DE19912945A1

DE19912945A1 - Optical filter, to time-filter high-frequency optical signals; has two diffraction gratings

Info

Publication number: DE19912945A1
Application number: DE1999112945
Authority: DE
Inventors: Juergen Jahns
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2000-09-28

Abstract

The filter has two diffraction gratings (21,22) arranged as a Talbot interferometer. The first grating splits the illumination beam (11) into a well-defined number of discrete diffraction orders. A wave field is generated at a final spacing, delta z, from the first grating, which has constant amplitude and periodically-modulated phase. The second grating combines the different diffraction orders to a single coherent wavelength. At least the second grating is purely a phase grating. The grating spacing is variable, and can be used to vary the pulse value. The free spectral area of the time filter can be adjusted by adjusting the grating period.

Description

0. Introduction

Diese Erfindung beschreibt eine Anordnung zur optischen Filterung hochfrequenter optischer Signale bzw. kurzer optischer Pulse mit Dauern im Bereich von 1-1000 ps, wie sie z. B. in künftigen optischen Kommunikationssystemen eingesetzt werden oder auch in medizinischen Geräten.This invention describes an arrangement for optical filtering of high-frequency optical Signals or short optical pulses with durations in the range of 1-1000 ps, as z. B. in future optical communication systems are used or in medical Devices.

Es ist bekannt, daß man zeitliche Signale in ihrer Form beeinflussen kann, indem man sie zeitlich filtert. Man unterscheidet Filter mit endlicher Impulsantwort (FIR) und unendlicher Impulsantwort (IIR). Für die Filterung sehr schneller optischer Signale bestehend aus sehr kurzen Pulsen eignen sich optische Filter. Zur Realisatierung optischer Filter eignen sich im Prinzip alle Interferometeraufbauten. Bekannte Filter sind das Fabry-Perot-Interferometer (Beispiel für ein IIR-Filter), das Mach-Zehnder-Interferometer (FIR) und auch ein einfaches Beugungsgitter (FIR). Bekannte Gitteraufbauten zur zeitlichen Filterung, siehe z. B. [1], ist der freie Spektralbereich (free spectral range, FSR) allerdings sehr groß (gegeben durch c/λ, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist und λ die Wellenlänge des Lichtes). Der FSR solcher Aufbauten ist also z. B. 200 THz für eine Wellenlänge von 1.5 µm. Filter, die auf solchen einfachen Filteranordnungen beruhen, eignen sich also nicht zur Filterung von langsameren Signalen mit Pulsdauern im Pikosekundenbereich. Dieser Bereich wird aber gerade interessant für die Verwendung in optischen Kommunikationssystemen und in medizinischen Systemen. Fabry-Perot- und Mach-Zehnder-Filter eignen sich zwar für diesen Bereich, sind aber in ihrem Design inflexibel. Designflexibilität bietet eben die Verwendung von Gitteranordnungen. Von Interesse ist es also Gitteranordnungen zu untersuchen, die einen größeren FSR haben als konventionelle Gitteraufbauten.It is known that temporal signals can be shaped by changing them filters time. A distinction is made between filters with finite impulse response (FIR) and infinite Impulse response (IIR). For filtering very fast optical signals consisting of very Short pulses are suitable for optical filters. For the implementation of optical filters are suitable Principle of all interferometer structures. Known filters are the Fabry-Perot interferometer (Example of an IIR filter), the Mach-Zehnder interferometer (FIR) and also a simple one Diffraction grating (FIR). Known lattice structures for temporal filtering, see e.g. B. [1] however, the free spectral range (FSR) is very large (given by c / λ, where c is the speed of light and λ is the wavelength of light). The FSR of such Buildings is so z. B. 200 THz for a wavelength of 1.5 microns. Filters based on such simple filter arrangements are based, so they are not suitable for filtering slower ones Signals with pulse durations in the picosecond range. But this area is becoming interesting for use in optical communication systems and in medical systems. Fabry-Perot and Mach-Zehnder filters are suitable for this area, but are in theirs Design inflexible. Design flexibility offers the use of grid arrangements. Of It is therefore of interest to investigate lattice arrangements that have a larger FSR than conventional lattice structures.

Diese Erfindungsmeldung beschreibt eine Anordnung zur optischen Filterung schneller optischer Signale, welche aus einem Gitterinterferometer besteht, allerdings einen einstallbaren freien Spektralbereich von und auf dem sogenannten Talbot-Effekt beruht. Die Anordnung besteht aus zwei Beugungsgittern, welche sich in endlichem Abstand voneinander befinden, und wirkt als Finite-Impulse-Response-Filter. Die Impulsantwort des Filters wird durch das Beugungsspektrum der Gitter vorgegeben. Bekannte Gitteranordnungen zur Filterung optischer Signale im Frequenzbereich von mehreren hundert geeignet. Im Gegensatz dazu erlaubt die hier vorgeschlagene Anordnung die Filterung von Signalen im Bereich von 100 MHz bis 100 GHz. Der Frequenzbereich ist über die Gitterperiode und den Gitterabstand einstellbar. Dies ist von Interesse für eine Reihe kommerzieller Anwendungen, z. B. im Bereich der optischen Kommunikationstechnik und der Medizintechnik, wo Pikosekundenpulse verwendet werden.This invention message describes an arrangement for optical filtering faster optical signals, which consists of a grating interferometer, but an installable free spectral range based on the so-called Talbot effect. The order consists of two diffraction gratings, which are finite apart, and acts as a finite impulse response filter. The impulse response of the filter is determined by the Diffraction spectrum of the grating specified. Known grid arrangements for filtering optical signals in the frequency range of several hundred suitable. In contrast to The arrangement proposed here allows the filtering of signals in the range of 100 MHz to 100 GHz. The frequency range is over the grating period and the grating spacing adjustable. This is of interest for a number of commercial applications, e.g. B. in Area of optical communication technology and medical technology where Picosecond pulses are used.

1. Structure and mode of operation of the filter 1.1 basic principle

Das Filter besteht aus zwei Beugungsgittern 21 und 22 mit Periode p, welche sich in wohldefiniertem Abstand Δz voneinander befinden. Speziell wird hier ausgenutzt, daß das erste Gitter bei Beleuchtung mit einer (z. B. ebenen) Welle 11 ein Spektrum von Beugungsordnungen erzeugt, welche unterschiedlich lange Wege zum zweiten Gitter zurücklegen (Fig. 1). Das zweite Gitter hat die Aufgabe, die diversen Beugungsordnungen 12 kohärent zu überlagern, so daß sich hinter dem zweiten Gitter wieder eine einzige Lichtwelle 13 ausbreitet. Dies kann unter ganz bestimmten Umständen mit großer Effizienz (d. h. ohne Lichtverluste) erfolgen. Voraussetzung ist zum einen, daß die Lichtwelle in der Ebene des zweiten Gitters eine konstante Amplitude aufweist und nur in seiner Phase moduliert ist. Hierzu nutzt man die Selbstabbildung von Wellenfeldern aus, den sogenannten Talbot-Effekt [2, 3], oder auch eine spezielle Variante, den fraktionalen Talbot-Effekt [4]. Weiterhin ist Voraussetzung, daß das zweite Gitter ein Phasengitter ist, welches die Phasenmodulation der vom ersten Gitter erzeugten Lichtwelle exakt ausgleicht. Das Prinzip der kohärenten Überlagerung mit Hilfe von Beugungsgittern beruhend auf dem fraktionalen Talbot-Effekt wurde für die optische Kopplung von Laserdiodenarrays bereits beschrieben [5]. The filter consists of two diffraction gratings 21 and 22 with period p, which are at a well-defined distance Δz from one another. In particular, use is made here of the fact that the first grating generates a spectrum of diffraction orders when illuminated with a (e.g. plane) wave 11 , which cover different lengths of travel to the second grating ( FIG. 1). The second grating has the task of coherently superimposing the various diffraction orders 12 so that a single light wave 13 propagates again behind the second grating. This can be done with great efficiency (ie without loss of light) under very specific circumstances. One requirement is that the light wave has a constant amplitude in the plane of the second grating and is only modulated in its phase. To do this, the self-mapping of wave fields is used, the so-called Talbot effect [2, 3], or a special variant, the fractional Talbot effect [4]. It is also a prerequisite that the second grating is a phase grating which exactly compensates for the phase modulation of the light wave generated by the first grating. The principle of coherent superposition using diffraction gratings based on the fractional Talbot effect has already been described for the optical coupling of laser diode arrays [5].

1.2 Detailed description

Im einzelnen ist die Funktionsweise der Anordnung wie folgt:
Es sei o. B. d. A. angenommen, daß das erste Gitter von einer ebenen Lichtwelle der Wellenlänge X beleuchtet wird. Die Kollimation dieser Welle kann z. B. durch eine Linse erfolgen. Durch Beugung wird der einfallende Lichtpuls am ersten Gitter in unterschiedliche Richtungen abgelenkt. Bei senkrechter Beleuchtung sind die Richtungen der unterschiedlichen Beugungsordnungen durch die bekannte Gittergleichung gegeben:
In detail, the arrangement works as follows:
It is o. B. d. A. Assume that the first grating is illuminated by a plane light wave of wavelength X. The collimation of this wave can e.g. B. done by a lens. The incident light pulse on the first grating is deflected in different directions by diffraction. With vertical illumination, the directions of the different diffraction orders are given by the well-known grating equation:

sinα_m = (mλ/p), m = 0, ±1, ±2, . . . (1)sinα _m = (mλ / p), m = 0, ± 1, ± 2,. . . (1)

Die Beugungsordnungen legen bis zum zweiten Gitter unterschiedliche Wege zurück und erfahren hierdurch unterschiedliche Zeitverzögerungen. Für kleine Winkel (also entsprechend große Perioden der Gitter) ist die Zeitverzögerung der m-ten Ordnung gegeben durch:
The diffraction orders cover different paths up to the second grating and experience different time delays. For small angles (i.e. correspondingly large periods of the grating), the time delay of the mth order is given by:

τ_m = _mc/p (2)
τ _m = _m c / p (2)

wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist. Das zweite Gitter dient dem Zweck, die unterschiedlichen Ordnungen kohärent zu überlagern, so daß sie alle in dieselbe Richtung laufen (z. B. entlang der optischen Achse mit α = 0). Im Prinzip erfolgt dies für jede beliebige geometrische Anordnung der beiden Gitter ohne Einschränkung für ihren Abstand Δz oder die Gitterstruktur. La., das heißt für beliebige Werte von Δz und beliebige Gitter wird jedoch hinter dem zweiten Gitter eine Vielzahl von unterschiedlichen Beugungsordnungen entstehen und nur ein Bruchteil der transmittierten Lichtleistung in die Richtung α = 0 überlagert werden.where c is the speed of light. The second grid serves the purpose of different To overlay orders coherently so that they all run in the same direction (e.g. along the optical axis with α = 0). In principle, this is done for any geometric Arrangement of the two lattices without restriction for their distance Δz or the lattice structure. La., That is, for any values of Δz and any grid, however, is behind the second Gratings arise from a variety of different diffraction orders and only a fraction the transmitted light output in the direction α = 0 are superimposed.

Mit hoher Effizienz erfolgt die kohärente Überlagerung allerdings nur unter bestimmten Umständen. Dies ist dann möglich, wenn das optische Wellenfeld in der Ebene des zweiten Gitters eine konstante Amplitude aufweist und das zweite Gitter seine Phasenmodulation exakt ausgleicht. Die Funktionsweise beruht auf der Selbstabbildung von Wellenfeldern, dem sogenannten Talbot-Effekt.With high efficiency, however, the coherent overlay takes place only under certain Circumstances. This is possible if the optical wave field is in the plane of the second Grid has a constant amplitude and the second grating exactly its phase modulation compensates. The mode of operation is based on the self-mapping of wave fields, the so-called Talbot effect.

Zur Erläuterung sei hier kurz der Talbot-Effekt beschrieben: Wird ein Gitter der Periode p von einer ebenen Welle der Wellenlänge λ beleuchtet, so weist das Wellenfeld hinter dem Gitter eine longitudinale Periodizität auf. Die longitudinale Periode ist z_T = 2p²/λ. D. h. in Abständen z = Mz_T (M = 1, 2, 3 . . .) vom Gitter ist das Wellenfeld identisch mit der Verteilung in der Gitterebene. Auch in manchen Zwischenebenen z = (M/N)z_T (M = 1, 2, 3 . . . und N = 1, 2, 3 . . ., aber M ≠ N) treten interessante Feldverteilungen auf ("fraktionaler Talbot-Effekt"). So ist es z. B. möglich, daß ein reines Amplitudengüter in manchen Ebenen eine Lichtverteilung mit konstanter Helligkeit, aber mit periodischer Phasenverteilung erzeugt.The Talbot effect is briefly described here for explanation: If a grating of period p is illuminated by a plane wave of wavelength λ, the wave field behind the grating has a longitudinal periodicity. The longitudinal period is z _T = 2p ² / λ. That is, at distances z = Mz _T (M = 1, 2, 3...) from the grating, the wave field is identical to the distribution in the grating plane. Interesting field distributions also occur in some intermediate levels z = (M / N) z _T (M = 1, 2, 3... And N = 1, 2, 3..., But M ≠ N) ("fractional Talbot- Effect"). So it is z. B. possible that a pure amplitude goods in some planes produces a light distribution with constant brightness, but with periodic phase distribution.

Für die vorgeschlagene Anordnung bedeutet dies, daß sich zwei Fälle ausnutzen lassen:For the proposed arrangement, this means that two cases can be exploited:

1. Fall: Das erste Gitter ist ein reines Phasengitter. In bestimmten Abständen, z. B. für z = z_T, weist das Wellenfeld ebenfalls konstante Helligkeit aufweisen und nur die Phase der Lichtwelle ist moduliert. Diese Phasenmodulation kann durch ein reines Phasengitter ausgeglichen werden, welches eine zum ersten Gitter komplementäre Phasenverteilung hat. Hinter dem zweiten Gitter breitet sich dann eine einzige ebene Welle entlang der optischen Achse aus.1st case: The first grating is a pure phase grating. At certain intervals, e.g. B. for z = z _T , the wave field also has constant brightness and only the phase of the light wave is modulated. This phase modulation can be compensated for by a pure phase grating, which has a phase distribution complementary to the first grating. A single plane wave then propagates behind the second grating along the optical axis.

2. Fall: Eine weitere Möglichkeit ergibt sich, wenn das erste Gitter ein Amplitudengitter ist. Dann ist es möglich, daß in bestimmten Ebenen z = (M/N)z_T ebenfalls eine Lichtverteilung entsteht, die nur phasenmäßig moduliert ist. Wie bei Fall 1 kann ein entsprechend geformtes Phasengitter verwendet werden, um diese Phasenmodulation zu kompensieren, so daß hinter dem zweiten Gitter eine einzige ebene Welle entsteht.2nd case: Another possibility arises if the first grating is an amplitude grating. Then it is possible that in certain planes z = (M / N) z _{T there is} also a light distribution that is only phase-modulated. As in case 1, an appropriately shaped phase grating can be used to compensate for this phase modulation, so that a single plane wave is created behind the second grating.

2. Mode of operation as a time filter

Ein Filter wird im Sinne der linearen Systemtheorie durch seine Impulsantwort h(t) beschrieben. D. h. zwischen Eingangssignal u(t) und Ausgangssignals v(t) besteht i. a. folgende Beziehung:
In the sense of linear system theory, a filter is described by its impulse response h (t). That is, The following relationship generally exists between input signal u (t) and output signal v (t):

v(t) = ∫u(t')h(t-t')dt' (3)v (t) = ∫u (t ') h (t-t') dt '(3)

Bei der vorgeschlagenen Anordnung handelt es sich um ein diskretes FIR-Filter [5], dessen Impulsantwort sich mathematisch wie folgt darstellen läßt:
The proposed arrangement is a discrete FIR filter [5], the impulse response of which can be mathematically represented as follows:

h(t) = Σ_m A_mδ(t-mτ) (4)h (t) = Σ _m A _m δ (t-mτ) (4)

Im Fall der vorgeschlagenen Anordnung sind die Koeffizienten A_m durch die Amplituden der unterschiedlichen vom ersten Gitter erzeugten Beugungsordnungen gegeben. Die Verzögerungen sind durch die Laufzeitunterschiede der unterschiedlichen Beugungsordnungen gegeben, siehe Gleichung (2). Das Gitter kann als reines Phasengitter so implementiert werden, daß es eine ganz bestimmte Impulsantwort liefert. Das Design von Strahlteilergittern ist vielfach untersucht und erklärt worden, z. B. in Ref. [δ]. In the case of the proposed arrangement, the coefficients A _{m are given} by the amplitudes of the different diffraction orders generated by the first grating. The delays are given by the time differences between the different diffraction orders, see equation (2). The grating can be implemented as a pure phase grating so that it provides a very specific impulse response. The design of beam splitter grids has been widely studied and explained, e.g. B. in Ref. [Δ].

Für die Beschreibung eines optischen Filters ist u. a. der Begriff des free spectral range (FSR) von Bedeutung. Dieser gibt an, in welchem Frequenzbereich das Filter arbeitet. Der FSR ist durch den inversen Wert der Verzögerung der erzeugten Teilpulse gegeben:
The term free spectral range (FSR) is of importance for the description of an optical filter. This indicates the frequency range in which the filter works. The FSR is given by the inverse value of the delay of the generated partial pulses:

FSR = l/τ (5)FSR = l / τ (5)

Es gibt mehrere bekannte optische Filteranordnungen, welche alle auf interferometrischen Grundanordnungen beruhen. Man unterscheidet Anordnungen nach dem Fabry-Perot-Prinzip (FP), Mach-Zehnder-Anordnungen (MZ) und Gitteranordnungen. FP-Filter stellen Infinite- Impulse-Response-Filter dar, MZ- und Gitteranordnungen FIR-Filter. Die Zeitverzögerungen ergeben sich aus der physikalischen Wirkungsweise und den geometrischen Gegebenheiten. Für FP- und MZ-Interferometer ergibt sich die Zeitverzögerung τ = c/L, wobei L der erzeugte optische Gangunterschied ist. Für ein FP-Interferometer ist L gleich der halben Resonatorlänge, für ein MZ-Interferometer gleich der durch eine Spiegelanordnung erzeugten Umweg einer Welle gegenüber einer anderen. Ein einfaches Beugungsgitter stellt auch ein FIR- Filter dar, wobei die Teilwellen, welche von jeder Spaltöffnung hervorgehen gegeneinander um mc/λ verzögert sind (m gibt die Beugungsordnung an). Bei der Talbot- Doppelgitteranordnung ist im Gegensatz hierzu der unterschiedliche Weg durch den Abstand der beiden Gitter und die Gitterperiode gegeben. Für z = z_T ist τ = c/p.There are several known optical filter arrangements, all of which are based on basic interferometric arrangements. A distinction is made between arrangements based on the Fabry-Perot principle (FP), Mach-Zehnder arrangements (MZ) and lattice arrangements. FP filters represent infinite impulse response filters, MZ and grating arrangements FIR filters. The time delays result from the physical mode of action and the geometric conditions. For FP and MZ interferometers, the time delay is τ = c / L, where L is the optical path difference generated. For an FP interferometer, L is half the resonator length, for an MZ interferometer it is the detour of one wave generated by a mirror arrangement relative to another. A simple diffraction grating also represents an FIR filter, the partial waves which arise from each slit opening being delayed against each other by mc / λ (m indicates the diffraction order). In contrast, the Talbot double grating arrangement gives the different path through the distance between the two grids and the grating period. For z = z _T , τ = c / p.

Typische Werte für den FSR sind für die genannten unterschiedlichen Anordnungen in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Typical values for the FSR are listed in the following table for the different arrangements mentioned:

Gegenüber anderen Gitteranordnungen, welche ein einzelnes Gitter verwenden und eher für Pulse mit Dauern von 100 fs - 1 ps geeignet sind, arbeitet die beschriebene Anordnung für Pulsdauern im Bereich von 1 - 1000 ps. Dieser Bereich ist von Interesse für eine Reihe von Anwendungen, z. B. in der optischen Übertragungstechnik und in der Medizintechnik. Compared to other grid arrangements that use a single grid and more for The pulse arrangement works for pulses with durations of 100 fs - 1 ps Pulse durations in the range of 1 - 1000 ps. This area is of interest to a number of Applications, e.g. B. in optical transmission technology and in medical technology.

3. Concluding remarks

Vorgeschlagen wird eine Anordnung bestehend aus zwei Beugungsgittern zur optischen Filterung optischer Signale. Gegenüber anderen Gitteranordnungen ist hier eine die Möglichkeit gegeben, in einem Frequenzbereich zu arbeiten, der eine größere Bedeutung für kommerzielle Anwendungen hat, nämlich der Bereich der Pikosekundenpulse. Hier ist bemerkenswert, daß Anwendungen in diesem Bereich durch die Verfügbarkeit relativ preiswerter Lasersysteme zunimmt. Gegenüber Fabry-Perot- und Mach-Zehnder-Anordnungen ist hier der Vorteil einer größeren Flexibilität gegeben, denn diese sind in ihrer Impulsantwort festgelegt. Beim Mach-Zehnder-Interferometer besteht die Impulsantwort aus zwei Deltapeaks im Zeitabstand t, beim FP-Interferometer aus einem unendlich ausgedehnten Deltakamm mit exponentiall abfallenden Amplituden. Gegenüber diesen beiden Anordnungen besitzt die vorgeschlagene Doppelgitteranordnung zudem den Vorteil, daß sie fast verlustfrei arbeiten kann, während beim FPI Verluste durch die Reflektivität der Spiegel notwendigerweise auftreten. Beim MZI treten Verluste an den Teilerspiegeln auf, die nur vermeidbar sind, wenn man mit Polarisationsoptik arbeitet. Dies kann allerdings einen erhöhten Aufwand bedeuten bzw. ganz impraktikabel sein, wenn der Polarisationszustand des einfallenden Lichtsignals nicht kontrollierbar ist.An arrangement consisting of two diffraction gratings for optical purposes is proposed Filtering optical signals. Compared to other grid arrangements, one is the one here Opportunity to work in a frequency range that is more important for has commercial applications, namely the field of picosecond pulses. Here is remarkable that applications in this area are relative by availability inexpensive laser systems increases. Compared to Fabry-Perot and Mach-Zehnder arrangements here the advantage of greater flexibility is given, because these are in their impulse response fixed. With the Mach-Zehnder interferometer, the impulse response consists of two delta peaks at time interval t with the FP interferometer from an infinitely extended Delta comb exponentially decreasing amplitudes. Compared to these two arrangements, the proposed double grating arrangement also the advantage that they work almost lossless can, while with FPI losses due to the reflectivity of the mirror are necessary occur. At the MZI there are losses at the divider levels that can only be avoided if one works with polarization optics. However, this can mean an increased effort or be quite impractical if the polarization state of the incident light signal is not controllable.

Schließlich sei noch angemerkt, daß ein wesentlicher Aspekt das Design und die Herstellung der erforderlichen Phasengitter ist. Die Berechnung eines Gitter mit beliebigem Beugungsspektrum erfolgt mit bekannten Optimierungsverfahren. Für FIR-Filter ist es u. U. erforderlich, bis zu 20 oder mehr Signalzweige zu realisieren, was der Anzahl der erzeugten Beugungsordnungen entspricht. Dies stellt aber kein Problem dar. Beugungsgitter mit mehreren festgelegten Beugungsordnungen sind hergestellt worden. Die Herstellung erfolgt mit Hilfe wohl bekannter lithographischer Verfahren, d. h. zum Beispiel durch Mehrmaskentechnik und Ätzverfahren. Dies erlaubt die Herstellung hocheffizienter Beugungsgitter. Die Periode kann für einfache Gitter sehr klein sein (im Bereich von wenigen Mikrometern), für komplexere Strukturen wird man eher große Perioden im Bereich von hundert Mikrometern haben. Finally, it should be noted that an essential aspect is the design and the manufacture is the required phase grating. The calculation of a grid with any Diffraction spectrum is done with known optimization methods. For FIR filters it is u. U. required to realize up to 20 or more signal branches, which is the number of generated Diffraction orders corresponds. But this is not a problem. Diffraction gratings with Several fixed diffraction orders have been established. The production takes place using well known lithographic techniques, i. H. for example by Multi-mask technology and etching processes. This allows the production of highly efficient Diffraction grating. The period can be very small for simple grids (in the range of a few Micrometers), for more complex structures you will rather have large periods in the range of have a hundred microns.

Quotes

[1] A. M. Weiner, J. P. Heritage, E. M. Kirschner, "High resolution femtosecond pulse shaping", J. Opt. Soc. Am. A 5 (1988) 1563.
[2] H. EL Talbot, "Facts relating to optical science", Phil. Mag. 9 (1836) 401.
[3] J. T. Winthrop, C. R. Worthington, "Theory of Fresnel images: I. plane periodic objects in monochromatic light", J. Opt. Soc. Am. 55 (1965) 373.
[4] J. R. Leger, G. J. Swanson, "Efficient array illuminator using binary-optics phase plates at fractional Talbot planes", Opt. Lett. 15 (1990) 288.
[5] J. R. Leger, G. Mowry, D. Chen, "Modal analysis of a Talbot cavity", Appl. Phys. Lett. 64 (1994) 2937.
[6] S. Sinzinger, J. Jahns, "Microoptics", Wiley-VCH, Berlin, 1999.[1] AM Weiner, JP Heritage, EM Kirschner, "High resolution femtosecond pulse shaping", J. Opt. Soc. At the. A 5 (1988) 1563.
[2] H. EL Talbot, "Facts relating to optical science", Phil. Mag. 9 (1836) 401.
[3] JT Winthrop, CR Worthington, "Theory of Fresnel images: I. plane periodic objects in monochromatic light", J. Opt. Soc. At the. 55 (1965) 373.
[4] JR Leger, GJ Swanson, "Efficient array illuminator using binary-optics phase plates at fractional Talbot planes", Opt. Lett. 15 (1990) 288.
[5] JR Leger, G. Mowry, D. Chen, "Modal analysis of a Talbot cavity", Appl. Phys. Lett. 64 (1994) 2937.
[6] S. Sinzinger, J. Jahns, "Microoptics", Wiley-VCH, Berlin, 1999.

Claims

Optical filter for the temporal filtering of optical signals, characterized in that

- that the arrangement consists of two diffraction gratings ( 21 and 22 ) in the arrangement of a Talbot interferometer (as shown in Fig. 1),
that the first grating splits the illumination wave into a well-defined number of discrete diffraction orders,
a wave field is generated at a finite distance az from the first grating, the amplitude of which is constant and the phase is periodically modulated,
that the second grating coherently combines the different diffraction orders into a single wave,
that both are pure phase gratings or that at least the second grating is a pure phase grating,
that the distance between the two gratings is variable and the impulse response can thereby be tuned,
- That the free spectral range of the time filter can be set by the period of the grating.