DE2930681A1

DE2930681A1 - Anordnung zum filtern, verzweigen, schalten oder modulieren von signalen in vielwelligen optischen wellenleitern

Info

Publication number: DE2930681A1
Application number: DE19792930681
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Prof Dr Unger
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1979-07-28
Filing date: 1979-07-28
Publication date: 1981-02-12

Description

Anordnung zum Filtern, Verzweigen, Schalten oder Modulieren
von Signalen in vielwelligen optischen Wellenleitern Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Filtern, Verzweigen, Schalten oder Modulieren von Signalen in vielwelligen optischen Wellenleitern.
Filter, Weichen, Schalter und Modulatoren der planaren oder integrierten Optik, welche ihre Aufgabe mit Interferenzeffekten erfüllen, arbeiten normalerweise mit einwelligen optischen Wellenleitern in Form von Filmwellenleitern, Streifen- oder Wulstleitern oder streifenbelasteten Filmwellenleitern ebenso wie mit Gradientenwellenleitern in Substraten.
Alle diese Wellenleiter sind so bemessen, daß sie nur die Grundwelle führen, oder sie werden in den genannten Bauelementen nur mit der Grundwelle angeregt. Die Filter, Weichen, Schalter und Modulatoren können optische Signale funktionsgemäß nur einwandfrei verarbeiten, wenn sich die Signale in den Wellenleitern nur in der Crundwelle ausbreiten. Sie können darum auch nur an solche Lichtquellen und Obertragungs- medien angeschlossen werden, die selbst nur die Grundwelle erzeugen bzw. übertragen. Ihre Anwendung ist beschränkt auf Systeme, in denen einwellige Laser als Lichtquelle und beispielsweise einwellige Fasern als Übertragungsmedium dienen.
Licht aus mehrwelligen Lasern oder gar aus inköhärenten Quellen wie Lumineszenzdioden können diese Bauelemente nicht verarbeiten, auch an mehrwellige Fasern oder andere mehrwellige Strukturen können sie nur angeschlossen werden, wenn diese nur in der Grundwelle angeregt werden und kein Licht in höhere Eigenwellen umwandeln. Lichtstrahlen, welche Eigenwellen im Wellenleiter bilden, breiten sich mit einem umso größeren Winkel 8 gegen die Wellenleiterachse aus, Je höher die Ordnung der Eigenwelle ist. Die Filter, Weichen, Schalter und Modulatoren mit Wellenleiterstruktur arbeiten mit Interferenzeffekten und funktionieren darum nur richtig für den Wert des Ausbreitungswinkel e bzw. für einen schmalen Bereich um diesen Wert i, für den sie bemessen sind. In vielwelligen Wellenleitern haben die Eigenwellen, angefangen von der Crundwelle bis zur höchsten noch geführten Eigenwelle so verschiedene Ausbreitungswinkel i, daß die Bauelemente sie nicht mehr alle verarbeiten können.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Bereich der Ausbreitungswinkel der vielwelligen Wellenleiterzugänge zu der filternden, verzweigenden, schaltenden oder modulierenden Struktur soweit einzuschränken, daß die Signale mit dem verbleibenden Bereich der Ausbreitungswinkel von der filternden verzweigenden, schaltenden oder modulierenden Struktur einwandfrei verarbeitet werden können, wobei die durch die Einschränkung des Bereichs der Ausbreitungswinkel auftretenden Verluste sehr gering sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den Ein- und Ausgängen der Anordnung Übergänge zu den vielwelligen optischen Wellenleitern integriert sind, die eine allmäh- liche Anpassung des Querschnitts der Anordnung auf den Querschnitt der Wellenleiter darstellen.
Es ist zweckmäßig, die Übergänge so auszuführen, daß sie in allen Längsschnitten Konturen ohne Knicke aufweisen.
Die Erfindung wird nun anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Figur ist eine wellenselektive Weiche dargestellt. In dieser Weiche kommen Lichtquellen im vielwelligen Wellenleiter 1 mit Ausbreitungswinkeln im Bereich von 0-81 an. Im Übergang zur Weichen-Struktur ist der Querschnitt des Wellenleiters aufgeweitet. Diese Aufweitung erfolgt so allmählich, daß sich jede Eigenwelle praktisch unabhängig ausbreitet und keine störende Mischung von Eigenwellen stattfindet. Wenn sich der Querschnitt eines Wellenleiters auf diese Weise von al auf a2 > al erweitert, so verringert sich dabei der Ausbreitungswinkel beispielsweise der Eigenwelle höchster Ordnung von 81 auf a1 e2 arc sin a2 sin 01) Damit wird der gesamte Bereich von Ausbreitungswinkeln von O bis 81 vor der Querschnittserweiterung auf 0 bis 92 nach der Querschnittsaufweitung so weit eingeschränkt, daß der verbleibende Bereich von der Weichenstruktur einwandfrei verarbeitet werden kann. Die verarbeiteten Signale laufen anschließend durch entsprechende Querschnittsverjüngungen in die vielwelligen Ausgangswellenleiter 2, 3.
In der Figur ist der Ausbreitungswinkel H2 in der Weichen-Struktur mit dem Querschnitt 02 gleich 0. Das periodische Gitter 4 wirkt als Bragg-Deflektor für solche Lichtwellen, welche die Gitterperiode unter dem angestrahlten Winkel von etwa 45° gerade mit A/2 oder einem ganzzahligen Vielfachen davon sehen. Licht dieser Wellenlängen wird an den Ausgang, an dem der Wellenleiter 2 angeordnet ist, umgelenkt. Licht aller anderen Wellenlängen dagegen wandert nahezu störungslos durch den Bragg-Deflektor hindurch und gelangt in den Wellenleiter 3. Die Form der Aufweitung bzw. Verjüngung des Querschnitts ist maßgebend dafür, daß Jede überhaupt angeregte Eigenwelle eines Querschnitts vollständig in die entsprechende Eigenwelle des anderen Querschnitts transformiert und dabei nur wenig Licht abgestrahlt oder in eine andere Eigenwelle umgewandelt wird. Der aufgeweitete bzw. verJüngte Querschnitt weist dabei in allen Längsschnitten Konturen ohne Knicke auf.
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Claims

Patentansprüche 1. Anordnung zum Filtern, Verzweigen, Schalten oder Modulieren von Signalen in vielwelligen optischen Wellenleitern, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ein- und Ausgängen der Anordnung Übergänge zu den vielwelligen optischen Wellenleitern (1, 2, 3) integriert sind, die eine allmähliche Anpassung des Querschnitts (a2) der Anordnung auf den Querschnitt (al) der Wellenleiter darstellen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergänge in allen Längsschnitten Konturen ohne Knikke aufweisen.