DE2147842B2 - In einen Lichtwellenleiter integrierter optischer Zwischenverstärker - Google Patents

In einen Lichtwellenleiter integrierter optischer Zwischenverstärker

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen in einen Lichtwellenleiter integrierten optischen Zwischenverstärker bei einer Anordnung zur Nachrichtenübertragung mittels Lichtwellen.
Ein derartiger integrierter Zwischenverstärker ist aus der US-PS 35 71 737 bekannt. Dort ist der Zwischenverstärker durch einen mit einem laseraktiven Material dotierten Bereich des Wellenleiters und mit einer den Wellenleiter in diesem Bereich über den ganzen Umfang umgebenden Pumpvorrichtung gebildet. Die den Wellenleiter umgebende Pumpvorrichtung kann mit einer Diode, mit einer Schicht aus elektrolumineszierendem Material oder mit einer Anzahl von Röhren, auf denen jeweils Elektroden zum Anlegen von Spannungen aufgebracht sind, gebildet sein.
Beim Aufbau von Nachrichtenanordnungen, insbesondere von komplizierten Anordnungen, sind integrierte Zwischenverstärker zweckmäßig, die erst beim Verlegen oder nach dem Verlegen der Wellenleiter an geeigneten Stellen mit geringem Aufwand und an Ort und Stelle in einen Wellenleiter integrierbar sind. Beim Aufbau solcher Anordnungen zur Nachrichtenübertragung werden nämlich tatsächliche Übertragungsverhältnisse an Koppelstellen oder tatsächliche Dämpfungen in Wellenleitern von theoretisch angenommenen Werten abweichen, so daß sich erst beim Verlegen oder auch erst nach dem Verlegen solcher Anordnungen herausstellt, wo eine Nachverstärkung günstig wäre.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen integrierten Zwischenverstärker der eingangs genannten Art anzugeben, der während oder nach dem Verlegen eines Lichtwellenleiters an gewünschter Stelle mit geringem Aufwand und an Ort und Stelle in den Lichtwellenleiter integrierbar ist
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Zwischenverstärker ein dotierter Halbleitereinkristall mit Wellenleitereigenschaften ist, der eine N- und P-leitende Schicht mit Stromleitungen zur Ladungs-
trägerinjektion (elektrisches Pumpen) und einen Dotierungsübergang aufweist und der über als Immersionsschichten ausgebildete Koppelglieder mit dem optisch passiven Wellenleiter axial verbunden ist
Diese Lösung hat den Vorteil, daß der Laser selbst als kompaktes Bauelement vorliegt, welches lediglich in eine Lücke einzufügen ist die in einem Wellenleiter durch Herausnahme eines Wellenleiterstückes entstanden ist
Ein unerwünschtes Anschwingen der Laserdiode kann verhindert werden durch gegeneinander geneigte Endflächen des Halbleitereinkristalls.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des vorgeschlagenen Zwischenverstärkers ist so ausgebildet, daß der Halbleitereinkristall Spiegel aufweist, die so angeordnet sind, daß die verstärkte Lichtwelle entgegen der Einfallsrichtung den Halbleitereinkristall verläßt und über ein im zufüh; inden Wellenleiter angeordnetes optisches Kanalfilter in einen fortführenden Wellenleiter umgeleitet wird.
Der Lichtweg im Halbleitereinkristall kann dadurch vergrößert werden, daß die Spiegel so angeordnet und ausgebildet sind, daß eine Lichtwelle zwischen den Spiegeln mehrfach reflektiert wird.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des vorgeschlagenen Zwischenverstärkers ist so ausgebildet, daß der Halbleitereinkristall, die Koppelglieder und die angrenzenden Wellenleiterstücke auf einem Trägerkörper aufgebracht sind. Dadurch wird zum einen eine stabile Konstruktion des Zwischenv-rstärkers erreicht, zum anderen kann die Justierung des Halbleitereinkristalls auf die Stirnflächen der Weilenleiterendstücke durch auf dem Trägerkörper vorgesehene Markierungen, Anschläge oder Führungsrinnen erheblich vereinfacht werden.
Die als Immersionsschichten ausgebildeten Koppelglieder haben den Vorteil, daß an die Stirnflächen der angrenzenden Wellenleiterendstücke nicht mehr die sonst üblichen Anforderungen hinsichtlich der Oberflächenqualität gestellt werden müssen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren in der nun folgenden Beschreibung näher beschrieben. Die
F i g. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Zwischenverstärkers, die
Fig.2, 3 und 4 je ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau dos verstärkenden Mediums.
In der Fig. 1 ist auf einem Tragekörper 1 über einer Klebemasse: 2 ein ankommender und ein weiterführender Teil eines Wellenleiters 3 bzw. 4 dargestellt. Dieser Wellenleiter besteht beispielsweise aus Glas- oder Quarzfaserri mit einem Kern 5 und einem diesen Kern 5 umgebenden Mantelgebiet 6, welches einen geringeren Brechungsindex als der Kern 5 besitzt. Zwischen den beiden Teilen des Wellenleiters ist ein Halbleiterlaser 7 eingebettet, der durch die Koppelglieder 8 mit den Enden des Weilenleiters verbunden ist. Diese Koppelglieder 8 bestehen beispielsweise aus Epoxidharz, welches die Lichtimpulse verlustarm weiterleitet.
Der Halbleiterlaser 7 ist so ausgebildet, daß er einen guten Wellenleiter ergibt, d. h. er enthält ebenfalls einen Kern 9 mit einem höheren Brechungsindex und ein Gebiet IO mit einem niedrigeren Brechungsindex. Ist dieser Halbleiterlaser beispielsweise ein Galiumarsenid-Diodenlaser, so muß er zur Ausbildung eines N-Gebietes mit Donatoren, z. B. Selen oder Tellur, und zur Ausbildung eines P-Gebietes mit Akzeptoren, z. B. Zink oder Cadmium, dotiert werden. Die Inversion dieses Lasers erfolgt durch Injektion von Elektronen über die Stromleitungen 11 und IZ Jedes, z.B. im linken Welleuleiter 3, ankommende Lichtsignal wird dann in diesem Halbleiterlaser 7 verstärkt und dann an den rechten Wellenleiter4 weitergegeben.
Diese Anordnung ist geeignet zur Verstärkung von Signalen mit einer hohen Bit-Rate, da keine elektronischen Schaltungen vorhanden sind, welche die Bit-Flate begrenzen würden.
Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Anschwingen des Lasers ausgeschlossen wird. Dies wird dadurch erreicht, daß man die Endflächen 13 und 14 des Halbleiterlasers 7 gegeneinander neigt. Der Durchmesser des Laserkörpers ist größer als die Durchmesser der Faserwellenleiter 3 und 4. Eine solche vergrößerte Ausbildung des Lasers ermöglicht einen einfacheren Aufbau in der integrierten Technik.
Damit der Verstärker ein möglichst geringes Eigenrauschen hat, muß er so aufgebaut sein, daß sich in ihm nur wenige, vorzugsweise nur ein Mode ausbreiter; kann. Die Modenbegrenzung läßt sich durch Einstellen der Resonatorabmessungen bestimmen.
Ein Ausführungsbeispiel für einen resonanten Verstärker mit Spiegeln ist in der Fig.3 wiedergegeben. Die Lichtsignale laufen hier in dem Wellenleiter 3 von links in den Halbleiterlaser 7. Hier wird jeder Impuls an den Resonatorspiegeln 15 und 16 oftmals reflektiert, so daß sich nur bestimmte Moden ausbilden können. Das verstärkte Signal wird durch den selben Wellenleiter 3 in der entgegengesetzten Richtung zurückgeführt Hier wird allerdings eine nicht gezeigte Vsrzweigung notwendig, über welche die Lichtsignale mittels optischer Kanalfilter dem weiterführenden Nachrichtenkanal zugeführt werden.
Diese Verzweigung w:.rd überflüssig bei einem Ausführungsbeispiel, das in der F i g. 4 gezeigt ist. Die über den Wellenleiter 3 in den Laserverstärker 7 eintretenden Lichtsignale werden -auf einem Zick-Zack-Weg durch das aktive Medium geführt und wegen der Verlängerung des Laufweges des Lichtes in einem wenig vergrößerten Medium entsprechend dem um ein Vielfaches verlängerten Laufweg höher verstärkt. Nach dieser "Verstärkung werden sie dem weiterführenden Wellenleiter 4 zugeführt
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 Patentansprüche:
J, In einen Lichtwellenleiter integrierter optischer Zwischenverstärker bei einer Anordnung zur Nachrichtenübertragung mittels Lichtwellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenverstärker ein dotierter Halbleitereinkristall (7) mit Wellenleitereigenschaft ist, der eine N- und eine P-leitende Schicht mit Stromleitungen (11, 12) zur Ladungsträgerinjektion (elektrisches Pumpen) und einen Dotierungsübergang (9) aufweist und der über als Immersionsschichten ausgebildete Koppelglieder (8) mit dem optisch passiven Wellenleiter (3, 4) axial verbunden ist
2. Zwischenverstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch gegeneinander geneigte Endflächen (13,14) des Halbleitereinkristalls.
3. Zwischenverstärker nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß der Halbleitereinkristall Sniegel (15, 16) aufweist, die so angeordnet sind, daß die verstärkte Lichtwelle entgegen der Einfallsrichtung den Halbleitereinkristall (7) verläßt und über ein im zuführenden Wellenleiter (3) angeordnetes optisches Kanalfilter in einen fortführenden Wellenleiter umgeleitet wird.
4. Zwischenverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel (15, 16) so angeordnet und ausgebildet sind, daß eine Lichtwelle im Halbleitereinkristall (7) mehrfach zwischen den Spiegeln reflektiert wird.
5. Zwischenverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleitereinkristfcil (7), tue Koppelglieder (8) und die angrenzenden Endstücke der Wellenleiter (3,4) auf einem Trägerkörper (1) .!geordnet sind.
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DE19712147842 DE2147842B2 (de) 1971-09-24 1971-09-24 In einen Lichtwellenleiter integrierter optischer Zwischenverstärker
CH547019D CH547019A (de) 1971-09-24 1972-06-08 Zwischenverstaerker an einem optischen wellenleiter.
SE948472A SE379121B (de) 1971-09-24 1972-07-19
CA151,138A CA995798A (en) 1971-09-24 1972-09-07 Optical intermediate amplifier for an information transmission system
GB4330672A GB1407227A (en) 1971-09-24 1972-09-19 Repeater amplifiers for telecommunications transmission systems
FR7233241A FR2153317B1 (de) 1971-09-24 1972-09-20
LU66145D LU66145A1 (de) 1971-09-24 1972-09-22
JP9562372A JPS576715B2 (de) 1971-09-24 1972-09-22
NL7212865A NL7212865A (de) 1971-09-24 1972-09-22
IT2951372A IT967733B (it) 1971-09-24 1972-09-22 Amplificatore ottico intermedio per un sistema di comunicazioni elettriche
FR7334641A FR2201557B2 (de) 1971-09-24 1973-09-27
FR7334811A FR2201555B2 (de) 1971-09-24 1973-09-28
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AU31480/77A AU504114B2 (en) 1971-09-24 1977-12-12 Repeater amplifiers

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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2248370C2 (de) * 1972-10-03 1986-05-07 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München In einen optischen Wellenleiter eines optischen Nachrichtenübertragungssystems integrierter Zwischenverstärker
JPS5555594A (en) * 1978-10-19 1980-04-23 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> Semiconductor light amplifier
FR2441860A1 (fr) * 1978-11-14 1980-06-13 Thomson Csf Epissure entre fibres optiques
JPS56165437A (en) * 1980-05-26 1981-12-19 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> Optical repeating system for optical communication
US4369524A (en) * 1980-10-14 1983-01-18 Xerox Corporation Single component transceiver device for linear fiber optical network
JPH01289287A (ja) * 1988-05-17 1989-11-21 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 半導体光増幅素子

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DE2147842A1 (de) 1973-04-05
FR2153317B1 (de) 1978-10-20
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CA995798A (en) 1976-08-24
IT967733B (it) 1974-03-11
FR2153317A1 (de) 1973-05-04
GB1407227A (en) 1975-09-24
BE789175A (fr) 1973-01-15
JPS4842750A (de) 1973-06-21
JPS576715B2 (de) 1982-02-06
SE379121B (de) 1975-09-22
CH547019A (de) 1974-03-15

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