DE4239655A1 - Optische Sendeeinrichtung - Google Patents
Optische SendeeinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine optische Sendeeinrichtung nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Einrichtung ist aus einem Aufsatz von J. Salzmann et al
in Appl. Phys. Lett 52 (10), 7. 3. 1988, Seiten 767 bis 769 bekannt. Ihr
Laserbauelement besteht aus drei oder vier laseraktiven oder auch
passiven Bereichen, die optisch miteinander gekoppelt sind. Aus Fig. 3
und der dazu gehörigen Beschreibung auf S. 769, linke Spalte geht
hervor, daß das Modenspektrum des dort beschriebenen, kreuzgekoppelten
Lasers durch Verändern der Injektionsströme in einzelnen Segmenten in
weiten Grenzen variiert werden kann. Als Nutzungsmöglichkeiten werden
das Verschieben und die diskrete Auswahl einzelner Moden zur
Realisierung eines optischen Schalters diskutiert.
In einem Aufsatz von M. Schilling et al in IEEE Journal of Quantum
Electronics, Vol. 27, No. 6, June 1991, auf S. 1616-1622 ist ein
monolithisch integriert aufgebauter interferometrischer Laser
beschrieben, der eine Y-förmig gegabelte Struktur besitzt und neben
einem verzweigten zentralen Segment weitere, an die drei Enden des
zentralen Segments angekoppelte aktive oder passive Segmente aufweist.
In einem solchen, sogenannten YCC-I3-Laser werden im wesentlichen zwei
Resonatorstrecken wirksam, die einen Teil des zentralen Segments und
alle über dessen Wurzel angekoppelten Segmente gemeinsam haben und auf
diese Weise miteinander gekoppelt sind.
Auch in diesem Aufsatz wird die Abstimmbarkeit dieses Laserbauelements
im Sinne der Auswahl einzelner Moden über einen großen Frequenzbereich
hinweg hervorgehoben.
Zur Unterteilung eines zur optischen Nachrichtenübertragung geeigneten
Wellenlängenbereiches in eine Vielzahl einzeln anwählbarer optischer
Kanäle werden eine möglichst kleine Linienbreite der einzelnen Moden und
eine möglichst gute Seitenmodenunterdrückung angestrebt. Da die
spektrale Linienbreite Δf über die Beziehung
mit der Kohärenzlänge L verknüpft ist, ist eine kleine spektrale
Linienbreite gleichbedeutend mit einer großen Kohärenzlänge, so daß die
beschriebenen interferometrischen Laserbauelemente für Anwendungen, in
denen eine möglichst kleine Kohärenzlänge erwünscht ist, ungeeignet sind.
Für derartige Anwendungen, z. B. für optische Faserkreisel, in denen mit
einer großen Kohärenzlänge verbundenes Modenrauschen unerwünscht ist,
mußten bisher lichtemittierende Dioden oder superluminiszierende
lichtemittierende Dioden, wie z. B. eine in der EP 200 306 B1 beschrieben
ist, benutzt werden, obgleich derartige Bauelemente aufgrund ihrer hohen
Strahlungsdivergenz bei Koppelung mit einer Einmodenglasfaser eine
wesentlich höhere Einfügedämpfung bedingen als ein Laserbauelement.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Sendeeinrichtung
der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß die Linienbreite
und damit die Kohärenzlänge des von ihr emittierten Lichtes in einem
weiten Bereich eingestellt werden kann, so daß sie auch dort einsetzbar
ist, wo Licht mit einer kleinen Kohärenzlänge benötigt wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Über
die unterschiedlich einstellbaren Ströme lassen sich die optischen
Längen der Resonatorstrecken des verwendeten Y-Lasers ändern, wodurch
sich das resultierende Fabry-Perot-Modenspektrum erheblich variieren
läßt. Werden die Ströme fast identisch eingestellt, so erzeugt man nur
geringfügig unterschiedliche Modenabstände, die sich verzahnen. Da die
individuellen Modenintensitäten gering sind, sind auch deren
Linienbreiten groß und die Moden überlappen sich. Auf diese Weise
entsteht ein breites, dem Spektrum einer LED ähnelndes Emissionsspektrum
und damit Licht kurzer Kohärenzlänge.
Im Gegensatz dazu können bei etwas größer eingestelltem Unterschied
zwischen den Modenabständen in beiden Resonatoren eine oder auch mehrere
Moden exakt zur Deckung gebracht und damit nur eine Überlagerung
(Supermode) erzeugt werden, die weit außerhalb des
Halbleiterverstärkungsbereiches liegt, und die dann aufgrund ihrer hohen
optischen Modenleistung eine sehr schmale Linienbreite und eine große
Kohärenzlänge besitzt. Zwischen diesen beiden Extremen sind alle
denkbaren Zwischenzustände möglich, so daß die Linienbreite der
optischen Sendeeinrichtung nach der Erfindung von etwa 10 MHz bis 2 THz
einstellbar ist.
Überdies bleibt die Strahlungsdivergenz auch bei kurz eingestellter
Kohärenzlänge niedrig, so daß ein großer Anteil der optischen Leistung
in eine anzukoppelnde Einmoden-Lichtleitfaser eingespeist werden kann.
Ausgestaltungen der Erfindung betreffen die Anschaltung der
unterschiedlich einstellbare Ströme führenden Strompfade an verschiedene
Segmente des Y-Lasers und sind in den Unteransprüchen 2 und 3
beschrieben.
Die selbständigen Ansprüche 4 und 5 betreffen die Verwendung der
optischen Sendeeinrichtung nach der Erfindung für Faserkreisel und in
der Reflektometrie.
Die nachfolgenden Fig. 1-3 zeigen die Schaltung der optischen
Sendeeinrichtung (Fig. 1) sowie gemessene Spektren für die beiden
vorstehend erwähnten Extremfälle.
In Fig. 1 ist schematisch eine optische Sendeeinrichtung nach der
Erfindung wiedergegeben. Eine Steuereinrichtung ST enthält mehrere
einstellbare Stromquellen I1-I3, von denen zwei (T1, T2) direkt mit
Segmenten 1, 2 eines Y-Lasers Y verbunden sind. Zusätzlich enthält die
Steuereinrichtung einen Widerstand R mit verstellbarem Mittelabgriff.
Dieser Mittelabgriff ist mit der Stromquelle I3 verbunden. Die beiden
Endanschlüsse des Widerstandes R sind Ausgangspunkte zweier Strompfade
P1 und P2, die zu Armsegmenten 3, 4 des Y-Lasers führen.
Im Y-Laser bilden sich im wesentlichen zwei stehende Wellenzüge aus, die
von jeweils einem Armende zum Ende des Segments 1 an der Wurzel des Y
reichen. Die zwei zugehörigen Resonatorstrecken umfassen somit die
Segmente 1, 2 und 3 bzw. die Segmente 1, 2 und 4. Ihre optischen Längen
lassen sich durch Änderung der Ströme der in Anspruch genommenen
Segmente geringfügig verändern. Hierbei beeinflussen Stromänderungen in
Segmenten, die den beiden Resonatorstrecken gemeinsam angehören (z. B.
Segment 1 und 2), die optischen Längen beider Resonatorstrecken,
Stromänderungen in einem Armsegment (3 oder 4) beeinflussen jeweils nur
die Resonatorstrecke, die das jeweilige Armsegment enthält.
In Fig. 1 bewirkt der Widerstand R mit dem verstellbaren Mittelabgriff,
daß die Ströme durch die Armsegmente nicht unabhängig voneinander
verstellt werden können. Es wird hier vielmehr die Summe der durch die
Segmente 3 und 4 fließenden Ströme konstant gehalten, so daß eine
Zunahme des Stroms über Segment 3 mit einer Stromabnahme durch das
Segment 4 verbunden ist und umgekehrt.
Mit dem Widerstand R lassen sich somit die optischen Längen beider
Resonatoren zueinander entgegengesetzt beeinflussen und auf diese Weise
die Modenabstände gegeneinander verändern.
Im Prinzip läßt sich dasselbe mit der in Fig. 2 dargestellten optischen
Sendeeinrichtung erreichen, nur ist hier wegen teilweiser Kompensation
der Wirkungen der Ströme durch die Segmente 1 und 4 die Beeinflussung
der beiden Resonatoren weniger stark unterschiedlich, was eine
Feineinstellung der Modenabstände erleichtert.
Fig. 3 zeigt Spektren der optischen Sendeeinrichtung für die Extremfälle
LED-Einstellung (1,2 THz Linienbreite, Kurve S1) und
Supermodeneinstellung (Kurve S2). Entlang der Abszisse ist hier die
Wellenlänge, entlang der Ordinate die abgegebene optische Leistung
aufgetragen.
Claims (5)
1. Optische Sendeeinrichtung mit einem interferometrischen
Laserbauelement und einer dessen Betriebsströme liefernden
Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß als
Laserbauelement ein in mehrere, einzeln ansteuerbare Segmente
unterteilter interferometrischer Y-Laser (Y) verwendet wird, dessen
miteinander gekoppelte Resonatorstrecken in ihrer optischen Länge so
bemessen sind, daß in ihnen anregbare Resonatormoden bei fester
Strombeaufschlagung einander entsprechender Segmente der
Resonatorstrecken nahezu gleiche Abstände voneinander haben, und daß von
der Steuereinrichtung (ST) ausgehend mindestens zwei Strompfade (P1, P2)
über verschiedenen Resonatorstrecken angehörende Segmente (3, 4; 1, 4) des
interferometrischen Y-Lasers geschaltet sind, die unterschiedlich
einstellbare Ströme führen.
2. Optische Sendeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die unterschiedlich einstellbare Ströme führenden Strompfade jeweils
über in unterschiedlichen Armen des Y-Lasers angeordnete Segmente
geschaltet sind.
3. Optische Sendeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß einer der unterschiedlich einstellbare Ströme führenden Strompfade
(P3) über ein beiden Resonatorstrecken gemeinsam angehörendes Segment
(1) und ein anderer Strompfad (P4) über ein Armsegment (4) des Y-Lasers
geschaltet sind.
4. Verwendung einer optischen Sendeeinrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 3 als Lichtquelle für einen Faserkreisel.
5. Verwendung einer optischen Sendeeinrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 3 als Lichtquelle in einem Reflektometer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4239655A DE4239655A1 (de) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | Optische Sendeeinrichtung |
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Country Status (1)
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