DE19939103C1 - Bragg-Gitter-Anordnung - Google Patents

Abstract

Die Bragg-Gitter-Anordnung (1) weist zumindest zwei erste optische Bragg-Gitter (10) mit je einer variierbaren Bragg-Wellenlänge (lambda1) und pro erstem Bragg-Gitter (10) je ein zweites optisches Bragg-Gitter (20) mit je einer Bragg-Wellenlänge (lambda2) auf, das optisch an dieses erste Gitter (10) gekoppelt ist. Die zweiten Gitter (20) sind einander überlagert auf einem optischen Leiter (4) angeordnet. Eine Vorrichtung (3) dehnt und/oder kontrahiert die zweiten Gitter (20) gemeinsam.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bragg-Gitter-Anordnung mit zumindest zwei ersten opti­ schen Bragg-Gittern, deren jedes je eine von Gitter zu Gitter verschiedene gitterspezifische optische Bragg-Wellenlänge aufweist, wobei jedem ersten Gitter eine optische Strahlung einer optischen Bandbreite zugeführt ist, in der die Bragg- Wellenlänge dieses ersten Gitters enthalten ist, und wobei die Bragg-Wellenlänge jedes ersten Gitters in der diese Wel­ lenlänge enthaltenden Bandbreite abhängig von der Stärke einer Dehnung und/oder Kontraktion dieses ersten Gitters va­ riiert, mit pro erstem Bragg-Gitter je einem zweiten opti­ schen Bragg-Gitter, das diesem ersten Gitter allein zugeord­ net ist, optisch an dieses erste Gitter gekoppelt ist, einen von diesem ersten Gitter kommenden Leistungsanteil der diesem ersten Gitter zugeführten optischen Strahlung empfängt und je eine gitterspezifische Bragg-Wellenlänge aufweist, und mit einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Variation der Bragg- Wellenlänge jedes zweiten Gitters über einem optischen Wel­ lenlängenbereich, der die Bragg-Wellenlänge des diesem zwei­ ten Gitter zugeordneten ersten Gitters enthält.

Eine Anordnung der genannten Art ist aus dem Dokument M. A. Davis und A. D. Kersey: "Matched-filter interrogation technique for fibre Bragg grating arrays", Electronics Let­ ters, 11^th May 1995, Vol. 31, No. 10, S. 822-823 bekannt.

Bei dieser bekannten Anordnung sind speziell die mehreren, beispielsweise sechs ersten Bragg-Gitter entlang einer opti­ schen Faser mit Abstand aufeinanderfolgend angeordnet.

Die jedem ersten Gitter zugeführte optische Strahlung der op­ tischen Bandbreite, in der die Bragg-Wellenlänge dieses er­ sten Gitters enthalten ist, wird von einer einzigen breitban­ digen optischen Strahlungsquelle erzeugt und enthält die von­ einander verschiedenen Bragg-Wellenlängen aller ersten Git­ ter.

Diese Strahlung wird in die Faser eingekoppelt und gelangt entlang der Faser zu den ersten Gittern, deren jedes von die­ ser Strahlung je einen bei der Bragg-Wellenlänge dieses er­ sten Gitters liegenden schmalbandigen Leistungsanteil in Richtung zur Strahlungsquelle zurück reflektiert.

Die von allen ersten Gittern zurück reflektierten und bei den verschiedenen Bragg-Wellenlängen dieser Gitter liegenden schmalbandigen Leistungsanteile werden durch einen zwischen der Strahlungsquelle und den ersten Gittern angeordneten op­ tischen Koppler aus der Faser ausgekoppelt und von diesem Koppler den zweiten Bragg-Gittern zugeführt, die voneinander getrennt angeordnet sind.

Jedem ersten Bragg-Gitter ist je ein zweites Bragg-Gitter al­ lein zugeordnet, dem vom Koppler jeweils alle zurück reflek­ tierten schmalbandigen Leistungsanteile zugeführt sind. Dem­ gemäß empfängt jedes zweite Gitter auch den schmalbandigen Leistungsanteil, der von dem diesem zweiten Gitter allein zu­ geordneten ersten Gitter kommt.

Jedes zweite Gitter weist eine gitterspezifische Bragg-Wel­ lenlänge auf, die beispielsweise gleich der nicht variierten Bragg-Wellenlänge des diesem zweiten Gitter allein zugeordne­ ten ersten Gitters ist.

Die Vorrichtung zur Erzeugung der Variation der Bragg-Wellen­ länge jedes zweiten Gitters über einem optischen Wellenlän­ genbereich, der die Bragg-Wellenlänge des diesem zweiten Git­ ter allein zugeordneten ersten Gitters enthält, ist so ausge­ bildet, daß die Bragg-Wellenlänge jedes zweiten Gitters unab­ hängig von den Bragg-Wellenlängen der übrigen zweiten Gitter variiert wird.

Diese Vorrichtung weist zur Variation der Bragg-Wellenlänge jedes zweiten Gitters einen Körper aus piezoelektrischem Ma­ terial auf, mit dem dieses zweite Gitter verbunden ist und über den dieses zweite Gitter durch Anlegen einer elektri­ schen Spannung gedehnt und/oder kontrahiert wird.

Einem allen zweiten Gittern gemeinsam zugeordneten einzelnen optischen Detektor ist von jedem zweiten Gitter optische Lei­ stung zugeführt, die vom Koppler zu diesem zweiten Gitter ge­ langt und durch dieses zweite Gitter hindurchgegangen ist.

Jedes zweite Gitter weist für diese durchgehende optische Leistung eine schmalbandige optische Filtercharakteristik auf, die bei der Bragg-Wellenlänge dieses zweiten Gitters ein Minimum aufweist, das mit dieser Bragg-Wellenlänge zeitlich variiert.

Aus dem Zeitpunkt, bei dem die beispielsweise durch äußere Einwirkung veränderte jeweilige Bragg-Wellenlänge eines er­ sten Gitters und das in bestimmter Weise zeitlich variierte Minimum der Filtercharakteristik des diesem ersten Gitter al­ lein zugeordneten zweiten Gitters zusammentreffen und damit die durch das zweite Gitter hindurchgegangene optische Lei­ stung minimal ist, läßt sich für jedes erste Gitter die je­ weils geltende Bragg-Wellenlänge dieses ersten Gitters ermit­ teln.

Eine andere Anordnung der eingangs genannten Art geht auch aus dem Dokument G. p. Brady, et al.: "Demultiplexing of fibre Bragg grating temperature and strain sensors", Optics Commu­ nications 111 (1994), S. 51-54 hervor.

Diese andere bekannte Anordnung unterscheidet sich von der im zuerst genannten Dokument angegebenen bekannten Anordnung im wesentlichen dadurch, daß dem allen zweiten Gittern gemeinsam zugeordneten einzelnen optischen Detektor von jedem zweiten Gitter optische Leistung zugeführt ist, die vom optischen Koppler zu diesem zweiten Gitter gelangt und von diesem zwei­ ten Gitter nicht transmittiert, sondern reflektiert ist.

Entsprechend weist jetzt jedes zweite Gitter für diese re­ flektierte optische Leistung eine schmalbandige optische Fil­ tercharakteristik auf, die bei der Bragg-Wellenlänge dieses zweiten Gitters ein Maximum aufweist, das mit dieser Bragg- Wellenlänge zeitlich variiert.

Aus dem Zeitpunkt, bei dem die beispielsweise durch äußere Einwirkung veränderte jeweilige Bragg-Wellenlänge eines er­ sten Gitters und das in bestimmter Weise zeitlich variierte Minimum der Filtercharakteristik des diesem ersten Gitter al­ lein zugeordneten zweiten Gitters zusammentreffen und damit die durch die vom zweiten Gitter reflektierte optische Lei­ stung maximal ist, läßt sich für jedes erste Gitter die je­ weils geltende Bragg-Wellenlänge dieses ersten Gitters ermit­ teln.

Überdies liegt bei dieser anderen bekannten Anordnung die Be­ sonderheit vor, daß die zweiten Gitter nicht wie anderweitig bekannt parallel nebeneinander, sondern in einer Reihe auf­ einanderfolgend angeordnet sind. Insbesondere sind die zwei­ ten Gitter auf einem an den optischen Koppler angekoppelten optischen Leiter zum Führen der von den ersten Gittern re­ flektierten und von diesem Koppler ausgekoppelten schmalban­ digen Leistungsanteile der optischen Strahlung in der Aus­ breitungsrichtung dieser Leistungsanteile in diesem Leiter mit Abstand aufeinanderfolgend angeordnet. Die von jedem zweiten Gitter reflektierte optische Leistung wird von einem optischen Richtkoppler aus diesem Leiter ausgekoppelt und je­ weils dem einzelnen Detektor zugeführt.

Aus US-A-5 007 705 gehen einzelne Faser-Bragg-Gitter mit je einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Variation der Bragg- Wellenlänge dieses Gitters in verschiedenen Ausführungsformen hervor, darunter Ausführungsformen, die einen Körper aus pie­ zoelektrischem Material aufweisen, mit dem das Gitter verbun­ den ist und über den das Gitter durch Anlegen einer elektri­ schen Spannung gedehnt und/oder kontrahiert wird.

Aus dem Dokument A. Othonos et al.: "Superimposed multiple Bragg-Gratings", Electronics Letters, 10^th November 1994, Vol. 30, No. 23, S. 1972-1974 gehen Bragg-Gitter mit von einander verschiedenen Bragg-Wellenlängen hervor, die gemein­ sam auf einer einzelnen optischen Faser zum Führen optischer Strahlung an einer und derselben Stelle dieser Faser einander überlagert angeordnet sind. Diese Gitter werden durch aufein­ ander folgendes Einschreiben der einzelnen Gitter in die pho­ tosensitive Faser an der einen Stelle mittels eines Lasers erzeugt.

Diese einander überlagerten Bragg-Gitter verhalten sich bei Zufuhr optischer Strahlung wie entsprechend viele voneinander getrennte Bragg-Gitter mit voneinander verschiedenen Bragg- Wellenlängen, d. h. jedes der einander überlagerten Bragg-Git­ ter reflektiert unabhängig von den übrigen Gittern je einen bei der Bragg-Wellenlänge dieses Gitters liegenden schmalban­ digen Leistungsanteil der zugeführten optischen Strahlung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bragg-Gitter- Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die baulich einfacher gestaltet ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merk­ male gelöst.

Nach dieser Lösung sind erfindungsgemäß die zweiten Bragg- Gitter der Bragg-Gitter-Anordnung gemeinsam auf einem einzel­ nen optischen Leiter zum Führen des von jedem ersten Gitter kommenden Leistungsanteils der optischen Strahlung in einer bestimmten Ausbreitungsrichtung angeordnet und erstrecken sich in der Ausbreitungsrichtung jeweils ganz von einem Ende bis zu einem von diesem Ende abgekehrten anderen Ende eines vorbestimmten gemeinsamen Abschnitts des Leiters, und die Vorrichtung zur Erzeugung einer Variation der Bragg-Wellen­ länge jedes zweiten Gitters dehnt und/oder kontrahiert diese zweiten Gitter gemeinsam.

Diese Lösung hat den Vorteil, daß die zweiten Bragg-Gitter wenig Raum beanspruchen und kompakt ausgebildet sein können und daß beim gemeinsamen und nicht wie bisher voneinander ge­ trennten Dehnen und/oder Kontrahieren der zweiten Gitter die voneinander verschiedenen Bragg-Wellenlängen der zweiten Git­ ter gleichzeitig variiert werden, wodurch alle Bragg-Wellen­ längen der ersten Gitter gleichzeitig ermittelt werden kön­ nen.

Die zweiten Bragg-Gitter sind vorzugs- und vorteilhafterweise einander überlagert auf dem optischen Leiter angeordnet.

Vorzugs- und vorteilhafterweise besteht der optische Leiter zumindest im vorbestimmten Abschnitt aus einer optischen Fa­ ser.

Die Vorrichtung zur Erzeugung einer Variation der Bragg-Wel­ lenlänge jedes zweiten Gitters weist vorzugs- und vorteilhaf­ terweise einen fest mit dem vorbestimmten Abschnitt des Lei­ ters verbundenen Körper aus dehnbarem und/oder kontrahierba­ rem Material und eine Einrichtung zur wahlweisen Erzeugung einer Dehnung und/oder Kontraktion des Körpers auf. Vorzugs­ weise besteht der Körper aus piezoelektrischem Material und erzeugt die Einrichtung eine variable elektrische Spannung am Körper.

An das andere Ende des vorbestimmten Abschnitts ist vorzugs- und vorteilhafterweise ein optischer Wellenlängendemultiple­ xer optisch gekoppelt.

Alternativ oder zusätzlich kann an das eine Ende des vorbe­ stimmten Abschnitts ein optischer Wellenlängendemultiplexer optisch gekoppelt sein.

Die Erfindung wird beispielhaft in der nachfolgenden Be­ schreibung anhand der Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungs­ beispiel der erfindungsgemäßen Bragg-Gitter-Anordnung.

Die in der Figur dargestellte Bragg-Gitter-Anordnung weist N = 2, 3, . . . erste opti­ sche Bragg-Gitter 10 auf, die beispielsweise auf einem opti­ schen Leiter 11 in einer Längsrichtung 110 des Leiters 11, in der sich optische Strahlung im Leiter 11 ausbreitet, mit Ab­ stand aufeinanderfolgend angeordnet sind. Die in der Figur unter den ersten Gittern 10 stehenden Ordinalzahlen 1., 2., . . ., N. bedeuten in der Aufeinanderfolge der Gitter 10 das an erster Stelle, das an zweiter Stelle, . . ., bzw. das an N-ter Stelle stehende erste Gitter 10.

Gitterlinien 101 jedes ersten Gitters 10 verlaufen quer zur Längsrichtung 110 des Leiters 11. Der Leiter 11 ist bei­ spielsweise eine optische Faser.

Jedes erste Gitter 10 weist je eine von Gitter 10 zu Gitter 10 verschiedene gitterspezifische optische Bragg-Wellenlänge λ1 auf, d. h. ein Abstand d zwischen benachbarten Gitterlinien 101 eines ersten Gitters 10 ist von Gitter 10 zu Gitter 10 verschieden.

Jedem ersten Gitter 10 ist eine optische Strahlung P einer optischen Bandbreite Δλ zugeführt, in der die Bragg-Wellen­ länge λ1 dieses ersten Gitters 10 enthalten ist.

Die Strahlung P wird von einer einzigen breitbandigen opti­ schen Strahlungsquelle 12 erzeugt und enthält die voneinander verschiedenen Bragg-Wellenlängen λ1 aller ersten Gitter 10.

Diese Strahlung P wird in den Leiter 11 eingekoppelt und ge­ langt im Leiter 11 in der Ausbreitungsrichtung 110 zu den er­ sten Gittern 10, die diese Strahlung P passieren lassen, der­ art, daß jedes erste Gitter 10 von der zu ihm gelangenden Strahlung P einen bei der Bragg-Wellenlänge λ1 dieses ersten Gitters 10 liegenden schmalbandigen Leistungsanteil ΔP in Richtung zur Strahlungsquelle 12, d. h. entgegengesetzt zur Ausbreitungsrichtung 110, zurück reflektiert und die restli­ che Strahlung P, der jetzt dieser schmalbandige Leistungsan­ teil ΔP fehlt, durchläßt. Der von einem ersten Gitter 10 zu­ rück reflektierte schmalbandige Leistungsanteil ΔP geht durch jedes zwischen diesem Gitter 10 und der Strahlungsquelle 12 liegende erste Gitter 10 im wesentlichen ungehindert hin­ durch.

Die Bragg-Wellenlänge λ1 jedes ersten Gitters 10 wird in der diese Wellenlänge λ1 enthaltenden Bandbreite Δλ abhängig von der Stärke einer Dehnung und/oder Kontraktion dieses ersten Gitters 10 parallel zur Ausbreitungsrichtung 110 variiert.

Diese Dehnung und/oder Kontraktion eines ersten Gitters 10 kann beispielsweise und bekanntermaßen von einer auf dieses Gitter 10 wirkenden Kraft erzeugt werden, die verschiedenste Ursachen haben kann, beispielsweise eine Beschleunigung, eine Temperaturänderung, eine Dehnung und/oder Kontraktion eines nicht dargestellten Körpers, auf dem das Gitter 10 befestigt ist usw. Je nach Ursache der Kraft kann dann die Anordnung 1 als eine Sensoranordnung für die Ursache der Kraft verwendet werden, beispielsweise als Beschleunigungssensor, Temperatur­ sensor, Dehnungs- und/oder Kontraktionssensor usw.

Pro erstem Bragg-Gitter 10 weist die Anordnung je ein zwei­ tes optisches Bragg-Gitter 20 auf, das diesem ersten Gitter 10 allein zugeordnet ist. Die in der Figur rechts neben den zweiten Gittern 20 stehenden Ordinalzahlen 1., 2., . . ., N. geben beispielhaft die Zuordnung der zweiten Gitter 20 zu den ersten Gittern 10 an, d. h. das zweite Gitter 20 mit der Ordi­ nalzahl 1. ist dem ersten Gitter 10 mit der Ordinalzahl 1., das zweite Gitter 20 mit der Ordinalzahl 2. dem ersten Gitter 10 mit der Ordinalzahl 2. usw. und schließlich das zweite Gitter 20 mit der Ordinalzahl N. dem ersten Gitter 10 mit der Ordinalzahl N. zugeordnet.

Jedes zweite Gitter 20 ist optisch an das ihm zugeordnete er­ ste Gitter 10 gekoppelt, empfängt den von diesem zugeordneten ersten Gitter 10 reflektierten Leistungsanteil ΔP und weist je eine gitterspezifische Bragg-Wellenlänge λ2 auf.

Dabei ist es bei der Anordnung beispielsweise so eingerich­ tet, daß die von allen ersten Gittern 10 zurück reflektierten und bei den verschiedenen Bragg-Wellenlängen λ1 dieser Gitter 10 liegenden schmalbandigen Leistungsanteile ΔP durch einen zwischen der Strahlungsquelle 12 und den ersten Gittern 10 angeordneten optischen Koppler 13 aus dem optischen Leiter 11 ausgekoppelt und von diesem Koppler 13 den zweiten Bragg-Git­ tern 20 zugeführt werden.

Dies bedeutet, daß jedem zweiten Bragg-Gitter 20 vom Koppler 13 jeweils alle zurück reflektierten schmalbandigen Lei­ stungsanteile ΔP zugeführt werden und demgemäß jedes zweite Gitter 20 auch den schmalbandigen Leistungsanteil ΔP emp­ fängt, der von dem diesem zweiten Gitter 20 allein zugeordne­ ten ersten Gitter 10 kommt.

Die zweiten Bragg-Gitter 20 sind im Unterschied zu den er­ wähnten bekannten Anordnungen gemeinsam auf einem einzelnen optischen Leiter 4 zum Führen des von jedem ersten Gitter 10 kommenden Leistungsanteils ΔP der optischen Strahlung P in einer bestimmten Ausbreitungsrichtung 402 angeordnet und er­ strecken sich in der Ausbreitungsrichtung 402 jeweils ganz von einem Ende 41 bis zu einem von diesem Ende 41 abgekehrten anderen Ende 42 eines vorbestimmten gemeinsamen Abschnitts 40 des Leiters 4, und eine Vorrichtung 3 zur Erzeugung einer Va­ riation der Bragg-Wellenlänge λ2 jedes zweiten Gitters 20 über einem optischen Wellenlängenbereich Δλ2, der die Bragg- Wellenlänge λ1 des diesem zweiten Gitter 20 zugeordneten er­ sten Gitters 10 enthält, ist so ausgebildet, daß sie, eben­ falls im Unterschied zu den bekannten Anordnungen, alle zwei­ ten Gitter 20 gemeinsam parallel zur Längsrichtung 402 des Leiters 4 dehnt und/oder kontrahiert.

Gitterlinien 201 jedes zweiten Gitters 20 verlaufen quer zur Längsrichtung 402 des Leiters 4.

In der Figur ist ein den Abschnitt 40 enthaltender Bereich 45 des optischen Leiters 4 stark vergrößert dargestellt. In die­ sem Bereich 45 sind die zweiten Gitter 20 in der Zeichenebene nebeneinander angeordnet dargestellt. Obgleich eine solche Anordnung nicht grundsätzlich ausgeschlossen ist, ist es in der Praxis zweckmäßiger, die zweiten Gitter 20 einander über­ lagert, d. h. vertikal zur Zeichenebene übereinander anzuord­ nen.

Die im Abschnitt 40 einander überlagert angeordneten zweiten Gitter 20 können beispielsweise durch aufeinanderfolgendes Einschreiben in einen Leiter 4 aus photoempfindlichen Mate­ rial mit einem optischen Strahl, beispielsweise einem Laser­ strahl erzeugt werden.

Die zweiten Gitter 20 können im Unterschied zur Darstellung in der Figur so ausgebildet sein, daß sie alle am einen Ende 41 und anderen Ende 42 des Abschnitts 40 des Leiters 4 anfan­ gen und enden und nicht über den Abschnitt 40 hinausstehen, unabhängig davon, ob sie einander überlagert oder nebeneinan­ der angeordnet sind.

Bei einer praktischen Realisierung besteht der optische Lei­ ter 4 zumindest im vorbestimmten Abschnitt 40, vorzugsweise sogar ganz aus einer optischen Faser.

Die Vorrichtung 3 zur Erzeugung einer Variation der Bragg- Wellenlänge λ2 jedes zweiten Gitters 20 kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß sie einen fest mit dem vorbestimmten Abschnitt 40 des Leiters 4 verbundenen Körper 30 aus dehnba­ rem und/oder kontrahierbarem Material und eine Einrichtung 31 zur wahlweisen Erzeugung einer Dehnung und/oder Kontraktion des Körpers 30 aufweist.

Der Körper 30 kann beispielsweise aus einem elastisch dehnba­ ren Material und die Einrichtung 31 aus einer Einrichtung zur Erzeugung einer auf dieses Material wirkenden Dehn- und/oder Kontraktionskraft bestehen.

Bevorzugter- und vorteilhafterweise besteht der Körper 30 aus piezoelektrischem Material und ist die Einrichtung 31 eine elektrische Einrichtung zur Erzeugung einer variable elektri­ sche Spannung U am Körper 30, die das piezoelektrische Mate­ rial dehnt und/oder kontrahiert.

Die gitterspezifischen Bragg-Wellenlängen λ2 der zweiten Git­ ter 20 sind voneinander verschieden und zweckmäßigerweise so gewählt, daß die Bragg-Wellenlänge λ2 jedes zweiten Gitters 20 zumindest nahe bei der Bragg-Wellenlänge λ1 des diesem zweiten Gitter 20 zugeordneten ersten Gitters 10 liegt, vor­ zugsweise gleich der Bragg-Wellenlänge λ1 dieses ersten Git­ ters 10 ist.

In jedem Fall ist ein Abstand d' zwischen benachbarten Git­ terlinien 201 eines zweiten Gitters 20 ist von Gitter 20 zu Gitter 20 verschieden.

Jedes zweite Gitter 20 weist für durch dieses Gitter 20 durchgehende optische Leistung je eine schmalbandige optische Filtercharakteristik auf, die bei der Bragg-Wellenlänge λ2 dieses zweiten Gitters 20 ein Minimum aufweist, das mit die­ ser Bragg-Wellenlänge λ2 zeitlich variiert.

Dabei werden die Bragg-Wellenlängen λ2 aller zweiten Gitter 20 von der Vorrichtung 3 nicht unabhängig voneinander, son­ dern gleichzeitig variiert.

Alle zweiten Gitter 20 weisen die in der Figur dargestellte gemeinsame Filtercharakteristik 200 für durchgehende optische Leistung P' in Form einer umgekehrten Kammstruktur auf, die bei der Bragg-Wellenlänge λ2 jedes zweiten Gitters 20 jeweils ein Minimum aufweist und die bei einer Variation der Bragg- Wellenlänge λ2 eines zweiten Gitters 20 in der gegebenen Dar­ stellung als ganzes nach links und/oder rechts verschoben wird.

Aus dem Zeitpunkt, bei dem die durch Dehnung und/oder Kon­ traktion veränderte jeweilige Bragg-Wellenlänge λ1 eines er­ sten Gitters 10 und das bei der durch die Vorrichtung 3 zeit­ lich variierten Bragg-Wellenlänge λ2 des diesem ersten Gitter 10 allein zugeordneten zweiten Gitters 20 liegende zeitlich variierte Minimum der gemeinsamen Filtercharakteristik 200 zusammentreffen und die durch dieses zweite Gitter 20 hin­ durchgegangene optische Leistung P' minimal ist, läßt sich für jedes erste Gitter 10 die jeweils geltende Bragg-Wellen­ länge λ1 dieses ersten Gitters 10 ermitteln.

Die jeweils geltende Bragg-Wellenlänge λ1 jedes ersten Git­ ters 10 kann auf einfache Weise beispielsweise dadurch ermit­ telt werden, daß an das andere Ende 42 des vorbestimmten Ab­ schnitts 40 des Leiters 4 ein optischer Wellenlängendemulti­ plexer 5 mit N Ausgängen 51 bis 5N optisch gekoppelt ist, wo­ bei der Ausgang 51 dem zweiten Gitter 20 mit der Ordinalzahl 1., der Ausgang 52 dem zweiten Gitter 20 mit der Ordinalzahl 2. usw. und schließlich der Ausgang 5N dem zweiten Gitter 20 mit der Ordinalzahl N. derart zugeordnet ist, daß am jeweili­ gen Ausgang nur die durch das diesem Ausgang zugeordnete zweite Gitter 20 hindurchgegangene optische Leistung P' er­ scheint.

Aufgrund des bekannten zeitlichen Verlaufs der Verschiebung der Filtercharakteristik 200 durch die Vorrichtung 3 kann für jeden Ausgang 51, 52, . . . bzw. 5N jeweils der Zeitpunkt, bei dem an diesem Ausgang des Demultiplexers 5 die durch das die­ sem Ausgang zugeordnete zweite Gitter 20 hindurchgegangene optische Leistung P' minimal wird, ermittelt und daraus die zu diesem Zeitpunkt geltende Bragg-Wellenlänge λ1 des diesem zweiten Gitter 20 zugeordneten ersten Gitters 10 bestimmt werden.

Dazu ist es zweckmäßig, wenn gegenüber jedem Ausgang 51, 52, . . . bzw. 5N je ein optischer Detektor 6 angeordnet ist, dem das optische Signal aus diesem Ausgang zugeleitet ist und der dieses optische Signal in ein entsprechendes elektrisches Signal umwandelt, das in einer nicht dargestellten elektroni­ schen Schaltung zur Feststellung des Zeitpunkts des Minimums dieses Signals in bekannter Weise verarbeitet wird.

Der optische Wellenlängen-Demultiplexer 5 kann bekanntermaßen ein Spektrograph, ein optischer Detektor 6 eine Halbleiter­ diode und Schaltung zur Feststellung des Zeitpunkts des Mini­ mums ein Mikroprozessor sein.

Andererseits weist jedes zweite Gitter 20 für von diesem Git­ ter 20 reflektierte optische Leistung P'' je eine schmalban­ dige optische Filtercharakteristik auf, die bei der Bragg- Wellenlänge λ2 dieses zweiten Gitters 20 ein Maximum auf­ weist, das mit dieser Bragg-Wellenlänge λ2 zeitlich variiert.

Alle zweiten Gitter 20 weisen die in der Figur dargestellte gemeinsame Filtercharakteristik 200' für reflektierte opti­ sche Leistung P'' in Form einer Kammstruktur auf, die bei der Bragg-Wellenlänge λ2 jedes zweiten Gitters 20 jeweils ein Ma­ ximum aufweist und die bei einer Variation der Bragg-Wellen­ länge λ2 eines zweiten Gitters 20 in der gegebenen Darstel­ lung als ganzes nach links und/oder rechts verschoben wird.

Aus dem Zeitpunkt, bei dem die durch Dehnung und/oder Kon­ traktion veränderte jeweilige Bragg-Wellenlänge λ1 eines er­ sten Gitters 10 und das bei der durch die Vorrichtung 3 zeit­ lich variierten Bragg-Wellenlänge λ2 des diesem ersten Gitter 10 allein zugeordneten zweiten Gitters 20 liegende zeitlich variierte Maximum der gemeinsamen Filtercharakteristik 200' zusammentreffen und die durch dieses zweite Gitter 20 reflek­ tierte optische Leistung P'' maximal ist, läßt sich für jedes erste Gitter 10 die jeweils geltende Bragg-Wellenlänge λ1 dieses ersten Gitters 10 ermitteln.

Auch hier kann die jeweils geltende Bragg-Wellenlänge λ1 je­ des ersten Gitters 10 auf einfache Weise beispielsweise da­ durch ermittelt werden, daß an das eine Ende 41 des vorbe­ stimmten Abschnitts 40 des Leiters 4 ein optischer Wellenlän­ gendemultiplexer 5' mit N Ausgängen 51' bis 5N' optisch ge­ koppelt ist, wobei der Ausgang 51' dem zweiten Gitter 20 mit der Ordinalzahl 1., der Ausgang 52' dem zweiten Gitter 20 mit der Ordinalzahl 2. usw. und schließlich der Ausgang 5N' dem zweiten Gitter 20 mit der Ordinalzahl N. derart zugeordnet ist, daß am jeweiligen Ausgang nur die von dem diesem Ausgang zugeordneten zweiten Gitter 20 reflektierte optische Leistung P'' erscheint.

Aufgrund des bekannten zeitlichen Verlaufs der Verschiebung der Filtercharakteristik 200' durch die Vorrichtung 3 kann für jeden Ausgang 51', 52', . . . bzw. 5N' jeweils der Zeit­ punkt, bei dem an diesem Ausgang des Demultiplexers 5' die von dem diesem Ausgang zugeordneten zweiten Gitter 20 reflek­ tierte optische Leistung P'' maximal wird, ermittelt und dar­ aus die zu diesem Zeitpunkt geltende Bragg-Wellenlänge λ1 des diesem zweiten Gitter 20 zugeordneten ersten Gitters 10 be­ stimmt werden.

Dazu ist es zweckmäßig, wenn gegenüber jedem Ausgang 51', 52', . . . bzw. 5N' je ein optischer Detektor 6' angeordnet ist, dem das optische Signal aus diesem Ausgang zugeleitet ist und der dieses optische Signal in ein entsprechendes elektrisches Signal umwandelt, das in einer nicht dargestellten elektroni­ schen Schaltung zur Feststellung des Zeitpunkts des Maximums dieses Signals in bekannter Weise verarbeitet wird.

Der optische Wellenlängen-Demultiplexer 5' kann bekannterma­ ßen ein Spektrograph, ein optischer Detektor 6' eine Halblei­ terdiode und Schaltung zur Feststellung des Zeitpunkts des Minimums ein Mikroprozessor sein.

Zum Zuführen der von den zweiten Gittern 20 reflektierten optischen Leistungen P'' vom einen Ende 41 des Abschnitts 40 zum optischen Wellenlängen-Demultiplexer 5' ist beispiels­ weise ein weiterer optischer Koppler 50' vorhanden, dem diese optischen Leistungen P'' im optischen Leiter 4 zugeführt sind und der diese Leistungen P'' aus dem Leiter 4 auskoppelt und dem Demultiplexer 5' zuführt.

Die Bragg-Wellenlängen λ1 der ersten Gitter 10 können mit den durch die zweiten Bragg-Gitter 20 hindurchgegangen optischen Leistungen P' und/oder den von den zweiten Bragg-Gittern 20 reflektierten optischen Leistungen P'' bestimmt werden. Wer­ den sie mit beiden Leistungen P' und P'' bestimmt, müssen wie in der Figur dargestellt beide Demultiplexer 5 und 5' vorhan­ den sein, werden sie entweder nur mit der Leistung P' oder der Leistung P'' bestimmt, wird nur der Demultiplexer 5' bzw. 5'' benötigt und der Demultiplexer 5'' bzw. 5' kann fehlen.

Anstelle der von den ersten Gittern 10 reflektierten und bei den jeweiligen Bragg-Wellenlängen λ1 liegenden schmalbandigen Leistungsanteile ΔP kann den zweiten Gittern 20 ebensogut die durch die ersten Gitter 10 hindurchgegangene Strahlung P, der diese reflektierten schmalbandigen Leistungsanteile ΔP feh­ len, zur Bestimmung der jeweiligen Bragg-Wellenlängen λ1 der ersten Gitter 10 zugeführt werden.

Claims (7)

1. Bragg-Gitter-Anordnung,

• - mit zumindest zwei ersten optischen Bragg-Gittern (10), de­ ren jedes je eine von Gitter (10) zu Gitter (10) verschiedene gitterspezifische optische Bragg-Wellenlänge (λ1) aufweist, wobei jedem ersten Gitter (10) eine optische Strahlung (P) einer optischen Bandbreite (Δλ) zugeführt ist, in der die Bragg-Wellenlänge (λ1) dieses ersten Gitters (10) enthalten ist, und wobei die Bragg-Wellenlänge (λ1) jedes ersten Git­ ters (10) in der diese Wellenlänge (λ1) enthaltenden Band­ breite (Δλ) abhängig von der Stärke einer Dehnung und/oder Kontraktion dieses ersten Gitters (10) variiert,
• - mit pro erstem Bragg-Gitter (10) je einem zweiten optischen Bragg-Gitter (20), das diesem ersten Gitter (10) allein zuge­ ordnet ist, optisch an dieses erste Gitter (10) gekoppelt ist, einen von diesem ersten Gitter (10) kommenden Leistungs­ anteil (ΔP) der diesem ersten Gitter (10) zugeführten opti­ schen Strahlung (P) empfängt und je eine gitterspezifische Bragg-Wellenlänge (λ2) aufweist, und
• - mit einer Vorrichtung (3) zur Erzeugung einer Variation der Bragg-Wellenlänge (λ2) jedes zweiten Gitters (20) über einem optischen Wellenlängenbereich (Δλ2), der die Bragg-Wellen­ länge (λ1) des diesem zweiten Gitter (20) zugeordneten ersten Gitters (10) enthält, wobei
• - die zweiten Bragg-Gitter (20) gemeinsam auf einem einzigen optischen Leiter (4) zum Führen des von jedem ersten Gitter (10) kommenden Leistungsanteils (ΔP) der optischen Strahlung (P) in einer bestimmten Ausbreitungsrichtung (402) angeordnet sind und sich in der Ausbreitungsrichtung (402) jeweils ganz von einem Ende (41) bis zu einem von diesem Ende (41) abge­ kehrten anderen Ende (42) eines vorbestimmten gemeinsamen Ab­ schnitts (40) des Leiters (4) erstrecken, und daß
• - die Vorrichtung (3) zur Erzeugung einer Variation der Bragg-Wellenlänge (λ2) jedes zweiten Gitters (20) diese zwei­ ten Gitter (20) gemeinsam dehnt und/oder kontrahiert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Bragg-Gitter (20) einander überlagert auf dem optischen Leiter (4) angeordnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Leiter (4) zumindest im vorbestimmten Abschnitt (40) aus einer optischen Faser besteht.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (3) zur Erzeugung einer Variation der Bragg-Wellenlänge (λ2) jedes zweiten Gitters (20) einen fest mit dem vorbestimmten Abschnitt (40) des Leiters (4) verbundenen Körper (30) aus dehnbarem und/oder kontrahierbarem Material und eine Einrichtung (31) zur wahlweisen Erzeugung einer Dehnung und/oder Kontraktion des Körpers (30) aufweist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (30) aus piezoelektrischem Material besteht und die Einrichtung (31) eine variable elektrische Spannung (U) am Körper (30) erzeugt.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an das andere Ende (42) des vorbestimmten Abschnitts (40) ein optischer Wellenlängendemultiplexer (5) optisch gekoppelt ist.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an das eine Ende (41) des vorbestimmten Abschnitts (40) ein optischer Wellenlängendemultiplexer (5') optisch gekoppelt ist.