DE3209927A1

DE3209927A1 - Wellenlaengenfilter

Info

Publication number: DE3209927A1
Application number: DE19823209927
Authority: DE
Inventors: Rodney Clifford 07733 Holmdel N.J. Alferness
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1981-03-19
Filing date: 1982-03-18
Publication date: 1982-11-11
Also published as: CA1176093A; DE3209927C2; JPS57168220A; FR2502353B1; GB2095419B; US4390236A; FR2502353A1; JPH035563B2; NL8201133A; GB2095419A

Description

Beschreibung Wellenlängenfilter

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wellenlängenfilter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf einen Modenkonverter gemäß dem Oberbegriff des, Anspruchs 5.

Optische Wellenleitervorrichtungen, wie beispielsweise Schalter und Filter, zeigen bei unterschiedlichen Wellenpolarisationsrichtungen häufig eine unterschiedliche Betriebsweise. Diese Eigenschaft führt insofern zu einem Problem, als die derzeit erhältlichen Einzelmodenfasern keine spezielle Polarisationsrichtung beibehalten. Dies führt dazu, daß ein dem Eingang einer Faser zugeführtes, linear polarisiertes Lichtsignal am Faserausgang mit einer willkürlichen, zeitlich variablen elliptischen Polarisation auftritt. Unter diesen Umständen wären das Übersprechen und der Signalverlust bei einem Einzelpolarisationsschalter oder -filter bei völlig unzumutbaren hohen Werten, falls die Polarisation des Empfangssignals von der speziell für den Schalter vorgesehenen Polarisation abweichen würde.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit wurden Anstrengungen sowohl in Richtung auf die Ausbildung der Faser als auch in Richtung auf die Ausbildung der optischen Vorrichtungen unternommen. Hinsicntlich der Fasern sind seit kurzem

speziell hergestellte, doppelbrechende Fasern in Entwicklung, welche eine lineare Polarisation beibehalten. Derartige Fasern konnten jedoch bislang nur für kurze Faserlängen in Betrieb vorgeführt werden. Dabei wurden bestimmte Fragen hinsichtlich Verlust, Verkabelung und Verspleißung nicht angesprochen.

Hinsichtlich der optischen Vorrichtungen können Filter vorgesehen werden, welche zum Multiplexen/Demultiplexen eines Einzelmode geeignet sind. Derartige Filter umfassen ebengeriffelte Wellenleiter (Gitter) sowie einen elektrisch abstimmbaren Richtungskoppler. Derartige optische Vorrichtungen zeigen bei Herstellung in doppelbrechenden Substraten eine Filter-Übertragungsfunktion, deren Mitten-Wellenlänge von der Polarisation abhängig ist. Die Mitten-Wellenlänge des Filters ist bei Gitterfiltern unmittelbar proportional dem effektiven Brechungsindex, wie er von den betreffenden Moden aus gesehen wird. Bei den Richtungskoppler-Filtern hängt die Phasenabgleichswellenlänge von der Schnittstelle der Dispersionskurven für die beiden Wellenleiter ab. In jedem Falle führt eine Doppelbrechung seitens des Materials und seitens der Moden normalerweise zu unterschiedlichen Mitten-Wellenlängen für die TE- und die TM-Moden.

Eine weitere Schwierigkeit betrifft das Abstimmen, bedingt durch den Umstand, daß die orthogonal polarisierten Moden unterschiedliche elektrooptische Koeffizienten

■ -·7'-" ■ ·^: - 3203927

'antreffen. Hierdurch ergeben sich wiederum Unterschiede 'lie'i den durch eine gemeinsame Abstimmspannung hervorgerufenen Änderungen bei den beiden Brechungsindizes. iö-^se unterschiedlichen Änderungen machen es unmöglich, •nut Hilfe eines einzigen Abstimmsignals beide Polarisationen auf die gleiche Filter-Mitten-Wellenlänge abzustimmen.

•Die"Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, •einP abstimmbares, polarisationsunabhängiges, optisches Wiel'lenlängenfilter zu schaffen.

Öiese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichiienden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des 5?%3.iLenlängenfilters nach Anspruch 1 ergeben sich aus den tJnt'eransprüchen 2 bis 4.

¹ günstige Anwendungsform des erfindungsgemäßen Wellen-Uängenfilters bei einem wellenlängenselektiven Modenkonverter ist im Anspruch 5 angegeben.

ßie Erfindung wird nachstehend an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen, polarisationsunabhängigen, wellenlängenselektiven Filters;

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines polarisationsselektiven Kopplers;

Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines polarisationsselektiven Kopplers;

Figur 4 ein Ausführungsbeispiel eines wellenlängenselektiven Modenkonverters;

Figur 5 ein Ausführungsbeispiel eines abstimmbaren, wellenlängenselektiven Modenkonverters, und

Figuren 6, 7 und 8 drei integrierte optische Ausführungsbeispiele der Erfindung.

In Figur 1 ist an Hand eines Blockschaltbildes ein polarisationsunabhängiges, wellenlängenselektives Filter 10 gemäß der Erfindung dargestellt, welches einen polarisationsselektiven Eingangskoppler 11 und einen polarisationsselektiven Ausgangskoppler 16 aufweist. Die beiden Koppler und 16 sind mittels zweier Wellenpfade 12 und 13 miteinander verbunden, von denen jeder einen wellenlängenselektiven Modenkonverter 14 bzw. 15 aufweist. In vorteilhafter Weise sind die beiden Modenkonverter 14,

miteinander identisch, wie nachstehend erläutert werden soll. Die Aufgabe des Filters 10 besteht darin, ein breitbandiges, d. h., aus einer Vielzahl von Wellenlängen zusammengesetztes Eingangssignal willkürlicher Polarisation aufzunehmen und einen der Kanäle selektiv auszufiltern. Im Betrieb wird daher ein vielkanaliges Eingangssignal dem Eingangstor des polarisationsempfindlichen Eingangskopplers 11 zugeführt. Aufgrund seiner willkürlichen Polarisation enthält das Eingangssignal orthogonal polarisierte Komponenten, welche bei speziell interessierenden integrierten optischen Schaltungen als TE- und TM-Moden bezeichnet werden. Dementsprechend wird das Eingangssignal mit den Ausdrücken TE (A₁, A₂ ---A_n) ^und ™ ίλ-ι t A₂ ---A_n) identifiziert, wobeiA₁, A₂ ··· A_n ^die Mitten-Wellenlängen der betreffenden Kanäle sind. Der polarisationsselektive Eingangskoppler 11, welcher nachstehend noch näher erläutert werden soll, spaltet die beiden Moden, koppelt die Signalkomponenten mit dem TE-Mode mit dem Wellenpfad 12 und koppelt die Signalkomponenten mit dem TM-Mode mit dem Wellenpfad 13. Jede dieser Signalkomponenten wird wiederum mit einem wellenlängenselektiven Modenkonverter gekoppelt, bei welchem der Mode eines der Kanäle in einen orthogonalen Mode umgewandelt wird. Wenn daher beispielsweise der auf Aji abgestimmte Kanal selektiert werden soll, werden die Modenkonverter 14 und 15 so ausgelegt, daß sie bei der Wellenlänge A^ zwischen den Moden TE und

TM selektiv wandeln. Das Ausgangssignal des Konverters 14 enthält daher eine TM-Komponente bei der Wellenlänge ^. sowie den Rest der einfallenden TE-Komponenten bei den Wellenlängen A₁-.- λ jl—-]» ^i₊-] ··· A_n- In ähnlicher Weise enthält das Ausgangssignal des Konverters 15 eine TE-Komponente bei der Wellenlänge A · und die Differenz der einfallenden TM-Komponenten bei den Wellenlängen Λ-ι · · ·

Die auf diese Weise erzeugten Signale werden anschließend dem polarisationsselektiven Ausgangskoppler 16 zugeführt, welcher in der gleichen Weise wie der Eingangskoppler 11 arbeitet. Dies bedeutet, daß der Koppler 16 TM- und TE-Modensignale trennt. Auf diese Weise werden die TM U ^-Komponente des Konverters 14 an den Ausgangswellenpfad 17 und die TE (^₁ ... A_1-1* .A₁₊-) ···λ _n)-Komponenten an den Ausgangswellenpfad 18 übertragen. In ähnlicher Weise werden die TM (Ji₁ ... A_1-1, A₁₊₁ ... A_n)-Komponenten des Konverters 15 an den Ausgangswellenpfad 18 und die TE (λj)-Komponente an den Wellenpfad 17 übertragen. Der resultierende Gesamteffekt besteht darin, daß der Kanal A₁ von dem Rest des Eingangssignals getrennt wird. Die restlichen Kanäle werden ggf. mit Hilfe von kaskadierten Filterabschnitten der in Fig. 1 veranschaulichten Art getrennt, bei denen in jedem Filterabschnitt die Modenkonverter auf eine unterschiedliche Kanal-Wellenlänge abgestimmt sind.

_ΓΙη· Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines polari-(«ationsselektiven Kopplers veranschaulicht, welcher irei der Durchführung der Erfindung verwendet werden ■kann. Der zur Verwendung in einem optischen System aus-■gsbildete Koppler umfaßt ein doppelbrechendes, elektrolytisches Substrat 22, in welchem ein Paar dielektrischer Wellenleiter 20 und 21 eingebettet sind. Die Wellenleiter 20 und 21, welche über eine Strecke L miteinander gekoppelt sind, sind so ausgebildet, daß sie die gleichen Ausbreitungskonstanten für eine Richtung der Wellenp^ojfarisation, jedoch signifikant unterschiedliche Phasenkonstanten für Wellen aufweisen, welche orthogonal bezüglich der einen Polarisationsrichtung polarisiert sind. Wellenleiter mit diesen Eigenschaften lassen sich n_ach einer Reihe von Verfahren herstellen. Wenn beispielsweise das Substrat aus einem z-Schnitt-Lithiumn^Lobat (oder -tantalat) besteht, wird zunächst ein Bajir identischer Wellenleiter mittels Infusion von Titan längs eines in y-Richtung verlaufenden Streifens gebildet. Bm-»dieser Kristallorientierung stellt die Phasenkonstante Pjpg der TE-Modenkomponente eine Funktion von η , d. h., den ordentlichen Brechungsindex, dar, während die Phasenkonstante ß_Tj,j der TM-Modenkomponente eine Funktion von n-g, d. h., den außerordentlichen Brechungsindex darstellt. Spfern n_Q und n_Q für beide Wellenleiter 20 und 21 gleich sind, ergeben sich die Ausdrücke

^ÖTE(2O) ^{= Γ}\·£
und PtM(20) = ^PTM(21)

Um das Gleichverhalten für den TM-Mode zu zerstören und damit die Kopplung modenselektiv zu machen, wird einer der Wellenleiter in geeigneter Weise maskiert,

während die anderen Wellenleiter einer Aus-Diffusionsperiode unterzogen werden, welche zur Wirkung hat, daß sich der Wert von η bei dem ausdiffundierten Wellenleiter ander. Das resultierende Ergebnis besteht darin, daß $<t«m(20) ^{niclrfc menr} gleich ^^(pi) ^{ist>
so da}·^ ^eine Kopplung nur für den TE-Mode auftritt.

Zum Abgleich von Herstellungsfehlern in beiden Wellenleitern werden Elektroden 23, 24 und 25 vorgesehen. Und zwar werden eine einzelne Elektrode 25 über dem Wellenleiter 21 sowie gespaltene Elektroden 23 und 24 über dem Wellenleiter 20 angebracht. An die Elektroden 23 und 24 werden Steuerspannungen V bzw. -V angelegt, um die Signalkomponente entsprechend dem TE-Mode mit alternierendem -Aß zu schalten, wie in dem Aufsatz "Switched Direction Couplers with Alternating Aß" von H. Kogelnik und R. V. Schmidt in der Zeitschrift "Institute of Electrical and Electronics Engineers, Journal of Quantum Electronics", Band QE-12, Nr. 7, Juli 1976 erläutert ist.

Figur 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines polarisationsselektiven Kopplers, bei welchem der TM-Mode der gekoppelte Mode und der TE-Mode der abgetrennte Mode ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein x-Schnitt-Kristallsubstrat 30 verwendet, wobei in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ein Paar identischer Wellenpfade 31 und 32 längs der y-Richtung

gebildet werden. Aufgrund der andersartigen Kristallorientierung ist jedoch die Phasenkonstante ßm™ für den TE-Mode eine Funktion von n_g, während ß^ eine Funktion von η ist. Zur Entkopplung der Wellenleiter für den TE-Mode wird einer der Wellenleiter in geeigneter V/eise maskiert, während der andere Wellenleiter einem Silbernitrat- (AgN(X)-bad ausgesetzt wird. Aufgrund dieser Behandlung wird der Brechungsindex η des behandelten Wellenleiters so geändert, daß ^rpg(3]_) Φ ^TE(32)" ^Dami'^fc stellt bei diesem Ausführungsbeispiel der TM-Mode den gekoppelten Mode und der TE-Mode den durchgehenden Mode dar.

Für Justierungszwecke werden wiederum Elektroden 33, 34 und 35 vorgesehen. Zur Erzeugung einer in z-Richtung verlaufenden elektrischen Feldkomponente, wie sie bei Verwendung eines LiNbO^-Substrates erforderlich ist, werden die Elektroden längs gegenüberliegenden Seiten wenigstens eines Wellenleiters angebracht. Daher verläuft eine Elektrode 33 weitgehend über die Kopplungsstrecke längs einer Seite des Wellenleiters 32. Die anderen Elektroden 34 und 35 befinden sich zwischen den Wellenleitern 31 und 32. Wiederum wird eine gespaltene Elektrodenkonfiguration verwendet, um eine Kopplung mit alternierendem - Δβ zu erreichen. Gegebenenfalls kann noch eine vierte Elektrode 36 längs der Außenkante des

Wellenleiters 31 vorgesehen werden, um durch eine Gegentaktänderung der Brechungsindizes zwischen den beiden Wellenleitern die erforderliche Spannung zu verringern.

Aufgrund der Symmetrie des in Fig. 1 dargestellten Filters läßt sich Jeder der vorstehend erläuterten Koppler in dem Filter verwenden, wobei der Koppler des einen Typs am einen Ende des Filters und der Koppler des anderen Typs am anderen Ende des Filters benutzt werden kann, sofern die notwendigen Kristallorientierungen beachtet werden.

Als Modenkonverter 14 und 15 kommen ansich beliebige, im Si:and der Technik beschriebene Ausführungsformen in Betracht, wobei zu beachten ist, daß die verwendeten Modenkonverter in Abhängigkeit von dem Kristallschnitt des Substratmaterials gewählt werden. Beispielsweise erfordert ein x-Schnitt-Lithiumniobat-Coder -tantalat)-Substrat die Verwendung von Interdigitalelektroden. Sofern dabei der Abstand der Elektrodenfinger die Wellenlänge bestimmt, bei welcher die Modenumwandlung erfolgt, ist es wichtig, daß der Fingerabstand für beide Konverter gleich ist. Diese Forderung erreicht man bei der Konstruktion gemäß Fig. 4, bei welcher sich beide. Modenkonverter 14 und 15 einen gemeinsamen Satz Elektroden 43 und 44 teilen. Der eine Modenkonverter umfaßt den Wellenleiter sowie die gemeinsamen Elektroden 43 und 44. Der andere

]&teäenkonverter umfaßt den Wellenleiter 41 und die gemeinsamen Elektroden 43 und 44.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Wellenleiter 40 und 41 nicht gegenseitig gekoppelt sind. Der dem Wellenpfad 12 gemäß Fig. 1 entsprechende Wellenleiter 40 und der dem Wellenpfad 13 gemäß Fig. entsprechende Wellenleiter 41 sind in ausreichender Entfernung voneinander angebracht, um eine derartige Kopplung auszuschließen.

Eine günstige Eigenschaft eines Filters besteht in seiner elektrischen Abstimmbarkeit. Fig. 5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines wellenlängenselektiven Modenkonverters, welcher elektrisch abge- ^Öfmmt werden kann. Benutzt man beispielsweise einen ■[Angeschnittenen Kristall mit y-übertragung, Äiiard- jeder Konverter mit drei Elektroden versehen. Eine erste, gleichförmige Elektrode verläuft längs des Wellenleiters 50 unter teilweiser Bedeckung des Letzteren. Die Elektrode 51 ist geerdet und wird als Referenzelektrode für die an die beiden anderen Elektroden

Or-; ■
angelegten Steuerspannungen verwendet. Eine zweite, gleichförmige Elektrode 52 befindet sich auf einer Seite der Elektrode 51, während eine dritte, fingerartige Elektrode 53 längs der gegenüberliegenden Seite der Elektrode angebracht ist. Aus den nachstehend ersichtlichen Gründen -ist die Elektrode 51 gegenüber dem Wellenleiter 50 in

Richtung der Elektrode 52 seitlich versetzt.

Bekanntlich wird eine Modenumwandlung in einem z-Schnitt-Kristall über das außerdiagonale Y_x-*-Element des verringerten elektrooptischen Tensors durch Anlegen einer in x-Richtung verlaufenden elektrischen Feldkomponente erreicht. Auf diese Weise läßt sich die Modenumwandlung durch Anlegen einer ersten Spannung V^ an die Elektrode 53 wirksam justieren. Die Wellenlänge, bei welcher die Modenumwandlung erfolgt, hängt von den relativen Beträgen der effektiven Brechungsindizes für die TE- und TM-Moden sowie von dem Abstand zwischen benachbarten der Elektrode 53 ab. Um den Konverter abzustimmen, wird daher eine zweite Spannung Vp an die Elektrode 52 angelegt. Die resultierende Feldkomponente in z-Richtung bewirkt über die elektrooptischen Koeffizienten r^ und r„ eine Änderung der dem Fingerabstand zugeordneten Wellenlänge.

Wenn keine Spannung anliegt, ergibt sich beispielsweise die Filter-Mitten-Wellenlänge entsprechend der Beziehung:

- (Νφ_Μ).

wobei Ader Abstand zwischen benachbarten Fingern der Elektrode 53 und

(N_TE)₀ und (NrJVj₁J₀ die effektiven Brechungsindizes für die TE- und TM-Moden bei fehlender angelegter Spannung bedeuten.

Bei einem z-Schnitt-Kristall werden bei Anlegen einer Abstimmspannung V~ die effektiven Brechungsindizes derart geändert, daß folgende Beziehungen gelten:

und

^No^r13

33

^UTM^E

N und N die gewöhnlichen bzw. außergewöhnlichen Brechungsindizes,

r.., und r„ elektrooptische Koeffizienten, otm_E und ö. die Überlappungsparameter der betreffenden Moden, und
E₂ die von der angelegten Spannung V₂ hervorgerufene Feldkomponente in z-Richtung

bedeuten.

Die neue, phasenangepaßte Wellenlänge Λ= λ₀ + Λ λ ergibt sich nach der Beziehung:

2n _ E.

Λ 1 \ Φ Τι λ * Φ \f · ^

Da der Ausdruckt λ/Λ ₀ klein ist und Effekte zweiter Ordnung vernachlässigt werden können, ergibt sich die relative Änderung Δ λ /λ ₀ der Mitten-Wellenlänge A₀ zu!

(5)

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Bei richtiger Abstimmung ist der Modenkonverter auf der interessierenden Wellenlänge phasenangepaßt. Dies bedeutet, daß die Abstimmspannung Vp so gewählt wird, daß Δ& =0 für den zu unterdrückenden Kanal ist,

wobei Δ0 = ψ Ν_ΤΕ-Ν_ΤΜ - ψ (6)

^ die interessierende Wellenlänge, Nmg, Nmjff die effektiven Brechungsindizes für die betreffenden Moden, und Λ der Abstand zwischen benachbarten Fingern der Elektrode 53

bedeuten.

In dem vorstehenden Zusammenhang ist besonders bemerkenswert, daß die Abstimmung, welche eine Funktion der Differenz zwischen r.., und r„ ist, völlig unabhängig von dem Polarisationszustand des einfallenden Signals ist. Damit läßt sich durch Kaskadierung einer Vielzahl identischer Filterabschnitte der in Fig. 1 veranschaulichten Art und durch Justierung der einzelnen, selektierten Kanalwellenlängen mittels der Abstimmspannung V₂ an den Modenkonvertern jedes Filterabschnitts ein Filter mit vollständiger Bandtrennung konstruieren.

In den Figuren 6 und 7 sind zwei vollständig integrierte Ausführungsbeispiele eines abstimmbaren, polarisationsunabhängigen Filters dargestellt, welche für die Verwendung

bei optischen Wellenlängen vorgesehen sind. Verwendet man beispielsweise einen x-geschnittenen Kristall, so können für beide Ausführungsbeispiele polarisationsselektive Koppler 60, 61 und 70, 72 der in Fig. 3 veranschaulichten Art sowie Modenkonverter 61, 65 und 71, 75 der in Fig. 4 veranschaulichten Art verwendet werden.

Wie vorstehend bereits erwähnt wurde, sind die Wellenleiter 63, 64 und 73, 74 nicht miteinander gekoppelt, trotzdem die beiden Modenkonverter sich in einem gemeinsamen Paar Elektroden 66, 67 und 76, 77 teilen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird diese Entkopplung dadurch erreicht, daß die beiden Wellenleiter 63 und 64 im Bereich zwischen den polarisationsselektiven Kopplern 60 und 62 körperlich getrennt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 sind die Wellenleiter 73 und 74 körperlich nicht voneinander getrennt, doch sind sie optisch mittels einer Nut 78 entkoppelt, welche zwischen den Wellenleitern im Bereich zwischen den polarisationsselektiven Kopplern geschnitten ist.

Figur 8 zeigt ein integriertes optisches Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung eines in z-Richtung geschnittenen Substrates 80. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden polarisationsselektiven

Koppler 81 und 82 von der in Fig. 2 dargestellten Art, während die beiden Modenkonverter 83 und 84 von der in Fig. 5 dargestellten Art sind. Bei dieser Konstruktion werden die fingerartigen Elektroden der beiden Konverter als Einzelelektroden 85 mit zwei Gruppen gegenseitig angebrachter Finger hergestellt. Wie bei allen Ausführungsbeispielen sind die Wellenleiter 87 und 88 im Bereich zwischen den Kopplern 81 und 82 nicht miteinander gekoppelt.

Anstelle der beiden vorstehenden Ausführungsbeispielen erwähnten Verwendung von Lithiumniobat und Lithiumtantalat als Substratmaterial können auch andere Substratwerkstoffe verwendet werden, welche eine C-^-y-Krlstallstruktur aufweisen. Ferner läßt sich bei der Realisierung der Erfindung jedes doppelbrechende Material verwenden, welches bei den interessierenden Wellenlängen einen geringen Verlust aufweist und dessen elektrooptischer Störungssensor außerdiagonale Komponenten besitzt.

Leerseite

Claims

BLUMBACH · WESER . BER<y£N · KRAMER ZWIRNER · HOFFMANN PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN Patentconsult Radecfcestraße 43 8000 Mündien 60 Telefon (089)883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsul! Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (04121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme PatenlconsuM Western Electric Company ALFERNESS 7 Incorporated New York N. Y. Patentansprüche

1. Wellenlängenfilter,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) ein polarisationssselektiver Eingangskoppler (11) zum Aufspalten von orthogonal polarisierten Wellenkomponenten (TE, TM) eines willkürlich polarisierten Eingangssignals auf zwei verschiedene Wellenpfade (12, 13);

b) ein wellenlängenselektiver Modenkonverter (TEiTM) (14, 15) welcher in jedem der Wellenpfade (12, 13) angeordnet ist, und

c) ein polarisationsselektiver Ausgangskoppler (16) zum Zusammensetzen der um die Wellenlänge des Modenkonverters zentrierten Signalkomponenten in einem Ausgangssignalpfad (17) sowie zum Zusammensetzen des Restes des Eingangssignals in einem zweiten Ausgangssignalpfad (18).

Mündien: R. Kramer D'pl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. ret. net. . E. Hoffmann Dipl.-lng. Wiesbaden: P. G. Blumbadi Dipl.-lng. · P. Bergen Prof.Dr. jur.Dipl.-lng., Pat.-Ass., Pat.-Anw. bis 1979 · G. Zwirner Dipl.-lng. Dipl.-W.-ing.

2. Wellenlängenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Koppler (11, 16) ein Paar optischer Wellenleiter (20, 21; 31, 32) aufweist, die in einem Substrat (22, 30) aus doppelbrechendem Material mit geringerem Brechungsindex ausgebildet sind, wobei die Wellenleiter über eine bestimmte Strecke (L) miteinander gekoppelt sind und Phasenkonstanten (/*m_M, βψ$) aufweisen, die für Wellenkoraponenten mit einer ersten Polarisation gleich und für Wellenkomponenten mit einer bezüglich der ersten Polarisation senkrechten Polarisation ungleich sind.

3. Wellenlängenfilter nach Anspruch 1,

wobei jeder Modenkonverter folgende Merkmale aufweist:

- ein optischer Wellenleiter (40, 41), der in einem Substrat (42) aus doppelbrechendem, elektrooptischen! Material mit geringerem Brechungsindex eingebettet ist, und

- eine wellenlängenselektive Einrichtung, welche längs der Wellenleitung unter einem Abstand in Längsrichtung angeordnet ist und eine selektive Kopplung zwischen orthogonal polarisierten Wellenkomponenten (TE, TM) induziert,

dadurch gekennzeichnet,

daß die wellenlängenselektive Einrichtung aus einem Paar Interdigitalelektroden (43, 44) besteht, welche von beiden Modenkonvertern gemeinsam gebildet werden.

"■'^τ·* ■ ^; 3209327

4. Wellenlängenfilter nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,

daß die Wellenleiter (73 und 74 mittels einer Nut (78) im Substratbereich zwischen den Wellenleitern optisch entkoppelt sind.

5. #e33ienlängenselektiver Modenkonverter mit einem in einem Substrat ausgebildeten optischen Wellenleiter, dadiürch gekennzeichnet,

Substrat ein z-Schnitt-Substrat (55) aus doppelelektrooptischem Material mit einer gegenüber dem- Wellenleiter geringeren Brechung ist und eine kristal-JFögifafische C_3v -Struktur aufweist, daß längs eines £D3fs des Wellenleiters und teilweise über diesen hinweg erste gleichförmige Elektrode (51) verläuft, daß

einer Seite des Wellenleiters neben der ersten EOMi-trode eine zweite gleichförmige Elektrode (52) ange-o^äriet ist, daß längs der anderen Seite des Wellenleiters gegenüber der zweiten Elektrode eine dritte, fingerartige E3?elitrode (53) angeordnet ist, daß die erste und dritte Elektrode für die Beaufschlagung mit einer ersten Spannung (V₁) zum Induzieren einer TEiTM-Modenkonversion innerhalb des Wellenleiters ausgebildet sind, und daß die erste und zweite Elektrode für die Beaufschlagung mit einer zweiten Spannung (V₂) ausgebildet sind, derart, daß bei der interessierenden Wellenlänge der nachfolgend definierte Ausdruck tß =0 ist:

Zn

Λ die interessierende V/ellenlänge,

Nm_E, N_TM die effektiven Brechungsindizes

für die betreffenden Moden TE bzw. TM,

und

TL der Abstand zwischen zwei benachbarten

Fingern der fingerartigen Elektrode

bedeuten.