DE19805834A1 - Optisches Sende-Empfangs-Bauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Sende-Empfangs- Bauelement (Transceiver) mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen, sowie ein Verfahren zur Herstellung optischer Sende-Empfangs-Bauelemente mit den im Oberbegriff des Anspruchs 21 genannten Merkmalen.

Stand der Technik

Optische Sende-Empfangs-Bauelemente sind bekannt und werden beispielsweise bei der optischen Nachrichten­ übermittlung massenhaft eingesetzt. Diese sind Teil­ nehmern zugeordnet, bei denen eine Auskopplung von für den jeweiligen Teilnehmer bestimmte optische Si­ gnale beziehungsweise Nachrichten aus einer Übertra­ gungsstrecke und/oder eine Einkopplung von, von dem jeweiligen Teilnehmer abgesandte optische Signalen beziehungsweise Nachrichten in eine Übertragungs­ strecke erfolgen soll. Um gleichzeitig Signale bezie­ hungsweise Nachrichten in mehreren Kanälen übertragen zu können, ist die Übertragung von Signalen (Nach­ richten) in einem Wellenlängenmultiplex bekannt, das heißt, gleichzeitig können optische Signale unter­ schiedlicher Wellenlängen und somit unterschiedliche Nachrichten übertragen werden. Insbesondere beim gleichzeitigen Senden und Empfangen optischer Signale ist bekannt, der Empfangsrichtung und der Senderich­ tung der optischen Signale unterschiedliche Wellen­ längen zuzuordnen, mit denen jeweils die optischen Signale übertragen werden. Um eine Trennung dieser Übertragungsrichtungen zu erreichen, ist beispiels­ weise aus N. Uchida et al., "Low-cost and high per­ formance WDM module integrated on a PLC platform for fiber to the home", Proc. ECOC'96, TuC.3.1, Seite 2.107-2.114, bekannt, den optischen Sende-Empfangs- Bauelementen dielektrische Filter zuzuordnen. Die dielektrischen Filter werden dabei auf ein Trägerma­ terial aufgebracht und in eine Nut, die quer zu dem Streifenwellenleiter gesägt wurde, eingesetzt. Eine derartige Anordnung ist kompliziert und bedarf einer aufwendigen Aufbautechnik.

Darüber hinaus sind relativ große Differenzen zwi­ schen den Wellenlängen der empfangenen beziehungswei­ se zu sendenden Signale notwendig. Eine Wellenlänge eines vom Teilnehmer empfangenen Signales beträgt beispielsweise 1,3 µm, während eine Wellenlänge eines vom Teilnehmer zu sendenden Signales beispielsweise 1,5 µm beträgt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße optische Sende-Empfangs-Bauele­ ment mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, daß eine massenhafte Herstellung der Bauelemente unabhängig von späteren Einsatzbedingun­ gen mit gleichem Layout erfolgen kann, so daß diese kostengünstig herstellbar sind. Dadurch, daß das Sende-Empfangs-Bauelement nachträglich auf wenigstens eine Wellenlänge wenigstens eines Senders und wenig­ stens eine Wellenlänge wenigstens eines Empfängers programmierbar ist, kann sehr vorteilhaft in einfa­ cher Weise eine Anpassung jedes einzelnen oder gege­ benenfalls von Gruppen von optischen Sende-Empfangs- Bauelementen an bestimmte wählbare Wellenlängeneigen­ schaften unabhängig von der Herstellung der Bauele­ mente erfolgen. Insbesondere, wenn die Sende-Emp­ fangs-Bauelemente optisch programmierbar sind, lassen sich Komponenten des Sende-Empfangs-Bauelementes der­ art gezielt manipulieren, daß dieses nur noch für bestimmte, wählbare Signale mit definierter Wellen­ länge als Mittler, insbesondere teilnehmerbezogener Mittler, zwischen Sender und Empfänger einsetzbar ist. Durch die optische Programmierbarkeit lassen sich insbesondere Wellenlängen selektiv programmie­ ren, die ein Übertragen optischer Signale in einem relativ dichten Wellenlängenmultiplex erlauben. Dies bedeutet, eine Differenz zwischen einer Wellenlänge eines empfangenen Signales und einer Wellenlänge ei­ nes zu sendenden Signales kann relativ gering, bei­ spielsweise im Nanometer-Bereich, eingestellt werden. Hierdurch lassen sich jedem Teilnehmer bestimmte Wel­ lenlängen selektiv zuordnen, wobei eine insgesamt zur Verfügung stehende Bandbreite zur Übertragung opti­ scher Signale in einem, eine Vielzahl von Teilnehmern verbindenden Übertragungsnetz optimal zum Aufbau ei­ nes dichten Wellenlängenmultiplex-Übertragungsnetzes ausgenutzt werden kann.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Layout der Lichtwellenleiter des Sende-Empfangs-Bauelementes die Anordnung von unprogrammierten Mach-Zehnder-Interferometern in nachträglich programmierbaren Bereichen ergibt, in denen bevorzugt durch die Induzierung von Bragg-Git­ terpaaren eine wellenlängenselektive Programmierung auf die wenigstens eine Empfangs-Wellenlänge und die wenigstens eine Sende-Wellenlänge erfolgt. Hierdurch lassen sich in einfacher Weise sehr exakt auf das jeweilige Bauelement abgestimmte Sende- beziehungs­ weise Empfangs-Wellenlängen einstellen, wobei die Mach-Zehnder-Interferometer durch die Induzierung der Bragg-Gitterpaare vorteilhaft als optisch program­ mierte Bandfilter im reflektiven Drop-Modus in der gewünschten Wellenlänge arbeiten. Hierdurch lassen sich sehr exakt die gewünschten Sende-Wellenlängen beziehungsweise Empfangs-Wellenlängen reflektiv aus­ koppeln.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der mit einem Empfänger gekop­ pelte Ausgang des Sende-Empfangs-Bauelementes über eine Reihenschaltung von wenigstens zwei, insbeson­ dere drei Bragg-Gitterpaare mit dem dem optischen Übertragungsnetz verbundenen Anschluß gekoppelt ist. Durch diese Reihenschaltung, das heißt nacheinander­ folgende selektive reflektive Auskopplung der Emp­ fangssignale, wird ein Unterdrücken eines unerwünsch­ ten Wellenlängen-Nebensprechens, insbesondere bei einer einen relativ hohen Sendepegel aufweisenden Sende-Wellenlänge, ermöglicht.

Darüber hinaus ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß jedem Bragg-Gitterpaar we­ nigstens eine Trimmregion, zum Ausgleich von während der Programmierung der Mach-Zehnder-Interferometer auftretender Unsymmetrien zugeordnet ist. Hierdurch lassen sich die wellenlängenselektiven Eigenschaften der Sende-Empfangs-Bauelemente sehr exakt einstellen, da eine durch auftretende Unsymmetrien hervorgerufene Rückreflexion in den Eingangswellenleiter bei der Auskoppelwellenlänge sehr stark reduziert werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispie­ len anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht eines optischen Sende-Empfangs-Bauelementes in ei­ nem Ausgangszustand;

Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht eines op­ tischen Sende-Empfangs-Bauelementes in einem programmierten Zustand;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines programmierten op­ tischen Sende-Empfangs-Bauelementes in einer ersten Ausführungsvariante und

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines programmierten op­ tischen Sende-Empfangs-Bauelementes in einer zweiten Ausführungsvariante.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist in einer schematischen Perspektivan­ sicht ein integriertes optisches Sende-Empfangs-Bau­ element (Transceiver), nachfolgend Bauelement 10 ge­ nannt, dargestellt. Das Bauelement 10 besitzt einen für integrierte optische Bauelemente bekannten Schichtaufbau. Auf ein Siliziumsubstrat 12 wird eine aus Glas bestehende Zwischenschicht 14 mit einer Brechzahl n₁₄, gefolgt von einer Lichtwellenleiter­ schicht 17 mit der Brechzahl n₁₆ aufgebracht. Die Lichtwellenleiterschicht 17 wird in einem für das spezielle Bauelement 10 festgelegten Layout struktu­ riert. Die Strukturierung der Lichtwellenleiter­ schicht 17 zur Ausbildung von Streifenwellenleitern 16 erfolgt beispielsweise mittels bekannter Belich­ tungs-, Lithographie-, Ätz- oder anderer geeigneter Verfahren. Anschließend wird eine Deckschicht 18 aus Glasmaterial mit der Brechzahl n₁₈ aufgebracht. Die Glasschichten 14 und 18 bilden Mantelschichten, die strukturierten Streifenwellenleiter 16 den Kern eines Lichtwellenleiters (nachfolgend Lichtwellenleiter 16 genannt), der elektromagnetischen Wellen, insbeson­ dere Licht führt. Dazu besitzen die Lichtwellenleiter 16 eine Brechzahl n₁₆, die höher ist als die Brech­ zahl n₁₄, n₁₈ der Mantelschichten 14 und 18. Die Brechzahldifferenz und der Querschnitt der Streifen­ wellenleiter sind so dimensioniert, daß nur der Grundmode des Streifenwellenleiters geführt wird.

Vorteilhafterweise sind die Streifenwellenleiter mit Zusatzstoffen dotiert, so daß sich eine höhere Emp­ findlichkeit für die Brechzahländerung mittels UV- Licht ergibt.

Das Bauelement 10 besitzt einen Anschluß 20, an dem ein hier angedeutetes optisches Übertragungsnetz 22, beispielsweise mittels einer Glasfaser, ankoppelbar ist. Dem Anschluß 20 ist ein Lichtwellenleiter 24 des Bauelementes 10 zugeordnet, der mit dem Übertragungs­ netz 22 koppelbar ist. Ferner besitzt das Bauelement 10 einen Eingang 26, an dem ein Sender 28 für opti­ sche Signale, beispielsweise ein Sendelaser, ankop­ pelbar ist. Dieser Sendelaser ist beispielsweise als einseitig entspiegelter Fabry-Perot-Sendelaser ausge­ bildet und mit einem Lichtwellenleiter 30 des Bauele­ mentes 10 gekoppelt.

An einem Ausgang 32 des Bauelementes 10 ist ein Emp­ fänger 34, beispielsweise eine Empfangsdiode, ange­ ordnet, die mit einem Lichtwellenleiter 36 des Bau­ elementes 10 gekoppelt ist. An einem weiteren Ausgang 38 ist ein Empfänger 40, beispielsweise eine Emp­ fangsdiode, vorgesehen, die mit einem Lichtwellenlei­ ter 42 des Bauelementes 10 gekoppelt ist. Der Sender 28 beziehungsweise die Empfänger 34 und 40 sind hier lediglich angedeutet. Diese können entweder von sepa­ raten Bauelementen gebildet sein, oder diese sind nach einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungs­ beispiel in das Bauelement 10 integriert, so daß das Bauelement 10 neben den passiven optischen Elementen, den Lichtwellenleitern 16 und nachfolgend noch zu erläuternden Filtern, gleichzeitig den Sender 28 be­ ziehungsweise die Empfänger 34 und 40 als aktive op­ tische Bauelemente enthält. Eine Ankopplung des Sen­ ders 28 beziehungsweise der Empfänger 34 und 38 an die Lichtwellenleiter 24 beziehungsweise 36 und 42 kann ohne aktive Justage, das heißt passiv erfolgen, indem die aktiven optischen Bauelemente mit einer Struktur zur Aufweitung eines Emissionsfeldes von über die Bauelemente zu übertragenden elektromagneti­ schen Wellen ausgeführt sind.

Die Bauelemente 10 lassen sich mittels bekannter Her­ stellungsverfahren in Massenfertigung mit hoher Qua­ lität erzielen. Durch den identischen Aufbau sind diese kostengünstig in hoher Stückzahl herstellbar.

Die - wie erläutert - hergestellten und entsprechend strukturierten Bauelemente 10 werden erst nachfolgend für ihren bestimmungsgemäßen Einsatz, das heißt auf bestimmte, für einen das jeweilige Bauelement zuorden­ baren Teilnehmer, festgelegte Wellenlängen λ der zu übertragenden optischen Signale programmiert. Hierzu wird jedem Bauelement 10 wenigstens eine Empfangs- Wellenlänge λ_k und wenigstens eine Sende-Wellenlänge λ_i zugeordnet. Die Wellenlängen λ_i beziehungsweise λ_k liegen in einem Wellenlängenbereich des optischen Übertragungsnetzes 22. Dieses kann beispielsweise in Baum-, Ring-, Stern- oder gemischten Strukturformen zu einem übergeordneten Netzverteiler führen, der seinerseits wiederum in ein übergeordnetes Netz ein­ gebunden sein kann. Über das optische Übertragungs­ netz 22 können optische Signale, die einer Nachrich­ ten- beziehungsweise Informationsübertragung dienen, jedem der an das optische Übertragungsnetz 22 ange­ schlossenen Teilnehmer über die Bauelemente 10 zu­ geführt werden. Über die dem konkreten Bauelement 10 aufprogrammierten Wellenlängeneigenschaften werden von diesem jedoch nur die aus der Gesamtzahl der in einem Wellenlängenmultiplex übertragenen Signale, die für den das konkrete Bauelement 10 aufweisenden Teil­ nehmer bestimmten optischen Signale selektiert. Diese Selektion erfolgt mittels der wenigstens einen vor­ gebbaren Sende-Wellenlänge λ_i beziehungsweise Emp­ fangs-Wellenlänge λ_k
In dem Bauelement 10 sind - in Fig. 1 gestrichelt dargestellt - programmierbare Wellenlängenbereiche 44 definiert. Dies bedeutet, in den Bereichen 44 ist eine nachträgliche Prägung von passiven optischen Komponenten auf wenigstens eine bestimmte, von dem Bauelement 10 empfangbare beziehungsweise sendbare Wellenlänge λ möglich. Die Programmierung der Berei­ che 44 erfolgt durch eine nachträgliche optische Be­ strahlung der Bauelemente 10 mittels UV-Licht. Be­ kanntermaßen kann durch eine UV-Belichtung des die Lichtwellenleiter 16 aufweisenden Glas- beziehungs­ weise Quarzmaterials der Schicht 18 eine selektive Beeinflussung der optischen Eigenschaften des Mate­ rials erfolgen. Insbesondere kann die Reflexionsei­ genschaft von Teilbereichen der Lichtwellenleiter 16 und/oder des Substrates der Schicht 18 beeinflußt werden, so daß diese optische Signale bestimmter Wel­ lenlänge reflektieren und für optische Signale ande­ rer Wellenlängen durchlässig sind.

Durch das vorgegebene Layout der Lichtwellenleiter 16 im Bauelement 10 kommt es zur Ausbildung sogenannter Mach-Zehnder-Interferometer, die als Grundelemente der Optik bekannt sind. Hierbei wird die Anordnung von Spiegeln und Strahlteilern definiert, so daß ein einkommendes Signal in bestimmter Weise reflektiert beziehungsweise durchgelassen wird. Es erfolgt eine Aufteilung der Signale in einen Differenzzweig und einen Probenzweig. Entsprechend der eingestellten Wellenlängeneigenschaften der Mach-Zehnder-Interfero­ meter in den Bereichen 44 bilden diese wellenlängen­ selektive Michelson-Interferometer, das heißt, diese sind teildurchlässig für ein auf das Interferometer treffendes wellenförmiges elektromagnetisches Signal. Die Signale werden in zwei Teilwellen aufgespaltet, die gegeneinander um 90° versetzt fort laufen und von zwei Spiegeln reflektiert werden, so daß sie erneut auf den Strahlteiler einfallen. Hierbei läuft ein Teil jeder Teilwelle in Richtung des einfallenden Signales zurück, so daß quasi eine Umlenkung erfolgen kann. Der prinzipielle Aufbau und die Wirkungsweise von Mach-Zehnder-Interferometer beziehungsweise Mi­ chelson-Interferometer ist allgemein bekannt, so daß im Rahmen der vorliegenden Beschreibung hierauf nicht näher eingegangen werden soll.

Die Bestimmung der speziellen Eigenschaften der Mach- Zehnder-Interferometer beziehungsweise der Michelson- Interferometer erfolgt mittels der Einlagerung von Bragg-Gittern über eine selektive UV-Licht-Bestrah­ lung des Bauelementes 10 in den Bereichen 44. Durch die Einlagerung der Bragg-Gitter erfolgt eine Beein­ flussung der optischen Eigenschaften, insbesondere der Reflexionseigenschaften des Materials der Licht­ wellenleiter 16 beziehungsweise der Schicht 18. Die einzuprogrammierenden Wellenlängen ergeben sich aus der dem jeweiligen Bauelement 10 zugeordneten wenig­ stens einen Sende-Wellenlänge λ_i beziehungsweise we­ nigstens einen Empfangs-Wellenlänge λ_k. Je nach Er­ fordernis kann eine Auslegung der programmierbaren Bereiche 44 so erfolgen, daß diese auf mehrere, un­ terschiedliche Sende-Wellenlängen λ_i beziehungsweise Empfangs-Wellenlängen λ_k ansprechen. Mittels der UV- Licht-Programmierung lassen sich kleine Wellenlängen­ differenzen, beispielsweise im Nanometer-Bereich, für unterschiedliche Bauelemente 10 programmieren. Hier­ durch wird es möglich, ein genutztes Wellenlängenband zur Übertragung optischer Signale in dem Übertra­ gungsnetz 22 sehr fein auf eine Vielzahl von Teilneh­ mer aufzusplitten, so daß sich ein hocheffektives optisches Übertragungsnetz mit dichtem Wellenlängen­ multiplex erzielen läßt.

Fig. 2 zeigt ein UV-Licht-programmiertes Bauelement 10, wobei gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert sind.

Insbesondere sind die in den Lichtwellenleitern indu­ zierten Bragg-Gitter schematisch angedeutet. Dem Ein­ gang 26 ist ein Bragg-Gitter 46 im Lichtwellenleiter 30 zugeordnet. Dieses Bragg-Gitter 46 dient der Wel­ lenlängen-Selektion des ankoppelbaren Senders 28, also der für das Bauelement 10 festgelegten wenig­ stens einen Sende-Wellenlänge λ_i. Über den Lichtwel­ lenleiter 30 wird das Signal mit der Sende-Wellen­ länge λ_i auf ein Bragg-Gitterpaar 48 geführt. Ent­ sprechend der Funktion des Mach-Zehnder-Interferome­ ters, das das Bragg-Gitterpaar 48 aufweist, wird die Sendeleistung des Senders 28 bei der Sende-Wellen­ länge λ_i reflektiv ausgekoppelt und auf ein Bragg- Gitterpaar 50 geführt. Das Bragg-Gitterpaar 50 ist so programmiert, daß dieses für optische Signale der Sende-Wellenlänge λ_i transparent ist, so daß diese Signale zum mit dem Übertragungsnetz 22 gekoppelten Anschluß 20 gelangen können. Die optischen Signale mit der Sende-Wellenlänge λ_i des Senders 28 können somit in das Übertragungsnetz 22 eingespeist werden und einem bestimmbaren weiteren Teilnehmer, in hier nicht näher zu betrachtender Weise, zugeleitet wer­ den.

Ein über das Übertragungsnetz 22, für den das Bauele­ ment 10 besitzenden Teilnehmer bestimmtes optisches Signal mit der Empfangs-Wellenlänge λ_k wird über den Lichtwellenleiter 24 dem Bragg-Gitterpaar 50 zuge­ führt und durch das Bragg-Gitterpaar 50 reflektiv ausgekoppelt. Hierdurch gelangt die Sendeleistung des optischen Signales mit der Empfangs-Wellenlänge λ_k auf den Lichtwellenleiter 52 und über diesen zu einem Bragg-Gitterpaar 54. Entsprechend der Auslegung des Bragg-Gitterpaares 54 wird die Sendeleistung des Si­ gnales mit der Empfangs-Wellenlänge λ_k wiederum re­ flektiv ausgekoppelt und gelangt auf den Lichtwellen­ leiter 56 und somit auf ein Bragg-Gitterpaar 58. Über erneute reflektive Auskopplung gelangt die Sendelei­ stung des optischen Signales mit der Empfangs-Wellen­ länge λ_k auf den Lichtwellenleiter 36 und somit über den Ausgang 32 zum Empfänger 34. Die Kaskadenanord­ nung (Reihenschaltung) der Bragg-Gitterpaare 50, 54 beziehungsweise 58 führt zu einer sauberen Ausfil­ terung des für den Teilnehmer bestimmten optischen Signales mit der Empfangs-Wellenlänge λ_k. Dieses Si­ gnal mit der Empfangs-Wellenlänge λ_k wird von dem Empfänger 34 empfangen, gewandelt und ausgewertet.

Die Sende-Wellenlänge λ_i und die Empfangs-Wellenlänge λ_k sind für das Bauelement 10 unterschiedlich, so daß diese über eine Glasfaser (Übertragungsnetz 22) bidi­ rektional übertragbar sind. Entsprechend der Anzahl der Teilnehmer, die jeweils ein Bauelement 10 aufwei­ sen und an das Übertragungsnetz 22 angeschlossen sind, kann ein Koeffizient i der Sende-Wellenlänge λ_i 1 bis n betragen und ein Koeffizient k der Empfangs- Wellenlänge λ_k (n+1) bis (2n+1) betragen (bei n Teil­ nehmern). Hierdurch ist sichergestellt, daß ein Wel­ lenlängenmultiplex-Übertragungsnetz mit gleichen Bau­ elementen 10 pro Teilnehmer realisierbar ist, wobei das Bauelement 10 jedes Teilnehmers entsprechend der ihm zugeordneten, wenigstens einen Sende-Wellenlänge λ_i beziehungsweise wenigstens einen Empfangs-Wellen­ länge λ_k selektiv programmierbar ist.

Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt das Bauelement 10 einen zweiten Ausgang 38, an dem ein weiterer Empfänger 40 ankoppelbar ist. Hierdurch wird es möglich, optische Signale mit einer zweiten Emp­ fangs-Wellenlänge λ_k zu empfangen. Diese Signale kön­ nen beispielsweise mit einer Wellenlänge λ_catv (Wellenlänge bei der beispielsweise Fernsehprogramme verbreitet werden) über das Übertragungsnetz 22 über­ tragen werden. Die Signale der Wellenlänge λ_catv wer­ den von den Bragg-Gitterpaaren 50 und 48 durchgelas­ sen, da die vorgenommene Programmierung eine reflek­ tive Auskopplung von Signalen dieser Wellenlänge aus­ schließt. Erst ein Bragg-Gitterpaar 60 ist derart programmiert, daß die Signalleistung der Signale mit der Wellenlänge λ_catv auf den Lichtwellenleiter 42 und somit auf den Ausgang 38 selektiv reflektiv aus­ gekoppelt werden.

Alle Enden der Lichtwellenleiter 16 des Bauelementes 10 an denen keine optische Leistung ein- beziehungs­ weise ausgekoppelt wird, sind jeweils durch hier an­ gedeutete Kappen 62 reflexionsfrei abgeschlossen, so daß eine Rückreflexion von von den einzelnen Bragg- Gitterpaaren durchgelassener Signale in die Übertra­ gungswege ausgeschlossen ist.

Die Enden der Lichtwellenleiter 16, die über die Kap­ pen 62 reflexionsfrei abgeschlossen sind, dienen wäh­ rend der Programmierung des Bauelementes 10 als Meß­ ausgänge zum exakten Einstellen der jeweiligen Wel­ lenlängen-Eigenschaften der Bragg-Gitter beziehungs­ weise Bragg-Gitterpaare. Um eine exakte Einstellung zu ermöglichen, ist jedem Bragg-Gitterpaar eine soge­ nannte Trimmregion 64 zugeordnet, über die Unsymme­ trien in den Mach-Zehnder-Interferometern beziehungs­ weise Michelson-Interferometern, die durch die Anle­ gung der Bragg-Gitterpaare oder bei der Herstellung erzeugt werden, ausgeglichen werden können. So ist eine sehr exakte Einstellung auf die wenigstens eine wählbare Sende-Wellenlängen λ_i beziehungsweise wenig­ stens eine Empfangs-Wellenlänge λ_k möglich. Die Trimmregionen 64 entsprechen hierbei unstrukturierten Brechzahländerungen der jeweiligen Bereiche der Lichtwellenleiter 16 durch die UV-Licht-Bestrahlung.

In Fig. 3 ist in einem Blockschaltbild die Wirkungs­ weise des Bauelementes 10 verdeutlicht, wobei die Be­ zugszeichen aus Fig. 1 beziehungsweise Fig. 2 über­ nommen wurden. Ein Signal der Sende-Wellenlänge λ_i des Senders 28 wird über das Bragg-Gitterpaar 48 re­ flektiert und durch das Bragg-Gitterpaar 50 durch­ gelassen, so daß dieses auf den Ausgang 20 und somit das Übertragungsnetz 22 gelangt. Unerwünscht an­ schwingende Wellenlängen beziehungsweise eine inhä­ rent gegebene verstärkte spontane Emission des Sen­ ders 28 können nicht auf das Übertragungsnetz 22 ge­ langen, da das Bragg-Gitterpaar 48 für diese Wellen­ längen transparent ist. Ein über das Übertragungsnetz 22 übertragenes optisches Signal mit der Empfangs- Wellenlänge λ_k wird über die Bragg-Gitterpaare 50, 54 und 58, die kaskadenförmig in Reihe geschaltet sind, auf den Empfänger 34 geleitet, wobei die Sendelei­ stung dieser Wellenlänge entsprechend reflektiv aus­ beziehungsweise weitergekoppelt wird. Durch die Rei­ henschaltung der drei Bragg-Gitterpaare 50, 54 und 58 wird erreicht, daß eine exakte Selektion der Emp­ fangs-Wellenlänge λ_k erfolgen kann, so daß insbeson­ dere ein unerwünschtes Wellenlängen-Nebensprechen, vor allem von einer relativ naheliegenden Sende-Wel­ lenlänge λ_i auf das Empfangssignal mit der Empfangs- Wellenlänge λ_k vollständig unterdrückt wird.

Gemäß des bisher erläuterten Ausführungsbeispieles ist davon ausgegangen worden, daß die Sendung opti­ scher Signale mit der Sende-Wellenlänge λ_i aus Rich­ tung des Teilnehmers in Richtung einer übergeordneten höheren Netzebene in sogenannter upstream-Richtung erfolgte. Die empfangenen optischen Signale mit der Empfangs-Wellenlänge λ_k werden demnach in sogenannter downstream-Richtung empfangen, das heißt, diese kom­ men von einer übergeordneten Netzebene.

Fig. 4 verdeutlicht in einem Blockschaltbild des Bauelementes 10 den umgekehrten Fall, das heißt, die vom Sender 28 gesendeten Signale werden in down­ stream-Richtung übertragen, das heißt, diese besitzen eine Sende-Wellenlänge λ_ke (d = downstream) und wer­ den in Richtung einer untergeordneten Netzebene ge­ sendet (Empfangs-Wellenlänge λ_k für Bauelemente 10 der untergeordneten Netzebene). Das Bauelement 10 ist somit in einer dieser Netzebene übergeordneten Netz­ ebene angeordnet. Analog werden die von dem Bauele­ ment 10 empfangenen optischen Signale mit der Emp­ fangs-Wellenlänge λ_i in upstream-Richtung empfangen und sind mit λ_iu (u = upstream) bezeichnet (Sende- Wellenlänge λ_i der Bauelemente der untergeordneten Netzebene). Aufbau und Wirkungsweise des Bauelementes 10 sind vollkommen analog zu dem bereits erläuterten Ausführungsbeispiel, so daß insofern die gleichen Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet sind. Die Sende-Wellenlänge λ_kd wird hier über das Bragg-Gitter 46 selektiert und über ein Bragg-Gitterpaar 68 re­ flektiv auf den Lichtwellenleiter 24 gekoppelt und über diesen in das Übertragungsnetz 22 gesendet. Von dem Bauelement 10 empfangene optische Signale mit der Empfangs-Wellenlänge λ_iu werden über das Bragg-Git­ terpaar 68 transparent durchgelassen und über eine Reihenschaltung von Bragg-Gitterpaaren 70, 72 und 74 auf den Empfänger 34 reflektiv gekoppelt. Durch die Reihenschaltung der Bragg-Gitterpaare 70, 72 und 74 wird ein unerwünschtes Wellenlängen-Nebensprechen durch die Sende-Wellenlänge λ_kd vermieden, da die Leistung der Signale mit der Sende-Wellenlänge λ_kd einen sehr viel höheren Pegel aufweisen als die Lei­ stung der Signale mit der Empfangs-Wellenlänge λ_iu.

Die Bragg-Gitterpaare 48, 50, 54, 58, 68, 70, 72 und 74 gemäß der Ausführungsbeispiele stellen sogenannte Drop-Band-Filter dar, die ein entsprechendes - erläu­ tertes - selektives reflektives Auskoppeln von Signa­ len bestimmter wählbarer Wellenlänge, die über die erläuterte nachträgliche Programmierung der Bauele­ mente 10 bestimmbar ist, ermöglichen.

Claims (26)

1. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement (10) (Trans­ ceiver) mit wenigstens einem optischen Eingang (26), der mit wenigstens einem optischen Sender (28) ver­ bindbar ist, wenigstens einem optischen Ausgang (32), der mit wenigstens einem optischen Empfänger (34) verbindbar ist, und wenigstens einem, mit einem opti­ schen Übertragungsnetz (22) verbindbaren Anschluß (20), wobei optische Übertragungswege innerhalb des Sende-Empfangs-Bauelementes (10) von in Glasschichten (14, 18) strukturierten Lichtwellenleitern (16) ge­ bildet sind, und wobei der wenigstens eine Sender (28) und der wenigstens eine Empfänger (34) im Wel­ lenlängenmultiplex betreibbar sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sende-Empfangs-Bauelement (10) auf wenigstens eine Sende-Wellenlänge (λ_kd) des wenig­ stens einen Senders (28) und wenigstens eine Emp­ fangs-Wellenlänge (λ_iu) des wenigstens einen Empfän­ gers (34) programmierbar ist.

2. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Sende-Wellenlänge (λ_kd) und die wenigstens eine Emp­ fangs-Wellenlänge (λ_iu) optisch mittels einer UV-Be­ lichtung programmbar sind.

3. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sende-Empfangs-Bauelement (10) in programmierba­ ren Bereichen (44) angeordnete Mach-Zehnder-Inter­ ferometer aufweist.

4. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Layout der Lichtwellenleiter (16) des Sende-Emp­ fangs-Bauelementes (10) die Anordnung von unprogram­ mierten Mach-Zehnder-Interferometern in den Bereichen (44) ergibt.

5. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (44) durch die Anordnung von Bragg-Git­ terpaaren (48, 50, 54, 58, 60, 68, 70, 72, 74) und Bragg-Gitter (46) auf die wenigstens eine Sende-Wel­ lenlänge (λ_kd) und die wenigstens eine Empfangs-Wel­ lenlänge (λ_iu) programmierbar sind.

6. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Bragg-Gitter (46) und jedem Bragg-Gitterpaar (48, 50, 54, 58, 60, 68, 70, 72, 74) wenigstens eine Trimmregion (64) zum Ausgleich von während der Pro­ grammierung der Bereiche (44) auftretender Unsymme­ trien in den Mach-Zehnder-Interferometern zugeordnet ist.

7. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die programmierten Mach-Zehnder-Interferometer in den Bereichen (44) wellenlängenselektiven Michelson-In­ terferometern mit einer drop-Bandfilter-Struktur ent­ sprechen.

8. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einem mit dem Eingang (26) verbundener Lichtwellen­ leiter (30) mit dem Bragg-Gitter (46) zur Wellenlän­ genselektion der wenigstens einen Sende-Wellenlänge (λ_i) versehen ist.

9. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (20) zur Einkopplung des optischen Über­ tragungsnetzes (22) mit einem Lichtwellenleiter (24) verbunden ist, der über ein Empfangs-Bragg-Gitterpaar (50) geführt ist.

10. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der Sende-Wellenlänge (λ_kd) über ein Sende-Bragg-Gitterpaar (48, 68) auf den Lichtwellen­ leiter (24) koppelbar sind, wobei das Empfangs-Bragg- Gitterpaar (50) für die Sende-Wellenlänge (λ_kd) transparent ist.

11. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (32) über eine Reihenschaltung von wenigstens zwei, insbesondere drei Empfangs-Bragg- Gitterpaare (50, 54, 58) mit dem Anschluß (20) gekop­ pelt ist.

12. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sende-Empfangs-Bauelement (10) einen zweiten op­ tischen Ausgang (38) aufweist, der mit einem weiteren optischen Empfänger (40) koppelbar ist.

13. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (38) über ein Empfangs-Bragg-Gitterpaar (60) und das Sende- Bragg-Gitterpaar (48) und das dem Ausgang (32) zuge­ ordnete Empfangs-Bragg-Gitterpaar (50) mit dem An­ schluß (20) verbunden ist.

14. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Sende-Bragg-Git­ terpaar (48, 68) für eine Empfangs-Wellenlänge (λ_k, λ_catv) des Empfängers (40) transparent ist.

15. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Enden von Lichtwellenleitern (16), an denen keine optischen Leistungen eingekoppelt beziehungs­ weise ausgekoppelt werden, reflexionsfrei ausgeführt sind.

16. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Übertragung der optischen Signale mit der Sende-Wellenlänge (λ_i) in Richtung einer übergeordne­ ten Netzebene erfolgt.

17. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Übertragung der optischen Signale mit der Empfangs-Wellenlänge (λ_k) aus einer übergeordneten Netzebene erfolgt.

18. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Übertra­ gung der optischen Signale mit einer Sende-Wellen­ länge (λ_kd) in Richtung einer untergeordneten Netz­ ebene erfolgt.

19. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach Anspruch 1 bis 15 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Übertragung der optischen Signale mit einer Empfangs- Wellenlänge (λ_iu) aus einer untergeordneten Netzebene erfolgt.

20. Optisches Sende-Empfangs-Bauelement nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Sende- Bragg-Gitterpaar (68) gleichzeitig ein erstes Emp­ fangs-Bragg-Gitterpaar (68) ist.

21. Verfahren zur Herstellung eines Sende-Empfangs- Bauelementes (10) (Transceiver) mit wenigstens einem optischen Eingang (26), der mit wenigstens einem op­ tischen Sender (28) verbindbar ist, wenigstens einem optischen Ausgang (32), der mit wenigstens einem op­ tischen Empfänger (34) verbindbar ist, und wenigstens einem, mit einem optischen Übertragungsnetz (22) ver­ bindbaren Anschluß (20), wobei optische Übertragungs­ wege innerhalb des Sende-Empfangs-Bauelementes von in Glasschichten (14, 18) strukturierten Lichtwellenlei­ tern (16) gebildet sind, und wobei der wenigstens eine Sender (28) und der wenigstens eine Empfänger (34) im Wellenlängenmultiplex betreibbar sind, da­ durch gekennzeichnet, daß das Sende-Empfangs-Bauele­ ment (10) nachträglich nach erfolgter Herstellung auf wenigstens eine Sende-Wellenlänge (λ_i, λ_kd) und we­ nigstens eine Empfangs-Wellenlänge (λ_k, λ_catv, λ_iu) programmiert wird.

22. Verfahren zur Herstellung eines Sende-Empfangs- Bauelementes, dadurch gekennzeichnet, daß das Sende- Empfangs-Bauelement (10) optisch durch eine UV-Licht- Bestrahlung von strukturierten Mach-Zehnder-Inter­ ferometern programmiert wird.

23. Verfahren zur Herstellung eines Sende-Empfangs- Bauelementes, dadurch gekennzeichnet, daß in die Mach-Zehnder-Interferometer Bragg-Gitter und Bragg- Gitterpaare induziert werden, die ein wellenlängen­ selektives Verhalten des Sende-Empfangs-Bauelementes bestimmen.

24. Verfahren zur Herstellung eines Sende-Empfangs- Bauelementes, dadurch gekennzeichnet, daß die zu pro­ grammierenden Mach-Zehnder-Interferometer durch defi­ nierte Strukturierung von Lichtwellenleitern in einer elektromagnetische Wellen leitenden Schicht des Sende-Empfangs-Bauelementes angelegt werden.

25. Verfahren zur Herstellung eines Sende-Empfangs- Bauelementes, dadurch gekennzeichnet, daß während der Induzierung der Bragg-Gitterpaare in den Mach-Zehn­ der-Interferometer später nicht für die Einkopplung oder Auskopplung optischer Leistungen genutzte Enden der Lichtwellenleiter als Meßausgänge zur Überprüfung der Programmierung dienen.

26. Verfahren zur Herstellung eines Sende-Empfangs- Bauelementes nach Anspruch 25, dadurch gekennzeich­ net, daß die Enden nach erfolgter Programmierung re­ flexionsfrei abgeschlossen werden.