the phase shifting waveguide 92 of the second waveguide phase grating 93 is crossed by a liquid crystal layer 106 for forming electro-optically active sections which is connected to a conductor layer 108 composed of segments 107 . The individual segments 107 are connected via segment switching lines 109 and segment switches 110 to segment control connections 111 , which can be acted upon individually with voltages from the voltage source not shown in FIG. 12.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 weisen die Flüssig kristallschichten 100, 106 für alle Phasenschiebewellenleiter 90, 92 eines Wellenleiterphasengitters 91, 93 die gleiche geometrische Dicke auf. In Abhängigkeit der an die einzelnen Segmente 101, 107 an gelegten Spannungen ist die optische Dicke der Flüssigkristall schichten 100, 106 für die Phasenschiebewellenleiter 90, 92 jedoch wenigstens gruppenweise unterschiedlich einstellbar, so daß dadurch die relative Phasenlage von in den Wellenleiterphasengittern 91, 93 laufenden Lichtsignalen steuerbar ist. Dadurch lassen sich beispiels weise Phasenfehler der Wellenleiterphasengitter 91, 93 korrigieren oder verschiedene Zentralfrequenzen gezielt einstellen.In the exemplary embodiment according to FIG. 12, the liquid crystal layers 100 , 106 have the same geometric thickness for all phase shifting waveguides 90 , 92 of a waveguide phase grating 91 , 93 . Depending on the voltages applied to the individual segments 101 , 107 , the optical thickness of the liquid crystal layers 100 , 106 for the phase shifting waveguides 90 , 92 can, however, be set differently at least in groups, so that as a result the relative phase position of light signals running in the waveguide phase gratings 91 , 93 is controllable. This allows, for example, phase errors of the waveguide phase gratings 91 , 93 to be corrected or various central frequencies to be set in a targeted manner.

Bei einer nicht dargestellten Abwandlung des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 12 sind die Flüssigkristallschichten 100, 106 keilförmig ausgebildet, wobei sich die geometrische Dicke von den längeren Phasenschiebewellenleitern 90, 92 in Richtung der kürzeren Phasen schiebewellenleiter 90, 92 kontinuierlich verringert. Dieses nicht dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß unabhängig von an die Segmente 101, 107 angelegten Spannungen eine feste Phasenverschiebung aufgrund der variierenden optischen Dicke der Flüssigkristallschichten 100, 106 vorgegeben ist.In an unillustrated modification of the embodiment according to FIG. 12, the liquid crystal layers 100 are formed in a wedge shape 106, wherein the geometrical thickness of the longer phase-shift waveguides 90, 92 in the direction of the shorter phases shift waveguide 90 is continuously reduced 92. This exemplary embodiment, not shown, is characterized in that, regardless of the voltages applied to the segments 101 , 107 , a fixed phase shift is predetermined due to the varying optical thickness of the liquid crystal layers 100 , 106 .

Fig. 13 zeigt in einer Draufsicht eine Weiterbildung einer Vorrichtung gemäß Fig. 12 mit Merkmalen der anhand Fig. 1 bis Fig. 11 erläuter ten erfindungsgemäßen Vorrichtungen, wobei nachfolgend die bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 12 und Fig. 13 gemeinsamen Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen versehen und im weiteren nicht näher erläutert sind. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13 ist entlang der Längsachse des Wellenleiterchips 1 eine Aus nehmung 112 eingebracht, die mit einem Flüssigkristall 113 gefüllt und mit einem Deckglas 114 abgedeckt ist. In den die Freistrahl bereiche 87, 94 querenden Abschnitten der Ausnehmung 112 sind ent sprechend den anhand Fig. 2, Fig. 5 und Fig. 8 erläuterten Aus führungsbeispielen Flüssigkristallschichten 115, 116 als elek trooptisch aktive Elemente ausgebildet. Fig. 13 is a further shows in a plan view an apparatus according to Fig. 12 incorporating features of the reference to FIG. 1 to FIG. 11 erläuter ten devices of the invention, wherein below the in the embodiments according to FIG. 12 and FIG. 13 common features with the same Provide reference numerals and are not explained in more detail below. In the embodiment according to FIG. 13, a recess 112 is introduced along the longitudinal axis of the waveguide chip 1 , which is filled with a liquid crystal 113 and covered with a cover glass 114 . In the free jet 87, 94 crossing areas of the recess portions 112 are accordingly the reasons explained with reference to Fig. 2, Fig. 5 and Fig. 8 embodiments by liquid crystal layers 115, 116 formed as elec trooptisch active elements.

Eine Elektrodenanordnung des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 13 weist im Bereich des ersten Freistrahlbereiches 87 eine aus einzeln ansteuerbaren Segmenten 117 ausgebildete Leiterschicht 118 auf, die mit der im ersten Freistrahlbereich 87 ausgebildeten Flüssigkristallschicht 115 in Kontakt ist. Die Segmente 117 sind über Segmentschaltleitungen 119 sowie Segmentschalter 120 jeweils an einen Segmentsteueranschluß 121 angeschlossen. Die Segmentsteueranschlüsse 121 sind jeweils mit einer in Fig. 13 nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden und ähnlich wie bei den anhand Fig. 2, Fig. 5 und Fig. 8 erläuterten Ausführungs beispielen mit einer Spannung beaufschlagbar, bei der bei ge schlossenen Segmentschaltern 120 den zugeordneten Segmenten 117 benachbarte Bereiche der Flüssigkristallschicht 115 bei Brechungsindexanpassung an den Brechungsindex des ersten Freistrahlbereiches 87 transmittiv oder bei Vorliegen eines aus reichend großen Brechungsindexsprunges zu dem ersten Frei strahlbereich 87 reflektiv werden.An electrode arrangement of the exemplary embodiment according to FIG. 13 has in the region of the first free radiation region 87 a conductor layer 118 formed from individually controllable segments 117 , which is in contact with the liquid crystal layer 115 formed in the first free radiation region 87 . The segments 117 are each connected to a segment control connection 121 via segment switching lines 119 and segment switches 120 . The segment control terminals 121 are each connected to a in Fig. 13, not shown, voltage source, and similarly to the explained with reference to Fig. 2, Fig. 5 and Fig. 8 execution examples with a voltage can be acted upon, in the closed at ge segment switches 120 the associated segments 117 adjacent regions of the liquid crystal layer 115 become transmissive when the refractive index is matched to the refractive index of the first free radiation region 87 or if there is a sufficiently large refractive index jump to the first free radiation region 87 .

Entsprechend steht die in dem zweiten Freistrahlbereich 94 ausge bildete Flüssigkristallschicht 116 mit einer aus Segmenten 122 ausgebildeten Leiterschicht 123 in Verbindung, wobei die Seg mente 122 über Segmentschaltleitungen 124 und Segmentschal ter 125 jeweils mit einem Segmentsteueranschluß 126 in Ver bindung stehen. Die Segmentsteueranschlüsse 126 sind ent sprechend den den Segmenten 117 des ersten Freistrahlbereiches 87 zugeordneten Segmentsteueranschlüssen 121 mit einer Span nung zum Überführen von an die Segmente 122 angrenzenden Bereichen der den zweiten Freistrahlbereich 94 querenden Flüssig kristallschicht 116 in einem transmittiven Schaltzustand oder reflektiven Schaltzustand beaufschlagbar. Accordingly out in second free-jet region 94 formed liquid crystal layer 116 is a formed from segments 122 semiconductor layer 123 in connection with the Seg elements 122 via segment switching lines 124 and segment scarf ter 125 are bond in United each having a segment control terminal 126th The segment control connections 126 can accordingly be applied to the segment control connections 121 assigned to the segments 117 of the first free radiation region 87 with a voltage for transferring regions adjacent to the segments 122 of the liquid crystal layer 116 crossing the second free radiation region 94 in a transmissive switching state or reflective switching state.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13 lassen sich aufgrund der sowohl in die Freistrahlbereiche 87, 94 eingebrachten Flüssig kristallschichten 115, 116 als elektrooptisch aktive Elemente sowie die als elektrooptisch aktive Abschnitte wirkenden Bereiche der die Phasenschiebewellenleiter 90, 92 querenden Flüssigkristall schichten 100, 106 sowohl die Transmissionscharakteristik einstellen, die Zentralfrequenz verändern als auch eventuell vor handene Phasenfehler der Wellenleiterphasengitter 91, 93 aus gleichen.In the embodiment according to FIG. 13, due to the liquid crystal layers 115 , 116 introduced into the free jet areas 87 , 94 as electro-optically active elements and the areas of the liquid crystal layers 100 , 106 which cross the phase shifting waveguides 90 , 92 and act as electro-optically active sections Set the transmission characteristics, change the central frequency and, if applicable, phase errors of the waveguide phase gratings 91 , 93 from the same.

Claims

1. Device for separating different frequency components having light signals, in which

- coupling-in waveguides ( 10 , 12 ) open into a first free radiation area ( 9 ),
- A first and a second waveguide phase grating ( 15 , 17 ) each have a number of phase-shifting waveguides ( 14 , 16 ), each of which is graduated in pairs by an optical length and has different lengths, which are in each case between the first free beam area ( 9 ) and a second free beam area ( 18 ) extend, the two waveguide phase gratings ( 15 , 17 ) having a different transmission behavior for the frequency components of the light signals,
- start from the second free beam area ( 18 ) coupling waveguide ( 19 , 21 ),
- In the first free radiation area ( 9 ) an electro-optically active element ( 35 ) is arranged, which has a voltage-bare electrode arrangement ( 27 ) and, depending on the voltage applied, assumes switching states with different refractive indices and, depending on the switching state, the on the electro-optically active element ( 35 ) incident light signals reflected in the first waveguide phase grating or transmitted into the second waveguide phase grating.

2. Device for separating different frequency components having light signals according to claim 1, in which in the second free radiation area ( 18 ) an electro-optically active element ( 36 ) is arranged, which has a voltage-acting electrode arrangement ( 31 ) and depending on the applied voltage switching states with different refractive indices and, depending on the switching state, the light signals incident on the electro-optically active element ( 36 ) from the first or second waveguide phase grating ( 15 , 17 ) are transmitted or reflected into one of the output waveguides ( 20 , 22 ).

3. Device for separating different frequency components having light signals according to claim 1 or 2, in which the two waveguide phase gratings ( 15 , 17 ) have a mutually different geometric configuration of the phase shifting waveguide ( 14 , 16 ), through which the different transmission behavior is achieved becomes.

4. A device for separating different frequency components having light signals according to claim 1 or 2, in which the waveguide phase grating ( 15 , 17 ) are constructed identically in terms of the lengths and the number of phase shifting waveguides ( 14 , 16 ) forming them and in terms of the geometric arrangement of the Phase shift waveguide in the mouth area in the second free beam area ( 18 ) differ from each other so that there is a different distribution of the frequency components on the coupling waveguide ( 19 , 21 ).

5. Device for separating different frequency components having light signals, in which

Coupling waveguides ( 11 , 13 , 85 , 89 ) open into a first free beam area ( 9 , 87 ),
- A first and a second waveguide phase grating ( 51 , 53 , 91 , 93 ) each have a number of Phas senschiebewellenleiters ( 50 , 52 , 90 , 92 ) formed in pairs by an optical length of different lengths, which are each between the first Extend free jet area ( 9 ) and a second free jet area ( 18 , 94 ),
- start from the second free beam area ( 18 , 94 ) coupling-out waveguide ( 19 , 21 , 95 , 97 ),
- In the first free radiation area ( 9 , 87 ) an electro-optically active element ( 56 , 115 ) is arranged, which has an electrode arrangement with a plurality of electrode segments ( 58 , 117 ) which can be acted upon independently of one another and which are dependent on the applied voltage Take switching states with different refractive indices and thereby either transmit or reflect the incident light so that only some of the phase shifting waveguide ( 50 , 52 , 90 , 92 ) of the waveguide phase grating ( 51 , 53 , 91 , 93 ) are exposed to light.

6. A device for separating different frequency components having light signals according to claim 5, wherein the phase shift waveguide ( 90 , 92 ) of the two waveguide phase grating ( 91 , 93 ) each have an electro-optically active, voltage-sensitive section ( 100 , 106 ) the relative phase position of the light signals running in the waveguide phases ( 91 , 93 ) can be controlled.

7. The device for separating different frequency components having light signals according to claim 6, wherein the electro-optically active sections ( 100 , 106 ) of the phase shifting waveguide ( 90 , 92 ) are partial areas of the phase shifting waveguide crossing electro-optically active layer.

8. Device for separating different frequency compo nent light signals according to claim 7, wherein the electro-optically active layer is wedge-shaped, so that the geometric thickness is continuous in one direction changes.

9. Device for separating different frequency compo nenten light signals according to claim 7 or 8, of the electro-optically active layer through a liquid crystal layer is formed.

10. Device for separating different frequency components having light signals according to claim 7 or 8, in which the electro-optically active layer is formed by an InP, a GaAs or a LiNbO ₃ layer.

11. Device for separating different frequency components having light signals, in which

Coupling-in waveguides ( 63 ) open into a first free radiation area ( 65 ),
a waveguide phase grating ( 75 ) has a number of phase shifting waveguides ( 74 ), each of which has a different length and is of an optical length, and which each extend between the first free radiation area ( 65 ) and a second free radiation area ( 76 ),
- Starting from the second free beam area ( 76 ) coupling waveguide ( 79 ),
- At one of the two free jet areas ( 65 , 76 ) an electro-optically active element is arranged, which has an elec trode arrangement of a plurality of segments ( 69 ) which can be acted upon independently of one another and a diffractive layer ( 68 ), the segments ( 69 ) Depending on the applied voltage, the incident light signals transmit or reflect, and the light signals incident on the diffractive layer ( 68 ) are concentrated by it on a part of the phase shifting waveguide ( 74 ) of the waveguide phase grating ( 75 ) or on a part of the outgoing coupling waveguide ( 79 ).

12. Device for separating different frequency compo nent light signals according to one of the preceding the claims, wherein the electro-optically active element Has liquid crystal layer.

13. Device for separating different frequency components having light signals according to one of claims 1 to 10, in which the electro-optically active element has an InP, a GaAs or a LiNbO ₃ crystal layer.