DE2442724A1 - Integriert optischer wellenleiter mit einem filter - Google Patents

Integriert optischer wellenleiter mit einem filter

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DE2442724A1
DE2442724A1 DE2442724A DE2442724A DE2442724A1 DE 2442724 A1 DE2442724 A1 DE 2442724A1 DE 2442724 A DE2442724 A DE 2442724A DE 2442724 A DE2442724 A DE 2442724A DE 2442724 A1 DE2442724 A1 DE 2442724A1
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waveguide
multilayer system
filter
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wave guide
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Hans Dipl Phys Dr Mahlein
Gerhard Dipl Ing Dr Winzer
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
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Description

Integriert-optischer Wellenleiter mit einem Filter
Die Erfindung betrifft einen integriert-optischen Wellenleiter mit einem Filter.
Bekannt sind aus Aufsätzen von S.E. Miller (IEEE J. Quantum Electron., QE-8 (1972) 199) und P.K. Tien (Appl. Opt. 10 (1971)2395) Wellenleiterstrukturen mit integriert aufgebauten Modulatoren, Laserverstärkern und Koppelvorrichtungen.
Aufbau und Eigenschaften von Vielfachschichten sind z.B. in dem Buch "Thin Film Optical Filters" von H.A. Macleod, Adam Hilger, Ltd. London, 1969 beschrieben. Nach der dort genannten Theorie können Vielfachschichtsysteme aus dielektrischen und metallischen dünnen Schichten aufgebaut werden, welche die spektralen oder Polarisationseigenschaften optischer Strahlung in gezielter Weise verändern oder als Reflektoren dienen.
Aufgabe der Erfindung ist es, für die optische Nachrichtentechnik einen Wellenleiter mit einem Polarisations- oder spektralselektiven Filter zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einem Substrat ein Vielfachschichtsystem mit hoch- und niedrigbrechenden Schichten und auf diesem ein erster ankommender und ein zweiter weiterführender Wellenleiter mit eng benachbarten getaperten Enden angeordnet und daß die effektiven Brechungsindices η für die zu führenden Moden der beiden Wellenleiter größer ist als der Brechungsindex n^ der ersten an die Wellen-
VPA 9/710/408Aa WR/Kow
-2-
609812/0835
leiter angrenzenden Schicht des Vielfachschichtsystems sind.
Wegen der Taperform der beiden Wellenleiterenden wird eine im ersten Wellenleiter herangeführte Lichtwelle in das Vielfachschichtsystem gebrochen, dort nach Reflexion und Transmission an den einzelnen Schichtgrenzen des Vielfachschichtsystems durch Interferenz aller Teillichtwellen beeinflußt und in den zweiten Wellenleiter gebrochen, wo die Lichtwelle weitergeführt wird. Der Abstand zwischen den Enden der Wellenleiter muß möglichst gering sein, damit das im Vielfachschichtsystem beeinflußte Licht vom zweiten Wellenleiter wieder aufgenommen wird.
Vor bzw. hinter den getaperten Enden der Wellenleiter werden die Lichtwellen geführt, da n. <: η ist.
Das Vielfachschichtsystem wirkt insbesondere als spektralselektives oder als Polarisationsfilter, wenn es einen Aufbau wie das in der Offenlegungsschrift 2 252 826 beschriebene Dünnschichtfilter aufweist. Der spezielle Aufbau des Filters ♦ mit der Anzahl der hoch- und niedrigbrechenden Schichten, deren Brechungsindices sowie die Auftreffwinkel der Lichtwellen auf die an die Wellenleiter angrenzende Schicht des Vielfachschichtsystems ist den dort genannten Beziehungen zu entnehmen.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in der Figurenbeschreibung näher erläutert.
In der Figur ist auf einem Substrat 1 aus Glas ein Vielfachschichtsystem 2 mit einer solchen Brechungsindexstruktur aufgebracht, daß es als Reflexionspolarisator für monochromatische Lichtwellen wirkt, welche unter einem Winkel 6Q auf die
VPA 9/7i0/4084a -3-
98-1 2/0835
erste an den Wellenleiter 3 mit dem getaperten Ende 4 anschließende Schicht des Vielfachschichtsystems 2 auftreffen. Alle hoch- und niedrigbrechenden Schichten des Vielfachschichtsystems weisen die gleiche effektive optische Schichtdicke auf, die gleich einem ungeraden Vielfachen von λ/4 ist (A= Lichtwellenlänge). Das Vielfachschichtsystem weist eine Brechungsindexstruktur ησ (no, n.) nn auf (ησ = Substratbrechungsindex) und er-
o d. Ί U D
füllt die Beziehung
In (ns 2 - n0 2 sin20Q) - In (nQ 2 - nQ 2 sin2 θ Q)
k = 1/2 .
""" ^"Ip - Hq Sin Cq; - IU \il* - IiQ OJ-Il C7q
In (n2 2 - nQ 2 sin2 θQ) - In (n^ - nQ 2 sin2 θ Q)
wobei n. und n2 die Brechungsindices der er.sten bzw. zweiten an die Wellenleiter anschließenden Schichten des Vielfachschichtsystems sind, k = 1, 2 ....
Durch Vorgabe der Taperform des Wellenleiters 4 kann erreicht werden, daß die Lichtwelle unter dem Winkel 9Q auf das Vielfachschichtsystem auftrifft.
Damit das am Vielfachschichtsystem reflektierte Licht nicht verloren geht, wird das getaperte Ende 5 des zweiten Wellenleiters 6 eng benachbart an das getaperte Ende 4 des Wellenleiters 3 angeordnet. Die polarisierten Lichtwellen gelangen aus dem Vielfachschichtsystem 2 gemäß dem eingezeichneten Verlauf 7 in den Wellenleiter 6 und werden dort weitergeführt.
4 Patentansprüche
1 Figur
VPA 9/710/4084a -4-
60981 2/0835

Claims (4)

  1. .4-
    Patentansprüche
    Integriert-optischer Wellenleiter mit einem Filter, dadurch gekennzeichnet , daß auf einem Substrat ein Vielfachschichtsystem mit hoch- und niedrigbrechenden Schichten und auf diesem ein erster ankommender und ein zweiter weiterführender Wellenleiter mit eng benachbarten getaperten Enden angeordnet sind und daß die effektiven Brechungsindices Uq für die zu führenden Moden der beiden Wellenleiter größer als der Brechungsindex η., der ersten an die Wellenleiter angrenzenden Schicht des Vielfachsystems sind.
  2. 2. Wellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Vielfachschichtsystem als Spektralfilter ausgebildet ist.
  3. 3. Wellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Vielfachschichtsystem als Polarisationsfilter ausgebildet ist.
  4. 4. Wellenleiter nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet , daß das Vielfachschichtsystem als Reflektor (vollständig oder teilweise reflektierend) ausgebildet ist.
    VPA 9/710/4034a
    609817/0835
DE2442724A 1974-09-06 1974-09-06 Integriert optischer wellenleiter mit einem filter Pending DE2442724A1 (de)

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US05/605,182 US4006964A (en) 1974-09-06 1975-08-15 Integrated optical waveguide having a filter

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