DE2916234C2 - - Google Patents

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DE2916234C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einkoppeln eines ersten optischen Signals mit einer ersten Wellenlänge in eine Übertragungsglasfaser und zum Auskoppeln eines in der Übertragungsglasfaser in entgegengesetzter Richtung zum ersten optischen Signal verlaufenden zweiten optischen Signals mit mindestens einer zu ersten Wellenlänge verschiedenen zweiten Wellenlänge, wobei die einzukoppelnden und ausgekoppelten optischen Signale in räumlich voneinander getrennten weiteren Glasfasern verlaufen, bestehend aus einer zwischen der Übertragungsglasfaser und den weiteren Glasfasern angeordneten Abbildungsanordnung, in deren Pupille ein binäres, optisches Gitter liegt, und wobei weitere Glasfasern die in die Beugungsordnung des Gitters abgebeugten zweiten optischen Signale aufnehmen.
Die Nachrichten- bzw. Datenübertragung mit Hilfe von Glasfasern erfolgt im einfachsten Fall eines Dialogbetriebes zwischen zwei Stationen bzw. Endstellen E 1, E 2, die mittels Übertragungsglasfasern miteinander verbunden sind. Als Beispiel hierfür seien eine Telefonendstelle und ein zugehöriges Vermittlungsamt genannt. Um die Kapazität der Übertragungsglasfasern besser zu nutzen und zudem kostengünstige Systeme anzubieten, ist es vorteilhaft, wenn nur eine Übertragungsglasfaser für den Nachrichtentransport in beiden Richtungen benötigt wird. Bei jedem Teilnehmer (Endstellen E 1, E 2) stellt sich dann das Problem der Einkopplung von optischen Signalen mit einer ersten Wellenlänge (Sendesignalen) in die Übertragungsglasfaser sowie der Auskopplung von optischen Signalen mit einer zur ersten Wellenlänge unterschiedlichen zweiten Wellenlänge (Empfangssignale) aus der Übertragungsglasfaser.
Derartiges Vorrichtungen sind bereits aus "SPIE", Vol. 139, Guided Wave Optical Systems and Devices (1978), S. 63-69, z. B. Fig. 2, bekannt. Die optischen Signale werden dabei von einem Reflexionsgitter entsprechend ihrer Wellenlänge unterschiedlich stark abgebeugt.
Auf diese Weise läßt sich eine örtliche Trennung der in die Übertragungsglasfaser einzukoppelnden bzw. der aus der Übertragungsglasfaser ausgekoppelten optischen Signale erreichen, die mittels zweiter weiterer Glasfasern, an die jeweils ein Sender bzw. ein Detektor gekoppelt sind, übertragen werden.
Beim Durchlaufen der Vorrichtung erleiden die optischen Signale aufgrund des verwendeten Reflexionsgitters jedoch relativ hohe Verluste durch Reflexion und Streuung. Hinzu kommt, daß diese Vorrichtung keine gemeinsame optische Achse aufweist, was zu Konstruktions- und Justierproblemen führt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, bei der die Verluste der sie durchlaufenden Strahlung nur minimal sind, und die nur eine optische Achse aufweist.
Ausgehend vom Oberbegriff des Hauptanspruchs wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gitter als Phasengitter ausgebildet und auf einer optischen Achse gemeinsam mit der Abbildungsanordnung angeordnet ist, daß das Phasengitter wenigstens annähernd ein Tastverhältnis von 1 : 1 und einen optischen Weglängenunterschied H von wenigstens annähernd
H = (N-1)h = n₁λ I mit n₁ =1, 2, 3, . . .
besitzt, wobei N der Brechungsindex des Phasengittermaterials, h die Gitterhöhe und λ I die Wellenlänge des in die Übertragungsglasfaser einzukoppelnden optischen Signals ist, und daß das Phasengitter zusätzlich die Bedingung wenigstens annähernd erfüllt.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die besondere Wahl des optischen Weglängenunterschiedes H des in der Pupille der Abbildungsanordnung liegenden transparenten Phasengitters erreicht, daß ein Sendesignal mit einer ersten Wellenlänge λ I, das aus einer auf der optischen Achse liegenden weiteren Glasfaser (Sendefaser) austritt, mittels der Abbildungsanordnung in eine auf der anderen Seite der Vorrichtung auf der optischen Achse liegende Übertragungsglasfaser eingekoppelt wird, ohne daß das Phasengitter eine Wirkung auf das Sendesignal ausübt.
Ein aus der Übertragungsglasfaser auszukoppelndes zweites optisches Signal mit einer zweiten Wellenlänge λ II, das in entgegengesetzter Richtung zum ersten optischen Signal verläuft, wird dagegen vom Phasengitter derart beeinflußt, daß es in die +1. bzw. -1. Beugungsordnung abgebeugt wird. Die in beide Gitterordnungen abgebeugte Strahlung wird dabei in andere weitere Glasfasern (Empfangsfasern) eingekoppelt und einem gemeinsamen Detektor zugeführt.
Das Phasengitter selbst ist binär und besitzt wenigstens annähernd ein Tastverhältnis von 1 : 1. Ein derartiges Phasengitter besitzt Gitterstrukturen mit nur zwei unterschiedlichen Gitterhöhen (mäanderförmiges Phasengitter). Bei einem Tastverhältnis von 1 : 1 besitzen diese Strukturen innerhalb einer Gitterperiode die gleiche ebene Ausdehnung. Ein derartiges Phasengitter ist besonders einfach herstellbar.
Erfüllt das Phasengitter wenigstens annähernd die Bedingung so wird erreicht, daß das aus der Übertragungsglasfaser auszukoppelnde optische Signal mit der Wellenlänge λ II mit maximaler Intensität in die +1. bzw. -1. Gitterordnung abgebeugt wird, so daß der Detektor, dem die in beide Gitterordnungen abgebeugten Signale zugeführt werden, ein möglichst großes Detektorausgangssignal erzeugt.
Entsprechend kann durch diese Bedingung auch die Beugung von Strahlung mit einer anderen Wellenlänge, z. B. λ III, λ IV, in die +1. bzw. -1. Beugungsordnung optimiert werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung befindet sich das Phasengitter zwischen zwei auf der optischen Achse angeordneten Linsen, die als Selfoc-Linsen ausgebildet sind. Selfoc-Linsen sind zylindrische Linsen, deren optische Achse die Zylinderachse ist und die ein derartiges radiales Brechungsindexprofil aufweisen, daß ein auf der Eingangsfläche der Selfoc-Linse und auf der optischen Achse liegender Lichtpunkt die eine hierzu bestimmte Länge besitzende Selfoc-Linse als paralleles Strahlenbündel verlassen kann. Mit Hilfe derartiger Linsen können Vorrichtungen der genannten Art in besonders kompakter und stabiler Weise aufgebaut werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Phasengitter in eine der sich gegenüberliegenden Flächen der Selfoc-Linsen eingebracht, so daß eine Einzelherstellung eines Phasengitters und dessen Justierung zwischen den Selfoc-Linsen entfällt. Das Einbringen des Phasengitters kann z. B. mittels photolithographischer Techniken in Verbindung mit naßchemischem Ätzen oder mit reaktivem Sputtern erfolgen.
Beim reaktiven Sputtern werden die im photolithographischen Prozeß freigelegten Glas- oder Quarzflächen dadurch abgetragen, daß eine reaktive Substanz mit dem Oberflächenmaterial eine flüchtige Verbindung eingeht. Die resultierende Strukturierung zeichnet sich durch eine hervorragende Kantenschärfe aus.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematisch dargestellte Nachrichten- Übertragungsstrecke für einen Zweiwellenlängenbetrieb,
Fig. 2 eine Vorrichtung zum Ein- und Auskoppeln von optischen Signalen in eine bzw. aus einer Übertragungsglasfaser,
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Kopplungsverluste in Abhängigkeit des Quotienten λ I/λ II und
Fig. 4 ein binäres Phasengitter mit einem Tastverhältnis von 1 : 1.
In Fig. 1 ist schematisch eine Nachrichten-Übertragungsstrecke für einen Zweiwellenlängenbetrieb zwischen zwei Endstellen E 1, E 2, z. B. einer Telefonendstelle und einem zugehörigen Vermittlungsamt, dargestellt. Die Endstelle E 1 besitzt dabei einen optischen Sender S 1, der optische Signale mit einer Wellenlänge λ I aussendet, einen Detektor D 2 zum Empfangen von optischen Signalen mit einer Wellenlänge λ II sowie eine Vorrichtung K 1, die über Glasfasern 1 und 2 mit dem Sender S 1 bzw. dem Detektor D 2 verbunden ist. Diese Vorrichtung K 1, an die ferner eine die Endstellen E 1, E 2 verbindende Übertragungsglasfaser 3 angeschlossen ist, dient dazu, die Sendesignale mit der Wellenlänge λ I in die Übertragungsglasfaser 3 einzukoppeln und gleichzeitig die in der Übertragungsglasfaser 3 in entgegengesetzter Richtung verlaufenden, vom Sender S 2 der Endstelle E 2 ausgesandten Signale mit der Wellenlänge λ II aus der Übertragungsglasfaser 3 auszukoppeln und sie dem Detektor D 2 zuzuführen.
Die Vorrichtung K 2 in der Endstelle E 2 hat dagegen die Aufgabe, die vom Sender S 2 über eine Glasfaser 4 ausgesandten Signale mit der Wellenlänge λ II in die Übertragungsglasfaser 3 einzukoppeln, während sie die Signale mit der Wellenlänge λ I aus der Übertragungsglasfaser 3 auskoppelt und sie dem Detektor D 1 über eine Glasfaser 5 zuführt.
Beide Endstellen E 1, E 2 sind also untereinander nur mit einer einzigen Übertragungsglasfaser 3 verbunden, in der optische Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen λ I, λ II in entgegengesetzter Richtung verlaufen. Die Kapazität der Übertragungsglasfaser 3 wird auf diese Weise besser ausgenutzt, so daß eine derartige Nachrichten- Übertragungsstrecke kostengünstiger hergestellt werden kann.
In der Fig. 2 ist beispielsweise die Vorrichtung K 1 aus der Endstelle E 1 näher dargestellt. Sie besteht aus zwei auf einer gemeinsamen optischen Achse 6 angeordneten zylindrischen Selfoc-Linsen 7 und 8 der Länge L, zwischen denen sich ein geeignet strukturiertes Phasengitter 9 befindet. An die Außenseite 7 a der Selfoc-Linse 7 stößt dabei senkrecht die Übertragungsglasfaser 3 (Fig. 1), deren Berührungsfläche mit der Selfoc-Linse 7 die optische Achse 6 konzentrisch umgibt. Die Übertragungsglasfaser 3 ist dabei fest mit der Selfoc-Linse 6 verbunden, z. B. verkittet.
An die Außenseite 8 a der Selfoc-Linse 8 stoßen senkrecht eine Sendefaser 1 sowie zwei den Detektor D 2 und die Selfoc- Linse 8 verbindende Empfangsfasern 2 a, b. Die Berührungsfläche der Sendefaser 1 mit der Selfoc-Linse 8 umgibt dabei wiederum konzentrisch die optische Achse 6, während die Empfangsfasern 2 a, b unter einem Abstand l, der weiter unten genauer angegeben wird, von der optischen Achse 6 liegen bzw. die durch das Phasengitter 9 in die +1. Beugungsordnung abgebeugte Strahlung der Wellenlänge λ II auffangen. Auch diese Empfangsfasern 2 a, b sind mit der Selfoc-Linse 8, z. B. durch Verkittung, fest verbunden.
Die Selfoc-Linsen 7, 8 besitzen nun eine solche Länge L, daß sie jeweils die punktförmigen, durch die Glasfasern 1 und 3 auf den Außenseiten 8 a und 7 a erzeugten Lichtquellen in Parallelstrahlen überführen. Ohne das Phasengitter 9 würde somit eine 1 : 1-Abbildung der Glasfasern 1 und 3 aufeinander stattfinden.
Der optische Weglängenunterschied H₁ des Phasengitters 9 der Endstelle E 1 wird jetzt aber so gewählt, daß er ein Vielfaches der Wellenlänge λ I der vom Sender S 1 ausgehenden optischen Signale beträgt. Der optische Weglängenunterschied H₁ beträgt somit
H₁ = (N₁-1)h₁ = n₁λ I mit n₁ = 1, 2, 3, . . . (1)
Hierbei ist N₁ der Brechungsindex des für das Phasengitter 9 verwendeten Materials, während h₁ die Gitterhöhe ist (h in Fig. 4). Durch den Einbau des Phasengitters 9 ändern sich die Verhältnisse für die Wellenlänge λ I nicht, denn ein Phasengitter 9 mit derartigen Phasenhöhen H₁ beeinflußt die Strahlung der Wellenlänge λ I nicht. Das optische Signal des Senders S 1 wird somit ohne große Strahlungsverluste in die Übertragungsglasfaser 3 eingekoppelt. Ein Übersprechen zwischen den Sende- und Empfangsfasern 1 und 2 a, b, also eine Übertragung von Signalen mit der Wellenlänge λ I in die Empfangsfasern 2 a, b, tritt hier praktisch nicht auf.
Dagegen wird ein Bruchteil η₁ der durch die Übertragungsglasfaser 3 ankommenden, z. B. vom Sender S 2 ausgesandten Strahlung mit der Wellenlänge λ II in die Empfangsfasern 2 a, 2 b eingekoppelt, wenn der Abstand l₁ vom Zentrum der Empfangsfasern 2 a, b zur optischen Achse 6 gleich der Aufspaltung von 0. und ±1. Beugungsordnung des Phasengitters 9 ist, wenn also gilt:
Hierbei ist f die Brennweite der Selfoc-Linse 8 und l₁ die Gitterperiode (d in Fig. 4) des Phasengitters 9 in der Endstelle E 1.
Der Bruchteil η₁ bestimmt sich zu wobei η₁ seinen maximalen Wert von 81% erhält, wenn die Bedingung wenigstens annähernd erfüllt ist. Vorzugsweise werden die Gleichungen (1) und (4) mit kleinen Zahlen von n₁ und m₁ erfüllt, damit die Herstellung des Phasengitters 9 nicht durch allzu große optische Weglängenunterschiede H₁ erschwert wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel besitzen die Selfoc-Linsen 7 und 8 bzw. die in beiden Endstellen E 1, E 2 vorhandenen Selfoc-Linsen (Fig. 1) eine Länge von L=7,85 mm, einen Durchmesser von 2 mm und eine Brennweite von f=3,2 mm. Die Glasfasern 1 bis 5 besitzen dagegen Außendurchmesser von 100 µm.
In der Endstelle E 1 besteht der optische Sender S 1 aus einer Lumineszenzdiode, die Strahlung mit einer Wellenlänge von λ I=825 nm aussendet. Ein geeignetes Phasengitter 9 in der Endstelle E 1 besitzt bei einer Gitterperiode von z. B. d₁=20 µm - der größte Wert d₁ ergibt sich für den Fall, daß sich die Sende- und Empfangsfasern 1, 2 a, b gerade berühren - eine Gitterhöhe h₁ von 3,0 µm. Der Bruchteil η₁ der in den Detektor D 2 eingekoppelten Strahlung der Wellenlänge λ II beträgt dabei 78%.
Der in der Endstelle E 2 anzuordnende optische Sender S 2 besteht aus einer Lumineszenzdiode, die Strahlung mit einer Wellenlänge λ II = 1060 nm aussendet. Das in der Endstelle E 2 vorhandene Phasengitter mit einem optischen Weglängenunterschied von
H₂ = (N₂-1)h₂ = n₂λ II mit n₂ = 1, 2, 3, . . . (5)
besitzt bei einer Gitterperiode d₂ von ebenfalls 20 µm eine Gitterhöhe h₂ von 3,86 µm. Der Bruchteil der in den Detektor D 1 eingekoppelten Strahlung der Wellenlänge λ I beträgt etwa 77%. Der Maximalwert von 81% würde für erreicht werden.
Beide Phasengitter in den Endstellen E 1 und E 2 bestehen dabei aus einem Material mit einem Brechungsindex N = N₁ = N₂, der bei 1,45 liegt.
Die Abstände l₁, l₂ der Zentren der Empfangsfasern (z. B. der Empfangsfasern 2 a, b in Fig. 2) von der optischen Achse 6 in beiden Endstellen E 1, E 2 sind aber bei gleicher Gitterperiode (d₁=d₂) für beide Phasengitter unterschiedlich groß (Gl. 4). Gleiche Werte von l₁ und l₂ können durch Wahl entsprechender Gitterperioden d₁, d₂ der Phasengitter erhalten werden.
Faßt man die Gleichungen 1, 4, 5 und 7 zusammen, so erhält man folgenden Ausdruck:
Hierbei stammen x₁ und x₂ jeweils aus Gleichung 4 oder 7 und betragen x₁, x₂≈0,5.
In Fig. 4 ist eine graphische Darstellung von x=x₁ bzw. x₂) in Abhängigkeit von (m₁+x)/n₁ (durchgezogene Linien) und von n₂/(m₂+x) (gestrichelte Linien) für unterschiedliche Werte von m und n dargestellt. Unter Berücksichtigung von Gleichung 8 kann auf der Abszisse auch der Quotient λ I/λ II aufgetragen werden. Für einen vorgewählten Wert von λ I/λ II lassen sich nun die Größen n₁, m₁, x₁ bzw. n₂, m₂, x₂ aus diesem Diagramm bestimmen. Für das Ausführungsbeispiel erhält man für λ I = 825 nm und λ II = 1060 nm einen Quotienten λ I/λ II≈0,78. Eine von diesem Punkt auf der Abszisse ausgehende senkrechte Linie (gepunktet) schneidet die Linien m₂=n₂=2 und m₁=1, n₁=2. Ausgehend von diesen Schnittpunkten und horizontal verlaufende Linien (gepunktet) schneiden die Ordinate bei verschiedenen Werten von x₁, x₂. Diese Werte lassen sich gemäß der zweiten Ordinate direkt als Verluste V in dB ablesen, die beim Einkoppeln der jeweiligen Strahlung in die Empfangsfasern auftreten. Bei Wahl von Lichtquellen mit anderen Wellenlängen erhält man gemäß dieser Darstellung andere Werte für m₁, n₁, x₁ bzw. m₂, n₂, x₂ und dementsprechend andere Verluste V₁, V₂.
In Fig. 4 ist ein Querschnitt des binären, transparenten Phasengitters 9 aus Fig. 2 dargestellt. Es besitzt ein rechteckförmiges Gitterprofil mit einem Tastverhältnis von 1 : 1, also eine von Gittertälern 10 bzw. Gitterbergen 11 jeweils zur Hälfte bedeckte Gitterperiode d.
Es kann beispielsweise als PVF-Foliengitter ausgeführt sein (siehe Knop, Optics Comm., Vol. 18, 298 [1976]) oder mit Hilfe von photolithographischen Techniken direkt in eine der sich gegenüberliegenden Innenflächen der Selfoc-Linsen 7 oder 8 geätzt werden.
Die justierten (Kopplungs-)Vorrichtungen K 1, K 2 mit den Selfoc-Linsen und dem Phasengitter können jeweils mit Epoxidharz oder einem anderen geeigneten Bindemittel zu einem Block mit vier abgehenden Glasfasern 1, 2 a, 2 b und 3 (siehe Fig. 2) bzw. 3, 4 und 5 a, 5 b (nicht einzeln dargestellt vergossen werden, so daß eine mechanisch stabile Anordnung entsteht, die nicht mehr dejustierbar ist. Die Enden der jeweils abgehenden Glasfasern sind dabei mit geeigneten Steckverbindungen versehen, so daß die Vorrichtungen K 1, K 2 miteinander und mit den ihnen zugeordneten Sendern S 1, S 2 und Detektoren D 1, D 2 leicht verbunden werden können.
Ferner können die Selfoc-Linsen auch durch andere Linsen oder Linsensysteme ersetzt werden, mit deren Hilfe die aus der Übertragungsglasfaser 3 austretenden optischen Signale auf die Empfangsfasern 2 a, b abgebildet werden bzw. daß das die Sendefaser 1 verlassene Sendesignal auf die Übertragungsglasfaser 3 abgebildet wird. Die Strahlung sollte dabei wenigstens annähernd das Phasengitter 9 senkrecht durchsetzen. Die Glasfasern müssen dann durch andere geeignete Mittel entsprechend positioniert werden.
Beispielsweise kann das Phasengitter in der Pupille einer Bikonvex-Linse oder zwischen zwei Bikonvex- Linsen angeordnet sein.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Einkoppeln eines ersten optischen Signals mit einer ersten Wellenlänge (λ I) in eine Übertragungsglasfaser (3) und zum Auskoppeln eines in der Übertragungsglasfaser in entgegengesetzter Richtung zum ersten optischen Signal verlaufenden zweiten optischen Signals mit mindestens einer zur ersten Wellenlänge verschiedenen zweiten Wellenlänge (λ II), wobei die einzukoppelnden und ausgekoppelten optischen Signale in räumlich voneinander getrennten weiteren Glasfasern (1, 2 a, b) verlaufen, bestehend aus einer zwischen der Übertragungsglasfaser und den weiteren Glasfasern angeordneten Abbildungsanordnung, in deren Pupille ein binäres, optisches Gitter liegt, und wobei weitere Glasfasern die in die Beugungsordnungen des Gitters abgebeugten zweiten optischen Signale aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter als Phasengitter (9) ausgebildet und auf einer optischen Achse (6) gemeinsam mit der Abbildungsordnung angeordnet ist, daß das Phasengitter wenigstens annähernd ein Tastverhältnis von 1 : 1 und einen optischen Weglängenunterschied (H) von wenigstens annähernd H = (N-1)h = n₁λ I mit n₁ = 1, 2, 3, . . .besitzt, wobei N der Brechungsindex des Phasengittermaterials, h die Gitterhöhe und λ I die Wellenlänge des in die Übertragungsglasfaser einzukoppelnden optischen Signals ist, und daß das Phasengitter (9) zusätzlich die Bedingung wenigstens annähernd erfüllt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Phasengitter (9) zwischen zwei auf der optischen Achse (6) angeordneten Linsen (7, 8) befindet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen (7, 8) Selfoc-Linsen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasengitter (9) aus einer geeignet strukturierten, vorzugsweise aus PVC bestehenden Folie besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasengitter (9) in eine der sich gegenüberliegenden Flächen der Selfoc-Linsen (7, 8) eingebracht ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsglasfaser (3) sowie die weiteren Glasfasern (1, 2 a, b) an den Außenseiten (7 a, 8 a) der Selfoc-Linsen fest mit diesen verbunden, z. B. verkittet, sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Selfoc-Linsen und das Phasengitter (9) mit einem Bindemittel, z. B. Epoxidharz, zu einem Block mit der abgehenden Übertragungsglasfaser (3) sowie den weiteren Glasfasern (1, 2 a, b) vergossen sind.
8. Optisches Übertragungssystem zur Übertragung von Nachrichten mittels einer Übertragungsglasfaser (3) im Zweiwellenlängenbetrieb, welches in einer ersten Endstelle (E 1) einen optischen Sender (S 1) zur Aussendung von Strahlung einer ersten Wellenlänge (λ I) und einen Detektor (D 2) zum Empfangen von Strahlung einer zweiten Wellenlänge (λ II) sowie in einer zweiten Endstelle (E 2) einen optischen Sender (S 2) zur Aussendung von Strahlung der zweiten Wellenlänge (λ II) und einen Detektor (D 1) zum Empfangen von Strahlung der ersten Wellenlänge (λ I) besitzt, und daß in beiden Endstellen jeweils eine Vorrichtung (K 1, K 2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorrichtung (K 1) in der ersten Endstelle (E 1) ein erstes Phasengitter mit einem optischen Weglängenunterschied (H₁) von (N₁-1)h₁ = n₁λ I mit n₁ = 1, 2, . . .und die zweite Vorrichtung (K 2) in der zweiten Endstelle (E 2) ein zweites Phasengitter mit einem optischen Weglängenunterschied (H₂) von(N₂-1)h₂ = n₂λ II mit n₂ = 1, 2, . . .besitzt, und daß das erste Phasengitter die Nebenbedingung und das zweite Phasengitter die Nebenbedingung wenigstens annähernd erfüllt, wobei N₁, N₂ die Brechungsindices und h₁, h₂ die Gitterhöhen des ersten bzw. zweiten Phasengitters sind.
9. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von λ I/λ II≈0,78 ist und daß man m₁=1 und m₂=n₁ = n₂=2 ist.
10. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß λ I = 825 und λ II = 1060 nm beträgt.
11. Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis λ II/d₁ bzw. λ I/d₂ der Wellenlängen (λ II, λ I) der aus der Übertragungsglasfaser (3) auszukoppelnden Strahlung zur Gitterperiode (d₁, d₂) des ersten bzw. zweiten Phasengitters gleich ist.
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CA000349580A CA1154137A (en) 1979-04-21 1980-04-10 Coupling device for coupling signals into or out of a transmission glass-fibre
SE8002908A SE446668B (sv) 1979-04-21 1980-04-18 Kopplingsanordning for att koppla signaler in i och ut ur en transmissionsglasfiber samt transmissionsanleggning
GB8012781A GB2049219B (en) 1979-04-21 1980-04-18 Optical fibre coupling device
JP5181180A JPS55156905A (en) 1979-04-21 1980-04-21 Optical signal coupling unit and optical transmission unit
US06/141,858 US4362359A (en) 1979-04-21 1980-04-21 Coupling device for coupling signals into and out of a transmission glass-fiber
FR8008898A FR2454634A1 (fr) 1979-04-21 1980-04-21 Dispositif de couplage servant a introduire des signaux optiques dans une fibre de verre de transmission ou a extraire des signaux optiques de cette fibre

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Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57133429A (en) * 1981-02-12 1982-08-18 Nippon Sheet Glass Co Ltd Light distributing circuit
US4583161A (en) * 1981-04-16 1986-04-15 Ncr Corporation Data processing system wherein all subsystems check for message errors
DE3118582A1 (de) * 1981-05-11 1982-12-02 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg "optischer koppler"
DE3218022C2 (de) * 1981-05-13 1984-08-02 Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH, 8500 Nürnberg Optische Einrichtung für das Multiplexen
FR2510846A1 (fr) * 1981-07-31 1983-02-04 Trt Telecom Radio Electr Dispositif de couplage d'un emetteur et d'un recepteur de rayonnement a une extremite d'une fibre optique
US4557553A (en) * 1981-11-02 1985-12-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method of wavelength multiplexing in fused single-mode fiber couplers
US4556279A (en) * 1981-11-09 1985-12-03 Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Passive fiber optic multiplexer
DE3213839A1 (de) * 1982-04-15 1983-10-27 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Optische wellenlaengen-multiplex- bzw. -demultiplexanordnung
US4550975A (en) * 1982-04-29 1985-11-05 At&T Bell Laboratories Optical coupling devices
DE3218023A1 (de) * 1982-05-13 1983-11-17 Philips Kommunikations Industrie AG, 8500 Nürnberg Optischer multiplexer
US4486071A (en) * 1982-07-07 1984-12-04 At&T Bell Laboratories Optical coupling device
US4515431A (en) * 1982-08-11 1985-05-07 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic amplifier
DE3232793A1 (de) * 1982-09-03 1984-03-08 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Optisches koppelglied
FR2546309B1 (fr) * 1983-05-19 1986-07-04 Yi Yan Alfredo Structure de guidage optique utilisant un reseau de diffraction
US4560234A (en) * 1983-08-15 1985-12-24 Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic switchable coupler
US4554510A (en) * 1983-09-12 1985-11-19 The Board Of Trustees Of Leland Stanford Junior University Switching fiber optic amplifier
FR2553243B1 (fr) * 1983-10-11 1990-03-30 Lignes Telegraph Telephon Multiplexeur-demultiplexeur optique de longueurs d'onde pour liaison bidirectionnelle
US4783137A (en) * 1983-11-15 1988-11-08 Kosman Karel J Fiber optic coupling system
US4723824A (en) * 1983-11-25 1988-02-09 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic amplifier
US4674830A (en) * 1983-11-25 1987-06-23 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic amplifier
US4649351A (en) * 1984-10-19 1987-03-10 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and method for coherently adding laser beams
DE3605516A1 (de) * 1985-02-21 1986-09-04 Canon K.K., Tokio/Tokyo Optisches funktionselement sowie optische funktionsvorrichtung
DE3608465A1 (de) * 1985-03-16 1986-09-18 Hewlett-Packard GmbH, 7030 Böblingen Lichtuebertragungseinrichtung fuer einen faseroptischen sensor
DE3605248A1 (de) * 1986-02-19 1987-09-03 Standard Elektrik Lorenz Ag Optischer sende/empfangsmodul
US5136411A (en) * 1987-12-11 1992-08-04 General Instrument Corporation Dynamically responsive CATV system with shared fiber optic link
US4849624A (en) * 1988-06-24 1989-07-18 The Boeing Company Optical wavelength division multiplexing of digital encoder tracks
JPH0260315A (ja) * 1988-08-26 1990-02-28 Hitachi Ltd 電圧制御発振器回路
IT1227614B (it) * 1988-12-22 1991-04-22 Italtel Spa Modulo ibrido ricetrasmittente per la trasmissione bidirezionale su una fibra ottica monomodale di due segnali ottici
US5335098A (en) * 1991-07-26 1994-08-02 Accuwave Corporation Fixing method for narrow bandwidth volume holograms in photorefractive materials
WO1993003427A2 (en) * 1991-07-26 1993-02-18 Accuwave Corporation Photorefractive systems and methods
US5491570A (en) * 1991-07-26 1996-02-13 Accuwave Corporation Methods and devices for using photorefractive materials at infrared wavelengths
US5796096A (en) * 1991-07-26 1998-08-18 Accuwave Corporation Fabrication and applications of long-lifetime, holographic gratings in photorefractive materials
US5440669A (en) * 1991-07-26 1995-08-08 Accuwave Corporation Photorefractive systems and methods
US5691989A (en) * 1991-07-26 1997-11-25 Accuwave Corporation Wavelength stabilized laser sources using feedback from volume holograms
US5412506A (en) * 1992-03-09 1995-05-02 At&T Corp. Free-space optical interconnection arrangement
DE19508100B4 (de) * 1995-02-03 2004-09-02 Storz Endoskop Gmbh Vorrichtung zum Einkoppeln von Lichtstrahlen in eine Lichtleitfaser
US5841583A (en) * 1996-02-09 1998-11-24 Corning Incorporated Multi-path interference filter
US6046854A (en) * 1996-02-09 2000-04-04 Corning Incorporated Multi-path interference filter with reflective surfaces
US6381387B1 (en) * 2000-08-02 2002-04-30 Networks Photonics, Inc. Athermalization of a wavelength routing element
JP2003107278A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Nippon Sheet Glass Co Ltd 光モジュール及び光モジュールの作製方法
JP2003255113A (ja) * 2002-02-28 2003-09-10 Canon Inc 光分離素子およびそれを用いた光学機器
WO2003089966A2 (en) * 2002-04-18 2003-10-30 Cierra Photonics, Inc. Wavelenght selective fiber optic coupler
US8452141B2 (en) * 2010-07-30 2013-05-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Optical waveguide coupling device and associated methods
EP2868012B1 (de) * 2012-06-28 2019-08-07 Hewlett-Packard Enterprise Development LP Optisches mischen

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4057326A (en) * 1976-05-27 1977-11-08 Rca Corporation Simplified and improved diffractive subtractive color filtering technique
JPS5342043A (en) * 1976-09-28 1978-04-17 Nec Corp Optical multichannel system
FR2368052A1 (fr) * 1976-10-13 1978-05-12 Nippon Selfoc Co Ltd Dispositif de couplage et de derivation optique
JPS6049882B2 (ja) * 1977-07-07 1985-11-05 日本セルフオツク株式会社 光ビ−ム用光波多重分波回路
US4198117A (en) * 1976-12-28 1980-04-15 Nippon Electric Co., Ltd. Optical wavelength-division multiplexing and demultiplexing device
US4111524A (en) * 1977-04-14 1978-09-05 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Wavelength division multiplexer
NL7714270A (nl) * 1977-12-22 1979-06-26 Nederlanden Staat Inrichting voor het koppelen van ten minste drie lichtgeleiders.
JPS54100752A (en) * 1978-01-25 1979-08-08 Mitsubishi Electric Corp Optical device
JPS54102136A (en) * 1978-01-27 1979-08-11 Mitsubishi Electric Corp Light circuit element
JPS54146644A (en) * 1978-05-09 1979-11-16 Mitsubishi Electric Corp Light distributor

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Publication number Publication date
GB2049219B (en) 1983-04-27
FR2454634A1 (fr) 1980-11-14
CA1154137A (en) 1983-09-20
JPS635730B2 (de) 1988-02-04
JPS55156905A (en) 1980-12-06
DE2916234A1 (de) 1980-10-30
GB2049219A (en) 1980-12-17
US4362359A (en) 1982-12-07
SE8002908L (sv) 1980-10-22
FR2454634B1 (de) 1981-11-06
SE446668B (sv) 1986-09-29

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