DE60017412T2 - Dichter wellenlängenmultiplexer hoher isolation mit polarisationsstrahlteiler, nichtlinearem interferometer und doppelbrechenden platten - Google Patents

Dichter wellenlängenmultiplexer hoher isolation mit polarisationsstrahlteiler, nichtlinearem interferometer und doppelbrechenden platten Download PDF

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    • G02B6/29383—Adding and dropping

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft faseroptische Netzwerke und insbesondere faseroptische Multiplexer dichter Wellenlängen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • WO-A-99/08403 beschreibt einen Wellenlängenmultiplexer zur Verwendung in einem Kommunikationsnetzwerk mit optischem Cross Connect. Ein optisches Signal wird durch eine doppelbrechende Platte in einen Polarisationsstrahlteiler und dann in einen Wellenlängenfilter eingeleitet. Der Polarisationsstrahlteiler trennt die optischen Kanäle des optischen Signals basierend auf der Polarität derselben und leitet sie zu verschiedenen Ausgängen, an welchen sie durch den Wellenlängenfilter enfweder übertragen oder reflektiert werden.
  • JP-A-05 316052 offenbart einen optischen Empfänger polarisierter Wellendiversität, in welchem ein Polarisationsstrahlteiler verwendet wird, in Verbindung mit wenigstens einer doppelbrechenden Platte, um ein empfangenes optisches Signal in eine Vielzahl von optischen Kanälen zu trennen, basierend auf der Polarität der optischen Kanäle.
  • US-A-4 558 950 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine interferometrische Abstands- und Richtungsmessung. Dieses Dokument offenbart die Verwendung einer Interferometeranordnung für solch eine Messung.
  • US-A-5 504 619 offenbart eine Lichtablenkeinheit für eine optische Vorrichtung zum Abtasten einer inneren Fläche eines Zylinders mit einem Lichtstrahl. Die Anordnung umfasst wenigstens eine doppelbrechende Platte und einen Polarisationsstrahlteiler, welcher wahlweise Licht in verschiedene Richtungen entsprechend der Polarisation desselben weiterleitet.
  • Optics Letter, Optical Society of America, Washington, US, vol. 23, no. 14, 15 July 1998, pages 1099-1102, Dingel BB et al mit dem Titel "Multifunction Optical Filter with a Michelson-Gires-Tournois Interferometer for Wavelength-Division-Multiplexed Network System Applications" offenbart eine Michelson Interferometer Anordnung in einem optischen Filter für optische Multiwellenlängen-Kommunikationssysteme und hochdichte wellenlängenmultiplexierte Netzwerksysteme.
  • Faseroptische Netzwerke werden für die Datenübertragung zunehmend populär, aufgrund ihrer Fähigkeiten für eine hohe Geschwindigkeit und eine hohe Datenkapazität. Mehrere Wellenlängen können über dieselbe optische Faser übertragen werden. Diese Gesamtheit der mehreren kombinierten Wellenlängen umfasst ein einzelnes übertragenes Signal. Ein kritisches Merkmal eines faseroptischen Netzwerks ist die Trennung des optischen Signals in seine Teilwellenlängen oder „Kanäle", typischerweise mittels eines Wellenlängenmultiplexers. Diese Trennung muss stattfinden für den Austausch von Wellenlängen zwischen Signalen auf „Schleifen" innerhalb des Netzwerks, welche auftreten. Der Austausch erfolgt an Verbindungspunkten oder an Punkten, in welchen zwei oder mehrere Schleifen sich zum Zwecke des Austauschens von Wellenlängen schneiden.
  • Systeme zum Hinzufügen/Herausnehmen (Add/drop-Systeme) sind an den Verbindungspunkten für die Verwaltung der Kanalaustausche vorhanden. Das Austauschen von Datensignalen beinhaltet das Austauschen von zusammengehörigen Wellenlängen aus zwei unterschiedlichen Schleifen innerhalb eines optischen Netzwerks. Mit anderen Worten, jedes Signal nimmt einen Kanal in Richtung der anderen Schleife heraus, während es gleichzeitig den passenden Kanal aus der anderen Schleife hinzufügt.
  • Die 1 stellt ein vereinfachtes optisches Netzwerk 100 dar. Ein faseroptisches Netzwerk 100 kann eine Hauptschleife 150 umfassen, welche primäre Standorte (Locations), wie zum Beispiel San Francisco und New York, verbindet. Zwischen diesen primären Standorten befindet sich eine lokale Schleife 110, welche an dem Anschlusspunkt 140 mit der Schleife 150 verbunden ist. Somit werden, wenn die lokale Schleife 110 Sacramento ist, Wellenlängen in San Francisco in ein optisches Signal gemultiplext, welches von San Francisco aus wandern wird, am Verbindungspunkt 140 werden Kanäle mit dem Signal aus Sacramento hinzugefügt (add) und abgenommen (drop), und das neue Signal wird weiter nach New York wandern. Innerhalb der Schleife 110 würden optische Signale an verschiedene Standorte innerhalb dieser Schleife übertragen, wodurch der Raum um Sacramento bedient wird. Lokale Empfänger (nicht gezeigt) würden sich an verschiedenen Punkten innerhalb der lokalen Schleife 110 befinden, um die optischen Signale in die elektrischen Signale in dem geeigneten Protokollformat zu konvertieren.
  • Die Trennung eines optischen Signals in seine Teilkanäle wird typischerweise durch einen Multiplexer dichter Wellenlänge (dense wavelength divison multiplexer) ausgeführt. Die 2 stellt Add/drop-Systeme 200 und 210 (Systeme zum Hinzufügen und Hinwegnehmen) mit Multiplexern dichter Wellenlänge 220 und 230 dar. Ein optisches Signal aus der Schleife 110 (81 – 8n) tritt in sein Add/drop-System 200 an dem Knoten A (240) ein. Das Signal wird in seine Teilkanäle (component channels) durch den Multiplexer dichter Wellenlänge 220 getrennt. Jeder Kanal wird dann in seinen eigenen Weg 250-1 bis 250-n ausgegeben. Zum Beispiel würde 81 entlang des Weges 250-1 wandern, 82 würde entlang des Weges 250-2 wandern, etc. Auf dieselbe Art und Weise tritt das Signal aus der Schleife 150 (81' – 8n') in sein Add/drop-System 210 über den Knoten C (270) ein. Das Signal wird dann in seine Teilkanäle durch den Wellenlängenmultiplexer 230 getrennt. Jeder Kanal wird dann über seinen eigenen Weg 280-1 bis 280-n ausgegeben. Zum Beispiel würde 81' entlang des Weges 280-1 wandern, 82' würde entlang des Weges 280-2 wandern, etc.
  • Bei der Ausführung einer Add/drop-Funktion wird zum Beispiel 81 aus dem Weg 250-1 zu dem Weg 280-1 übertragen. Es wird mit den anderen Kanälen der Schleife 150 durch den Multiplexer dichter Wellenlänge 230 zu einem einzigen neuen optischen Signal kombiniert. Das neue Signal wird dann über den Knoten D (290) zu der Schleife 150 zurückgeführt. Gleichzeitig wird 81' aus dem Weg 280-1 zu dem Weg 250-1 übertragen. Es wird mit den anderen Kanälen der Schleife 110 durch den Multiplexer dichter Wellenlänge 220 zu einem einzigen optischen Signal kombiniert. Dieses neue Signal wird dann über den Knoten B (260) zu der Schleife 110 zurückgeführt. Auf diese Art und Weise wird von dem Bezugssystem des Knotens 110 aus der Kanal 81 seines eigenen Signals in Richtung der Schleife 150 herausgenommen (dropped), während der Kanal 81' des Signals aus der Schleife 150 hinzugefügt wird (added), um einen Teil seines neuen Signals zu bilden. Das Gegenteil gilt für das Bezugssystem der Schleife 150. Dies ist die Add/drop-Funktion.
  • Herkömmliche Verfahren, welche von Wellenlängenmultiplexern beim Trennen eines optischen Signals in seine Teilkanäle verwendet werden, umfassen die Verwendung von Filtern und von Fasergittern als Trennvorrichtungen. Eine „Trennvorrichtung" ist, wenn dieser Ausdruck in dieser Beschreibung verwendet wird, eine integrierte Sammlung von optischen Komponenten, welche als eine Einheit funktionieren, welche einen oder mehrere Kanäle aus einem optischen Signal trennt. Filter ermöglichen, dass ein Zielkanal durchtritt, während alle anderen Kanäle zurückgeleitet werden. Fasergitter haben zum Ziel, dass ein Kanal reflektiert wird, während alle anderen Kanäle durchtreten. Beides, Filter und Fasergitter, sind in der Technik sehr bekannt und werden daher vorliegend nicht in größerem Detail beschrieben.
  • Ein Problem bei den herkömmlichen Trennvorrichtungen ist die Genauigkeit, welche von einer Einrichtung zum Übertragen eines Signals in eine optische Faser hinein verlangt wird. Ein Signal, welches in einen Wellenlängenmultiplexer eintritt, muss mit einem Satz von sehr engen Durchlassbereichen (Durchlassbändern) übereinstimmen. Die 3 zeigt ein Beispiel einer Spektralkurve 310, welche aus einer Vielzahl von Kanälen zusammengesetzt ist, wenn sie in einen Multiplexer dichter Wellenlänge eintritt. Die Durchlassbänder 320 der Kanäle sind sehr schmal. Idealerweise würde die Kurve eine Rechteckwelle sein. Ein schmales Durchlassband ist problematisch, weil aufgrund der physikalischen Schranken und der Temperaturempfindlichkeit von Laservorrichtungen als Signalquelle diese niemals Licht exakt auf der mittleren Wellenlänge eines optischen Filters ausstrahlen. Die Differenz zwischen der tatsächlichen Wellenlänge und der Wellenlänge in der Mitte des Durchlassbandes wird „Versatz" (Offset) genannt. Das Ausmaß des Versatzes oder Änderungen in dem Versatz („Drift") sollte idealerweise nicht größer sein als die Breite der Durchlassbänder. Anderenfalls wäre der Crosstalk zwischen den Kanälen zu groß. Crosstalk tritt auf, wenn ein Kanal oder ein Teil eines Kanals als ein Rauschen auf einem Kanal, welcher benachbart zu diesem liegt, auftritt. Weil die Signale, welche aus den Konfigurationen herkömmlicher Wellenlängenmultiplexer resultieren, schmale Durchlassbänder aufweisen, müssen die Vorrichtungen der Signalquelle („Transmitter"), wie zum Beispiel Laser oder ähnliches, eine hohe Genauigkeit aufweisen, so dass ein Versatz oder ein Drift auf die Breite der Durchlassbänder beschränkt ist. Es ist schwierig, diese hohe Präzision auszuführen. Signalübertragende Vorrichtungen mit einer hohen Präzision sind verfügbar, aber sie sind sehr teuer. Zudem müssen die signalübertragenden Vorrichtungen individuell mit jeder Trennvorrichtung ausgerichtet werden, was sehr zeitintensiv ist. Zudem weist das Spektrum der Durchlassbänder von herkömmlichen Trennvorrichtungen, wie zum Beispiel herkömmliche Band[pass]filter, abgerundete Formen auf. Eine Verkettung von mehreren solchen Filtern in Reihe vermindert unvermeidlich die Gesamtbreiten der Durchlassbänder und vergrößert die Einführungsverluste der Filteraufbauten, wegen Herausnahme/Vernichtung von Energie an den Kanten der sich überlappenden individuellen Durchlassbänder.
  • Eine verbesserte Trennvorrichtung gemäß des Standes der Technik, welche einen Polarisationsstrahlteiler und ein nicht lineares Interferometer verwendet, ist in der parallel anhängigen amerikanischen Patentanmeldung mit dem Titel „Non-Linear Interferometer for Fiberoptic Wavelength Division multiplexer Utilizing a Phase Differential Method of Wavelength Separation", mit der Anmeldenummer 09/247 253, die am 10. Februar 1999 eingereicht worden ist, offenbart.
  • Die 4 bis 6 stellen eine Trennvorrichtung dar, die in der amerikanischen Patentanmeldung mit der Nummer 09/247 253 offenbar ist. Diese Trennvorrichtung 1000 trennt das Signal in zwei Sätze von Kanälen. Die 4 stellt eine Ansicht von oben einer vorzuziehenden Ausführung einer Trennvorrichtung 1000 dar. Die Trennvorrichtung 1000 umfasst eine optische Faser 1010 zum Eingeben eines optischen Signals und optische Fasern 1020 und 1030 zum Ausgeben von optischen Signalen. Wenn das Signal die optische Faser 1010 verlässt, läuft es auseinander. Eine Linse 1050 richtet das Signal parallel und leitet es in Richtung eines Strahlteilers 1070, welcher das Signal basierend auf seiner Polarität zerlegt. Diese Zerlegung findet in einer Ebene 1075 des Strahlteilers 1070 statt. Die Komponente (p-Komponente) des Eingangssignals, welche innerhalb der Ebene, die durch die Bewegungsrichtung des Eingangssignals und eine Linie senkrecht zu der Verbindungsebene 1075 definiert wird, polarisiert wird, tritt durch den Strahlteiler 1070 in Richtung eines Interferometers 800B. Die Komponente (s-Komponente) des Eingangssignals, welche parallel zu der Verbindungsebene 1075 polarisiert wird, wird in Richtung eines Interferometers 800A reflektiert. Die Interferometer 800A und 800B führen Phasendifferenzen zwischen den geraden und ungeraden Kanälen der Signale ein.
  • Die 5 stellt den Weg des Lichtes der ungeraden Kanäle dar, wenn es sich durch die Trennvorrichtung 1000 mit den Interferometern 800A und 800B der Erfindung des zugehörigen Technikgebiets bewegt. Das Licht der ungeraden Kanäle bewegt sich zu dem Polarisationsstrahlteiler 1070 aus der Eingangsfaser 1010. Das Licht von jedem Kanal weist eine s-Polaritätskomponente (Es) 1110 und eine p-Polaritätskomponente (Ep) 1220 auf. Die Es und Ep Signale können jeweils in Eo und Ee Komponenten jeweils parallel zu den Hauptstrahlrichtungen der doppelbrechenden Elementen in den Interferometern 800A und 800B zerlegt werden. Diese Komponenten sind in der Technik sehr bekannt und werden hier nicht weiter beschrieben. Der Vektor Ep 1220 wird in die Komponenten Epo 1230 und Epe 1240 zerlegt, wohingegen der Vektor Es 1210 in die Komponenten Eso 1250 und Ese 1260 zerlegt wird. Die Zerlegung ist in der 5 für jeden der Komponentenvektoren der Signalpolarisation Es und Ep dargestellt, für beides, vor jeweils ihrem Eintritt in die und nach ihrem Austritt aus den Interferometern 800A und 800B. Das Signal Ep 1220 bewegt sich zu dem Interferometer 800B, während das Signal Es 1210 sich zu dem Interferometer 800A bewegt. Beide Sätze von Signalen werden durch ihre Interferometer 800A und 800B reflektiert, ohne eine Phasenverschiebungsdifferenz zwischen Eso 1250 und Ese 1260 (oder zwischen Epo 1230 und Epe 1240). Somit bewegen sich beide, das Signal Ep 1220 und das Signal Es 1210, zurück zu dem Polarisationsstrahlteiler 1070, ohne eine Änderung in der Orientierung. Diese Signale bewegen sich dann zurück durch den Polarisationsstrahlteiler 1070 zu der Ausgangsfaser (Output-Faser) 1020.
  • Die 6 stellt den Weg der geraden Kanäle dar, wenn sie sich durch die Trennvorrichtung 1000 mit den Interferometern 800A und 800B der vorliegenden Erfindung bewegen. Wie bei den ungeraden Kanälen bewegt sich das Licht der geraden Kanäle zu dem Polarisationsstrahlteiler 1070 aus der Eingangsfaser 1010. Das Licht von jedem Kanal weist eine s-Polaritätskomponente (Es) 1210 und eine p-Polaritätskomponente (Ep) 1320 auf. Wie bei den ungeraden Kanälen können die Es und Ep Signale jeweils in Eo und Ee Komponenten parallel zu der Hauptstrahlrichtung der doppelbrechenden Elemente in jeweils dem Interferometer 800A und 800B zerlegt werden. Der Vektor Ep 1320 wird in die Komponenten Epo 1330 und Epe 1340 zerlegt, wohingegen der Vektor Es 1310 in die Komponenten Eso 1350 und Ese 1360 zerlegt wird. Diese Zerlegung ist in der 6 für die Polarisationsebene des Lichtes von jedem der Signalvektoren Es und Ep dargestellt, für beides, vor ihrem Eintritt jeweils in die und nach ihrem Austritt aus den Interferometern 800A und 800B. Das Signal Ep 1320 bewegt sich zu dem Interferometer 800B, während sich das Signal Es 1310 zu dem Interferometer 800A bewegt. Für die geraden Kanäle führen die Interferometer 800A und 800B eine Phasendifferenz π jeweils zwischen Epo 1330 und Epe 1340 und ebenso zwischen Eso 1350 und Ese 1360 ein. Diese Phasendifferenz verursacht eine effektive π/2-Drehung von jedem der Signale 1310 und 1320, wodurch sie jeweils von Es in Ep und von Ep in Es konvertiert werden. Wenn beide von diesen Signalen sich wieder durch den Strahlteiler 1070 bewegen, verursacht diese Drehung, dass sie sich zu der Ausgangsfaser (Output-Faser) 1030 bewegen. Somit beinhaltet auf diese Art und Weise die Ausgangsfaser 1020 die ungeraden Kanäle, wohingegen die Ausgangsfaser 1030 die geraden Kanäle beinhaltet.
  • Diese Trennvorrichtung weist gegenüber herkömmlichen Trennvorrichtungen Vorteile auf hinsichtlich der vergrößerten Breite und Ebenheit der Durchlassbänder und der Isolationsbänder und einer größeren Leichtigkeit bei der Ausrichtung. Obwohl diese Trennvorrichtung 1000 für ihre genannten Zwecke nützlich ist, kann sie in einigen Fällen durch die Eigenschaften des verwendeten Polarisationsstrahlteilers 1070 beschränkt sein. Ein perfekter Polarisationsstrahlteiler wird einen einfallenden nicht polarisierten Lichtstrahl in Komponentenlichtstrahlen, welche in zwei Ebenen polarisiert sind, trennen, mit einer gegenseitigen senkrechten Polarisationsausrichtung, derart, dass jeder Komponentenstrahl 100 Prozent des Lichtes einer Polarisationsausrichtung und nichts von dem Licht der anderen Ausrichtung beinhaltet. In realen Strahlteilern, welche niemals perfekt sein können, gibt es jedoch immer ein kleines Ausmaß an einer Leckage von Lichtstrahlen mit einer Polarisationsausrichtung in den Übertragungsweg hinein, welcher nominell nur aus Licht mit der anderen Polarisationsausrichtung zusammengesetzt ist. Wegen dieser Leckage wird es eine nicht perfekte Isolation von einem Satz von Signalen von einem anderen in der Trennvorrichtung 1000 geben.
  • Dementsprechend gibt es den Bedarf an einem Trennungsmechanismus, welcher es für einen Wellenlängenmultiplexer zulassen würde, eine größere Toleranz für einen Wellenlängenversatz und -drift und eine größere Einfachheit bei der Ausrichtung aufzuweisen, als bei herkömmlichen Trennvorrichtungen realisiert wird, und ebenso ein größeres Maß an Isolation zwischen zwei Sätzen von getrennten Kanälen. Die vorliegende Erfindung betrifft solch einen Bedarf.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen Multiplexer für dichte Wellenlängen (Multiplexer dichter Wellenlänge) zum Trennen eines optischen Signals in optische Kanäle zur Verfügung. Sie umfasst wenigstens eine doppelbrechende Platte und einen Polarisationsstrahlteiler, welcher optisch an die wenigstens eine doppelbrechende Platte gekoppelt ist, der Polarisationsstrahlteiler und die wenigstens eine doppelbrechende Platte zum Trennen von einem oder mehreren der Vielzahl der optischen Kanäle durch Einleiten einer Phasendifferenz zwischen wenigstens zwei der Vielzahl der optischen Kanäle, wobei das Trennen auf der Polarität der Vielzahl der optischen Kanäle basiert. In einer vorzuziehenden Ausführung umfasst der Mechanismus des Trennens doppelbrechende Keilplatten, einen Polarisationsstrahlteiler und zwei nicht lineare Interferometer, wobei die doppelbrechenden Keilplatten zwischen dem Polarisationsstrahlteiler und den Eingangs- und Ausgangswegen angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung stellt eine Erleichterung bei der Ausrichtung und eine größere Toleranz für Drifts zur Verfügung, aufgrund der Vergrößerung der Breite der Durchlassbänder, und stellt ferner eine verbesserte Trennung von Kanälen relativ zu anderen Wellenlängenmultiplexern, welche Polarisationsstrahlteiler verwenden, zur Verfügung. Sie kann ebenso auf einfache Art modifiziert werden, um die Add/drop-Funktion zu leisten, wenn sie Kanäle trennt. Die Materialien, welche erforderlich sind, um den Multiplexer dichter Wellenlänge in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung herzustellen und zu implementieren, sind leicht verfügbar. Die vorliegende Erfindung erfordert somit keine speziellen oder teuren Werkstoffe oder Verfahren. Sie ist somit kostengünstig.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die 1 ist eine Darstellung eines vereinfachten optischen Netzwerks.
  • Die 2 ist eine Darstellung eines herkömmlichen Add/drop-Systems und von Wellenlängenmultiplexern.
  • Die 3 ist ein Graph von zwei beispielhaften Spektralkurven, wobei jede aus mehreren Kanälen zusammengesetzt ist, wenn sie jeweils in einen herkömmlichen Wellenlängenmultiplexer und einen Multiplexer dichter Wellenlänge in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eintreten.
  • Die 4 ist eine Darstellung einer Trennvorrichtung, welche einen Polarisationsstrahlteiler und nicht lineare Interferometer verwendet.
  • Die 5 ist eine Darstellung von ungeraden Kanälen, wie sie sich durch die Trennvorrichtung der 4 bewegen.
  • Die 6 ist eine Darstellung von geraden Kanälen, wie sie sich durch die Trennvorrichtung der 4 bewegen.
  • Die 7 ist eine Ansicht von oben einer vorzuziehenden Ausführung einer Trennvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
  • Die 8 ist eine Darstellung einer vorzuziehenden Ausführung eines nicht linearen Interferometers, welches mit der Trennvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • Die 9 ist eine Darstellung eines optischen Weges durch die vorzuziehende Ausführung der Trennvorrichtung von Lichtsignalen und Subsignalen, welche von der ersten Eingangsfaser eingeleitet werden, und entsprechend den Wegen von Lichtsignalen von ungeraden Kanälen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
  • Die 10 ist eine Darstellung der optischen Wege durch die vorzuziehende Ausführung der Trennvorrichtung von Lichtsignalen und Subsignalen, die von der ersten Eingangsfaser eingeleitet werden, und entsprechend der Wege von Lichtsignalen von geraden Kanälen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
  • Die 11 ist ein Flussdiagramm, welches eine vorzuziehende Ausführung eines Verfahrens zum Trennen eines optischen Signals in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Die 12 ist eine Darstellung von optischen Wegen durch die vorzuziehende Ausführung der Trennvorrichtung der Lichtsignale und Subsignale, welche von der zweiten Eingangsfaser eingeleitet werden, und entsprechend ungeraden Kanälen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
  • Die 13 ist eine Darstellung der optischen Wege durch die vorzuziehende Ausführung von Lichtsignalen und Subsignalen, welche von der zweiten Eingangsfaser eingeleitet werden, und entsprechend den geraden Kanälen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
  • Die 14 ist ein funktionelles Routing-Diagramm für die Trennvorrichtung der vorliegenden Erfindung, welches seine Funktionsweise als eine 2 × 2-Einrichtung darstellt.
  • Die 15 ist ein einfaches Blockdiagramm eines Wellenlängenmultiplexers mit einer Kaskadenkonfiguration mit mehreren parallelen Stufen von Trennvorrichtungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung in dem Trennmechanismus, welcher in Multiplexern dichter Wellenlänge verwendet werden soll. Die folgende Beschreibung wird zur Verfügung gestellt, um einen Durchschnittsfachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung auszuführen und zu verwenden, und sie wird im Zusammenhang einer Patentanmeldung und ihren Erfordernissen dargestellt. Verschiedene Modifikationen an der vorzuziehenden Ausführung werden für den Fachmann leicht erkennbar sein, und die generischen Prinzipien, welche hier dargestellt werden, können bei anderen Ausführungen angewendet werden. Somit ist es nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf die gezeigte Ausführung zu beschränken, sondern sie soll im Einklang mit dem größten Schutzumfang stehen, welcher mit den Prinzipien und Merkmalen, welche hier beschrieben werden, übereinstimmt.
  • Um die Merkmale der vorliegenden Erfindung eher im einzelnen zu beschreiben, nehmen Sie bitte Bezug auf die 7 bis 15 in Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung.
  • Die 7 zeigt eine Ansicht von oben auf eine vorzuziehende Ausführung der Trennvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Die Trennvorrichtung 700 umfasst einen Polarisationsstrahlteiler 702 mit einer teilweise reflektiven Oberfläche 704, die innerhalb des Polarisationsstrahlteilers 702 beinhaltet ist. Obwohl der Polarisationsstrahlteiler 702 als ein würfelartiger Strahlteiler in dieser und anderen Figuren gezeichnet ist, wird der Durchschnittsfachmann verstehen, dass andere Typen von Polarisationsstrahlteilern verwendet werden könnten, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Entweder reflektiert die Oberfläche 704 ebenenpolarisierte Lichtstrahlen oder lässt diese durch, in Abhängigkeit davon, ob die Richtung der Polarisation parallel zu der Oberfläche 704 ist oder jeweils innerhalb der Einfallsebene der Strahlen beinhaltet ist. Die sehr bekannten Bezeichnungen s-Polarisation und p-Polarisation werden verwendet, um jeweils auf diese zwei Polarisationstypen Bezug zu nehmen.
  • Der Polarisationsstrahlteiler 702 umfasst ferner ein Paar von optischen Fasern 706 und 708, welche Seite an Seite angeordnet sind, derart, dass sie parallel zueinander sind und zu einer Seite des Strahlteilers 702 hin angeordnet sind. Die Fasern 706 und 708 umfassen jeweils eine erste Eingangs- und eine erste Ausgangsfaser. Auf ähnliche Art und Weise sind die Fasern 710 und 712 ein zweites Paar von optischen Fasern, welche Seite an Seite angeordnet sind, derart, dass sie parallel zueinander und zu einer zweiten Seite des Strahlteilers 702 hin angeordnet sind. Die Fasern 710 und 712 umfassen jeweils eine zweite Eingangs- und eine zweite Ausgangsfaser. Die Eingangsfaser 710 muss in einfachen Anwendungen der Trennvorrichtung nicht vorhanden sein. Die Stirnflächen aller Fasern 706 bis 712 sind eben poliert, und diese polierten Flächen sind in der Richtung des Polarisationsstrahlteilers 702 angeordnet.
  • Eine erste Linse 714 und eine zweite Linse 716 sind jeweils benachbart zu den Endflächen des Paares von Fasern 706 und 708 und des Paares von Fasern 710 und 712 angeordnet, derart, dass jede Linse zwischen ihren benachbart angeordneten Fasern und dem Polarisationsstrahlteiler 702 liegt, und die Distanz zwischen jeder Linse und dem benachbarten Paar von Fasern die Brennweite f der Linse ist. Eine erste doppelbrechende Keilplatte 718 und eine zweite doppelbrechende Keilplatte 720 sind zwischen dem Polarisationsstrahlteiler und jeweils den Linsen 714 und 716 angeordnet. Ebenso sind ein erstes nicht lineares Interferometer 722 und ein zweites nicht lineares Interferometer 724 benachbart zu dem Polarisationsstrahlteiler 702 angeordnet, entlang der Seiten desselben, welche jeweils entgegengesetzt zu dem Paar von Fasern 706 und 708 und dem Paar von Fasern 710 und 712 sind. Wie weiter unten in größerem Detail beschrieben wird, ist jedes der nicht linearen Interferometer 722 und 724 um einen kleinen Winkel relativ zu den Ebenen senkrecht zu jeweils der gemeinsamen Achse des Paares von Fasern 706 und 708 und der gemeinsamen Achse des Paares von Fasern 710 und 712 geneigt. Die Werte dieser Winkel werden durch die Lichtbahnen durch die Trennvorrichtung 700 bestimmt, wie weiter unten in größerem Detail beschrieben wird.
  • Das erste nicht lineare Interferometer 722 und das zweite nicht lineare Interferometer 724 sind identisch zueinander und sind zwei Beispiele von einer Erfindung, welche in der oben genannten parallel anhängigen amerikanischen Patentanmeldung mit der Nummer 09/247 253 offenbart sind. Die 8 stellt eine erste vorzuziehende Ausführung eines Interferometers dar, welches in dieser Patentanmeldung beschrieben wird. Das Interferometer 800 umfasst zwei parallele Glasplatten 880A und 880B mit einem Raum oder einem Hohlraum 810 zwischen diesen. Die Fläche der Glasplatte 880B auf der Innenseite ist mit einer Schicht aus einer reflektierten Beschichtung 820 mit einer Reflektivität von vorzugsweise 100 Prozent beschichtet. Die Fläche der Glasplatte 880A auf der Innenseite ist mit einer Schicht einer reflektiven Beschichtung 840 mit einer Reflektivität von vorzugsweise näherungsweise 18 Prozent beschichtet. Eine λ/4 Platte 895 ist innerhalb des Raumes 810 angeordnet, und eine λ/8 Platte 890 ist benachbart zu der Platte 880A und außerhalb des Raumes 810 angeordnet.
  • Wenn das Signal 30 in das Interferometer 800 eintritt, tritt es durch die 18-prozentige reflektive Beschichtung 840 und eine Waveplate (Phasenplatte) 895 vorzugsweise mit λ/4 hindurch. Die λ/4 Platte 895 leitet eine 180° Umlaufphasenänderung (round trip phase change) zwischen einem o-Strahl und einem e-Strahl des Signals innerhalb des Hohlraums 810 ein, und die externe λ/8 Platte 890 leitet die Umlaufphasenänderung von 90° zwischen dem o-Strahl und dem e-Strahl ein. Die Waveplate 890, vorzugsweise mit λ/8, feinabstimmt die Form des Signals 30.
  • Zurückkehrend zu der 7 arbeiten beide nicht lineare Interferometer 722 und 724 als 100-prozentige Reflektoren für einfallende Lichtstrahlen. Zudem weisen beide nicht lineare Interferometer 722 und 724 die zusätzliche Eigenschaft auf, dass, wenn der Lichtstrahl, der von diesen reflektiert wird, ein optisches Signal ist, welches aus einer Vielzahl von Kanälen zusammengesetzt ist, die mit einem gleichmäßigen Abstand in der Wellenlänge angeordnet sind, und wobei das Licht von jedem Kanal ebenenpolarisiert ist, dann wird das Licht von jedem zweiten Signal mit einer 90° Drehung seiner Polarisationsebenenrichtung reflektiert, während das Licht von jedem verbleibenden Kanal mit einer unveränderten Polarisation reflektiert wird.
  • In der nachfolgenden Diskussion wird auf die Kanäle, dessen Lichtstrahlen eine Rotation der Polarisationsebene von 90° erfahren, willkürlich als die geraden Kanäle Bezug genommen, und auf die verbleibenden Kanäle wird als die ungeraden Kanäle Bezug genommen. Die Verwendung einer solchen Terminologie, das heißt „gerade Kanäle" oder „ungerade Kanäle" in diesem Dokument wird nur zur Erleichterung für den Leser gewählt und bedeutet keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung auf irgendeine besondere Wellenlängenverteilung der optischen Kanäle, auf das Vorsehen von Abständen zwischen den Wellenlängen oder auf das Aufzählungsschema. Eine Anpassung der vorliegenden Erfindung zur Verwendung mit irgendeiner von zahlreichen Konfigurationen der optischen Kanäle oder Systeme wird von dem Durchschnittsfachmann verstanden werden und liegt innerhalb des Schutzumfangs und des Erfindungsgedankens der vorliegenden Erfindung. Ferner wird von dem Durchschnittsfachmann verstanden werden, dass das nicht lineare Interferometer, welches diese Erfindung umfasst, ebenso derart ausgeführt werden kann, dass es die Polarisationsebenen der Lichtstrahlen der „ungeraden Kanäle" dreht, anstelle derjenigen der Lichtstrahlen der „geraden Kanäle", ohne von dem Schutzumfang und dem Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Solche Modifikationen werden zum Beispiel leicht dadurch ausgeführt, dass die Eigenschaften des nicht linearen Interferometers eingestellt werden, und liegen innerhalb des Schutzumfangs und des Erfindungsgedankens der vorliegenden Erfindung.
  • Die Arbeitsweise der Trennvorrichtung 700 wird nun zunächst mit Bezug auf die 9 und die 10 beschrieben, welche die Wege der Lichtstrahlen beschreiben, die von der ersten Eingangsfaser 706 eingeleitet werden und jeweils ungerade und gerade Kanäle umfassen, durch die Trennvorrichtung 700. Diese Figuren stellen die Bahnen und Polarisationszustände des Lichtes der Signale und Subsignale dar, welche die Trennvorrichtung 700 durchqueren. In beiden, der 9 und der 10, sowie in der 12 und der 13, welche folgen, sind die doppelseitigen Pfeile innerhalb der Kreise parallel zu den Polarisationsrichtungen des ebenenpolarisierten Lichtes, welches innerhalb der Ebene des Papiers polarisiert wird, und Kreuze innerhalb der Kreise stellen ebenenpolarisiertes Licht dar, welches senkrecht zu der Papierebene polarisiert wird. Mit besonderem Bezug auf die 9 wird Signallicht 902 eines ungeraden Kanals, welches von der Faser 706 ausgestrahlt wird, durch die Linse 714 ausgerichtet, und dann durch den ersten doppelbrechenden Keil 718 in in zwei ebenenpolarisierte Subsignale aufgeteilt, einen weniger stark abgelenkten Strahl 904 und einen stärker abgelenkten Strahl 906. In diesem Beispiel ist die Polarisation des Strahls 904 in einer Richtung senkrecht zu dem Papier ausgerichtet, und diejenige des Strahls 906 ist parallel zu der linken Kante des Papiers ausgerichtet. Die optischen Achsen des Keils 718 sind derart ausgerichtet, dass die Lichtstrahlen des Subsignals 904 und des Subsignals 906 jeweils eine s-Polarisation und p-Polarisation aufweisen, mit Bezug auf die teilweise reflektive Oberfläche 704. Der größte Teil des s-polarisierten Subsignalstrahls 904 wird an der Oberfläche 704 reflektiert, so dass der reflektierte Strahl 904A erzeugt wird. Auf ähnliche Art und Weise wird der größte Teil des p-polarisierten Subsignalstrahls 906 durch die Oberfläche 704 hindurchgeleitet, so dass der durchgeleitete Strahl 906A erzeugt wird. Wenn die Polarisationsteilung des Polarisationsstrahlteilers 702 perfekt wäre, dann würde das Subsignal 904A 100 Prozent der Intensität des Subsignals 904 umfassen, und das Subsignal 906A würde 100 Prozent der Intensität des Subsignals 906 umfassen. Weil der Polarisationsstrahlteiler 702 in der Regel jedoch nicht perfekt sein wird, gibt es einen kleinen Bereich, Subsignal 904B, des Subsignals 904, welcher durch die Oberfläche 704 durchgeleitet wird, und einen weiteren kleinen Bereich, Subsignal 906B, des Subsignals 906, welcher an der Oberfläche 704 reflektiert wird. Somit existieren zwei durchgeleitete Subsignale, 904B und 906A, und zwei reflektierte Subsignale 904A und 906B.
  • Wie in der 9 gezeigt ist, bewegen sich die zwei durchgeleiteten Subsignale 904B und 906A durch den Polarisationsstrahlteiler 702 zu dem ersten nicht linearen Interferometer 722. Die zwei reflektierten Subsignale 904A und 906B bewegen sich durch den Polarisationsstrahlteiler 702 zu dem zweiten nicht linearen Interferometer 724. Lichtstrahlen der Subsignale 906A und 904A, welche jeweils den Großteil der durchgeleiteten Intensität und der reflektierten Intensität umfassen, weisen die gewünschten jeweiligen p- und s-Polarisationen auf, welche geeignet für die Arbeitsweise eines perfekten Polarisationsstrahlteiler sind. Umgekehrt weisen die Lichtstrahlen schwächerer Intensität der Subsignale 904B und 906B jeweils ungewünschte s- und p-Polarisationen auf, welche aus der nicht perfekten Eigenschaft des Strahlteilers 702 stammen.
  • Beide nicht lineare Interferometer 722 und 724 reflektieren 100 Prozent des Signallichtes, welches in sie eintritt. Nach dem Zusammenwirken mit dem einen oder dem anderen der nicht linearen Interferometer schreitet daher jedes der Subsignale 904A, 904B, 906A und 906B entlang seines Rückkehr- oder Umkehrweges. Das erste nicht lineare Interferometer 722 und das zweite nicht lineare Interferometer 724 sind derart ausgerichtet, dass ihre reflektiven Oberflächen jeweils senkrecht zu den Subsignalen 906A und 904A sind. Daher werden die Subsignale 906A und 904A beide um 180° zurückreflektiert, so dass ihre Rückkehrbahnen ihre jeweiligen Vorwärtsbahnen zurückverfolgen. Weil diese Subsignale 906A und 904A aus einer Wellenlänge eines ungeraden Kanals bestehen, gibt es keine Drehung der Polarisationsebene der Lichtstrahlen von einem der beiden bei der Reflektion an seinem jeweiligen Interferometer 722 oder 724. Somit behalten die Lichtstrahlen der Subsignale 906A und 904A nach der Reflektion ihre jeweilige Eigenschaft der p- und s-Polarisation. Weil die Lichtstrahlen des Rückkehrbereichs des Subsignals 906A mit Bezug auf den Polarisationsstrahlteiler 702 p-polarisiert sind, wird ein neues Subsignal 906C, welches aus p-polarisiertem Licht zusammengesetzt ist und einen großen Teil der Intensität des Subsignals 906A umfasst, durch die reflektive Oberfläche 704 durchgeleitet. Auf ähnliche Art und Weise wird, weil die Lichtstrahlen des Rückkehrbereichs des Subsignals 904A mit Bezug auf den Polarisationsstrahlteiler 702 s-polarisiert sind, ein neues Subsignal 904C, welches aus s-polarisiertem Licht zusammengesetzt ist und einen großen Teil der Intensität des Subsignals 904A umfasst, an der Oberfläche 704 reflektiert.
  • Beide Subsignale 904C und 906C verfolgen, in umgekehrter Richtung, jeweils die ursprünglichen Wege der Subsignale 904 und 906 zurück und werden somit in Richtung des ersten doppelbrechenden Keils 718 und durch diesen hindurch gelenkt. Nach dem Durchtreten durch den ersten doppelbrechenden Keil 718 verfolgen die Subsignale 904C und 906C dieselbe Bahn zurück wie jeweils die Subsignale 904 und 906, aber in der umgekehrten Richtung. Ferner weisen die Subsignale 904C und 906C die jeweils selben Richtungen der Polarisationsebene wie die Subsignale 904 und 906 auf. Somit werden die beiden Subsignale 904C und 906C beim Durchtreten durch den doppelbrechenden Keil 718 wieder vereint, so dass sie das Ausgangssignal (Output-Signal) 908 erzeugen. Das Signal 908 verfolgt die ursprüngliche Bahn des eintretenden oder sich vorwärts ausbreitenden Bereichs des Signals 902 zurück und wird somit durch die Linse 714 durchgeleitet und von dieser fokussiert. Die Ausgangsfaser 708 ist derart ausgerichtet, dass das fokussierte Signal 908 durch die Ausgangsfaser 708 eingefangen wird. Auf diesem Weg wird der größte Teil der Intensität des Signals mit ungeradem Kanal, welcher aus der Eingangsfaser 706 ausstrahlt, durch die Ausgangsfaser 708 aufgefangen.
  • Die Subsignale 904B und 906B umfassen einen kleinen Bereich der Signallichtintensität. Weil die Subsignale 904B und 906B sich mit kleinen Ablenkungswinkeln jeweils relativ zu den Subsignalen 906A und 904A ausbreiten, und weil die reflektiven Oberflächen der nicht linearen Interferometer 722 und 724 jeweils senkrecht zu den Strahlenbahnen von 906A und 904A sind, verfolgen die Rückkehrbereiche der Subsignale 904B und 906B nicht ihre ursprünglichen Bahnen durch den Polarisationsstrahlteiler 702 zurück. Die Änderung des Weges bei dem Rückkehrbereich gegenüber dem ursprünglichen Bereich von jedem der Subsignale 904B und 906B ist derart, dass keines dieser Subsignale durch irgendeine der Ausgangsfasern 708 oder 712 aufgefangen wird, ungeachtet von jeglicher Übertragung durch die oder Reflektion an der Ebene 704. Beide Subsignale 904B und 906B gehen somit aus dem System verloren.
  • Weil der Polarisationsstrahlteiler 702 nicht perfekt ist, wird ferner ein kleiner Bereich, das Subsignal 906D, des p-polarisierten Rückkehrbereichs des Subsignals 906A an der Oberfläche 704 reflektiert, und ein kleiner Bereich, das Subsignal 904D, des s-polarisierten Rückkehrbereichs des Subsignals 904A wird durch die Oberfläche 704 durchgeleitet. Beide, das Subsignal 906D, welches aus p-polarisiertem Licht zusammengesetzt ist, und das Subsignal 904D, welches aus s-polarisiertem Licht zusammengesetzt ist, bewegen sich in Richtung der zweiten doppelbrechenden Keilplatte 720 und durch diese hindurch. Die zweite doppelbrechende Platte 720 ist derart ausgerichtet, dass die p-polarisierten und s-polarisierten Strahlen sich jeweils als weniger stark abgelenkte und stärker abgelenkte Strahlen durch diese ausbreiten. Somit schreiten die Subsignale 906D und 904D jeweils durch die zweite doppelbrechende Keilplatte 720 als ein weniger stark abgelenkter Strahl und als ein stärker abgelenkter Strahl. Wie in der 9 dargestellt ist, liegen diese Strahlwege derart, dass weder das Subsignal 906D noch das Subsignal 904D in die Faser 712 eintritt. Auf diese Art und Weise, sowie durch die Elimination der Subsignale 904B und 906B, werden Signale ungerader Kanäle, welche von der Eingangsfaser 706 ausgestrahlt werden, vollständig daran gehindert, in die Ausgangsfaser 712 einzutreten.
  • Die Arbeitsweise der Trennvorrichtung 700 wird nun mit Bezug auf die 10 für gerade Kanäle, welche von der ersten Eingangsfaser 706 eingeleitet werden, diskutiert. Signallicht 1002 eines geraden Kanals, welches von der Faser 706 ausgestrahlt wird, wird durch die Linse 714 ausgerichtet und dann in zwei linear polarisierte Subsignale, einen weniger stark abgelenkten Strahl 1004 und einen stärker abgelenkten Strahl 1006, durch den ersten doppelbrechenden Keil 718 geteilt. Die optischen Achsen des Keils 718 sind derart ausgerichtet, dass das Licht des Subsignals 1004 und des Subsignals 1006 jeweils eine s-Polarisation und eine p-Polarisation aufweist, mit Bezug auf die teilweise reflektive Oberfläche 704. In diesem Beispiel ist die Polarisation des Strahls 1004 in einer Richtung senkrecht zu der Ebene des Papiers ausgerichtet, und die des Strahls 1006 ist parallel zu der linken Kante des Papiers ausgerichtet. Der größte Teil des s-polarisierten Subsignalstrahls 1004 wird an der Oberfläche 704 reflektiert, so dass der reflektierte Strahl 1004A erzeugt wird. Auf ähnliche Art und Weise wird der größte Teil des p-polarisierten Subsignalstrahls 1006 durch die Oberfläche 704 hindurchgeleitet, so dass der durchgeleitete Strahl 1006A erzeugt wird. Wie oben diskutiert worden ist, gibt es ebenso einen kleinen Bereich, das Subsignal 1004B, des Subsignals 1004, welcher durch die Oberfläche 704 hindurchgeleitet wird, und einen weiteren kleinen Bereich, das Subsignal 1006B, des Subsignals 1006, welcher an der Oberfläche 704 reflektiert wird. Somit existieren zwei durchgeleitete Subsignale, 1004B und 1006A, und zwei reflektierte Subsignale 1004A und 1006B.
  • Wie in der 10 gezeigt ist, bewegen sich die zwei durchgeleiteten Subsignale 1004B und 1006A durch den Polarisationsstrahlteiler 702 zu dem ersten nicht linearen Interferometer 722. Die beiden reflektierten Subsignale 1004A und 1006B bewegen sich durch den Polarisationsstrahlteiler 702 zu dem zweiten nicht linearen Interferometer 724. Die Lichtstrahlen der Subsignale 1006A und 1004A, welche jeweils den Großteil der durchgeleiteten Intensität und der reflektierten Intensität umfassen, weisen die gewünschte jeweiligen p- und s-Polarisationen auf, welche für die Arbeitsweise eines perfekten Polarisationsstrahlteilers geeignet sind. Umgekehrt weisen die Lichtstrahlen der Subsignale 1004B und 1006B mit den schwächeren Intensitäten jeweils die unerwünschten s- und p-Polarisationen auf, welche aus der nicht perfekten Eigenschaft des Strahlteilers 702 herrühren.
  • Beide nicht lineare Interferometer 722 und 724 reflektieren 100 Prozent des Signallichtes, welches in sie eintritt. Nach dem Zusammenwirken mit dem einen oder dem anderen der nicht linearen Interferometer breitet sich daher jedes der Subsignale 1004A, 1004B, 1006A und 1006B entlang seines Rückkehr- oder Umkehrweges aus. Das erste nicht lineare Interferometer 722 und das zweite nicht lineare Interferometer 724 sind derart ausgerichtet, dass ihre jeweiligen reflektiven Oberflächen jeweils senkrecht zu den Subsignalen 1006A und 1004A sind. Daher werden die Subsignale 1006A und 1004A beide 180° zurückreflektiert, so dass ihre Rückkehrbahnen ihre jeweiligen Vorwärtsbahnen zurückverfolgen. Weil diese Subsignale 1006A und 1004A aus einer Wellenlänge gerader Kanäle bestehen, unterliegt jedes einer 90° Drehung der Polarisationsebene bei der Reflektion an seinem jeweiligen Interferometer 722 oder 724. Somit weist das Licht der Subsignale 1006A und 1004A nach der Reflektion jeweils eine s- und p-Polarisationseigenschaft auf. Weil das Licht des Rückkehrbereichs des Subsignals 1006A mit Bezug auf den Polarisationsstrahlteiler 702 s-polarisiert ist, wird ein neues Subsignal 1006D, welches aus s-polarisiertem Licht zusammengesetzt ist und einen großen Teil der Intensität des Subsignals 1006A aufweist, an der Oberfläche 704 reflektiert. Auf ähnliche Art und Weise, weil das Licht des Rückkehrbereichs des Subsignals 1004A mit Bezug auf den Polarisationsstrahlteiler 702 p-polarisiert ist, wird ein neues Subsignal 1004D, welches aus p-polarisiertem Licht zusammengesetzt ist und einen großen Teil der Intensität des Subsignals 1004A umfasst, durch die Oberfläche 704 durchgeleitet. Beide Subsignale 1004D und 1006D werden somit zu der zweiten doppelbrechenden Keilplatte 720 und durch diese hindurchgeleitet. Die zweite doppelbrechende Platte 720 ist derart orientiert, dass sich die p-polarisierten und s-polarisierten Strahlen durch diese jeweils als weniger stark abgelenkte und stärker abgelenkte Strahlen fortpflanzen. Die Strahlbahnen der Subsignale 1004D und 1006D sind derart, dass diese zwei Subsignale wieder so kombiniert werden, dass sie das Ausgangssignal 1008 erzeugen. Das Signal 1008 wird durch die Linse 716 durchgeleitet und von dieser fokussiert. Die Ausgangsfaser 712 ist derart ausgerichtet, dass das fokussierte Signal 1008 durch die Ausgangsfaser 712 eingefangen wird. Auf diesem Weg wird der größte Teil der Intensität der Signale gerader Kanäle, welche von der Eingangsfaser 706 ausstrahlen, durch die Ausgangsfaser 712 aufgefangen.
  • Die Subsignale 1004B und 1006B umfassen einen kleinen Bereich der Signallichtintensität. Weil die Subsignale 1004B und 1006B sich jeweils mit kleinen Ablenkungswinkeln relativ zu den Subsignalen 1006A und 1004A fortpflanzen, und weil die reflektiven Oberflächen der nicht linearen Interferometer 722 und 724 jeweils senkrecht zu den Strahlbahnen von 1006A und 1004A sind, verfolgen die Rückkehrbereiche der Subsignale 1004B und 1006B nicht ihre ursprünglichen Wege durch den Polarisationsstrahlteiler 702 zurück. Die Änderung in dem Weg des Rückkehrbereichs gegenüber dem ursprünglichen Bereich von jedem der Subsignale 1004B und 1006B ist derart, dass keines dieser Subsignale durch entweder die Ausgangsfaser 708 oder 712 aufgefangen wird, ungeachtet von jeglicher Durchleitung durch oder Reflektion an der Ebene 704. Beide Subsignale 1004B und 1006B gehen somit aus dem System heraus verloren. Ferner wird, weil der Polarisationsstrahlteiler 702 nicht perfekt ist, ein kleiner Bereich, das Subsignal 1006C, des s-polarisierten Rückkehrbereichs des Subsignals 1006A durch die Oberfläche 704 durchgeleitet, und ein kleiner Bereich, das Subsignal 1004C, des p-polarisierten Rückkehrbereichs des Subsignals 1004A wird an der Oberfläche 704 reflektiert. Beide, das Subsignal 1006C, welches aus s-polarisiertem Licht zusammengesetzt ist, und das Subsignal 1004C, welches aus p-polarisiertem Licht zusammengesetzt ist, bewegen sich in Richtung der ersten doppelbrechenden Keilplatte 718 und durch diese hindurch. Die Ausrichtung der Keilplatte 718 ist derart, dass sich die p-polarisierten und s-polarisierten durch diese jeweils als stärker abgelenkte und weniger stark abgelenkte Strahlen fortpflanzen. Somit pflanzen sich die Subsignale 1004C und 1006C durch die erste doppelbrechende Keilplatte 718 jeweils als ein stärker abgelenkter Strahl und als ein weniger stark abgelenkter Strahl fort. Wie in der 10 dargestellt ist, liegen die Strahlwege derart, dass weder das Subsignal 1004C noch das Subsignal 1006C in die Faser 708 hinein eintritt. Auf diese Art und Weise, sowie durch die Elimination des Subsignals 1004B und 1006B, werden Signale gerader Kanäle, welche von der Eingangsfaser 706 ausstrahlen, vollständig daran gehindert, in die Ausgangsfaser 708 hinein einzutreten.
  • Die 11 ist ein Flussdiagramm, welches eine vorzuziehende Ausführung eines Verfahrens zum Trennen eines optischen Signals in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellt. Zunächst wird das optische Signal in eine Vielzahl von ebenenpolarisierten Subsignalen geteilt, im Schritt 1110. Danach wird die Vielzahl der ebenenpolarisierten Subsignale basierend auf ihren jeweiligen Polaritäten gerichtet, im Schritt 1120. Dann werden sie reflektiert, im Schritt 1130. Die reflektierten Subsignale werden dann kombiniert, im Schritt 1140.
  • Die Arbeitsweise der Trennvorrichtung 700, welche das Verfahren verwendet, dass in der 11 beschrieben wird, wird nun mit Bezug auf die 12 und 13 beschrieben, welche die Wege der Lichtstrahlen beschreiben, die von der zweiten Eingangsfaser 710 eingeleitet werden und jeweils ungerade und gerade Kanäle aufweisen, durch die Trennvorrichtung 700. Mit besonderem Bezug auf die 12 wird Signallicht 1212 eines ungeraden Kanals, welches von der Faser 710 ausstrahlt, durch die Linse 716 ausgerichtet/parallel gerichtet und dann in zwei ebenenpolarisierte Subsignale, einen weniger stark abgelenkten Strahl 1024 und einen stärker abgelenkten Strahl 1026, durch den zweiten doppelbrechenden Keil 720 geteilt, im Schritt 1110. Die optischen Achsen des Keils 720 sind derart ausgerichtet, dass die Lichtstrahlen des Subsignals 1204 und des Subsignals 1206 jeweils eine p-Polarisation und eine s-Polarisation mit Bezug auf die teilweise reflektive Oberfläche 704 aufweisen. In diesem Beispiel ist die Polarisation des Strahls 1204 parallel zu der unteren Kante des Papiers ausgerichtet, und die des Strahls 1206 ist senkrecht zu der Ebene des Papiers ausgerichtet. Der größte Teil des p-polarisierten Subsignalstrahls 1204 wird durch die Oberfläche 704 durchgeleitet, so dass der durchgeleitete Strahl 1204A erzeugt wird. Auf ähnliche Art und Weise wird der größte Teil des s-polarisierten Subsignalstrahls 1206 an der Oberfläche 704 reflektiert, so dass der reflektierte Strahl 1206A erzeugt wird. Wenn die Polarisationsteilung des Polarisationsstrahlteilers 702 perfekt wäre, dann würde das Subsignal 1204A 100 Prozent der Intensität des Subsignals 1204 umfassen, und das Subsignal 1206A würde 100 Prozent der Intensität des Subsignals 1206 umfassen. Weil jedoch der Polarisationsstrahlteiler 702 im allgemeinen nicht perfekt sein wird, gibt es einen kleinen Bereich, das Subsignal 1204B, des Subsignals 1204, welcher an der Oberfläche 704 reflektiert wird, und einen weiteren kleinen Bereich, das Subsignal 1206B, des Subsignals 1206, welches durch die Oberfläche 704 durchgeleitet wird. Somit existieren zwei durchgeleitete Subsignale, 1204A und 1206B, und zwei reflektierte Subsignale, 1204B und 1206A, im Schritt 1120.
  • Wie in der 12 gezeigt ist, bewegen sich die zwei durchgeleiteten Subsignale 1204A und 1206B durch den Polarisationsstrahlteiler 702 zu dem zweiten nicht linearen Interferometer 724. Die zwei reflektierten Subsignale, 1204B und 1206A, werden an dem Polarisationsstrahlteiler 702 zu dem ersten nicht linearen Interferometer 722 reflektiert. Die Lichtstrahlen der Subsignale 1204A und 1206A, welche den Großteil von jeweils der durchgeleiteten Intensität und reflektierten Intensität umfassen, weisen die gewünschten jeweiligen p- und s-Polarisationen auf, welche für die Arbeitsweise eines perfekten Polarisationsstrahlteilers geeignet sind. Umgekehrt weisen die Lichtstrahlen der Subsignale 1206B und 1204B der schwächeren Intensität jeweils unerwünschte s- und p-Polarisationen auf, welche aus der nicht perfekten Eigenschaft des Strahlteilers 702 herrühren.
  • Beide nicht linearen Interferometer 722 und 724 reflektieren 100 Prozent des Signallichtes, welches in sie eintritt, im Schritt 1130. Nach dem Zusammenwirken mit einem oder dem anderen der nicht linearen Interferometer pflanzt sich jedes der Subsignale 1204A, 1204B, 1206A und 1206B daher entlang seines Rückkehr- oder Umkehrweges fort. Das erste nicht lineare Interferometer 722 und das zweite nicht lineare Interferometer 724 sind derart ausgerichtet, dass ihre reflektiven Oberflächen jeweils senkrecht zu den Subsignalen 1206A und 1204A sind. Daher werden die Subsignale 1206A und 1204A beide 180° zurückreflektiert, so dass ihre Rückkehrbahnen ihre jeweiligen Vorwärtsbahnen zurückverfolgen. Weil diese Subsignale 1206A und 1204A aus der Wellenlänge eines ungeraden Kanals bestehen, gibt es keine Rotation der Polarisationsebene der Lichtstrahlen von keinem der beiden bei der Reflektion an seinem jeweiligen Interferometer 722 oder 724. Somit behalten die Lichtstrahlen der Subsignale 1206A und 1204A nach der Reflektion jeweils ihre s- und p-Polarisationseigenschaft. Weil die Lichtstrahlen des Rückkehrbereichs des Subsignals 1206A mit Bezug auf den Polarisationsstrahlteiler 702 s-polarisiert sind, wird ein neues Subsignal 1206D, welches aus s-polarisiertem Licht zusammengesetzt ist und einen großen Teil der Intensität des Subsignals 1206A umfasst, an der reflektiven Oberfläche 704 reflektiert. Auf ähnliche Art und Weise, weil das Licht des Rückkehrbereichs des Subsignals 1204A mit Bezug auf den Polarisationsstrahlteiler 702 p-polarisiert ist, wird ein neues Subsignal 1204D, welches aus p-polarisiertem Licht zusammengesetzt ist und einen großen Teil der Intensität des Subsignals 1204A umfasst, durch die Oberfläche 704 durchgeleitet, im Schritt 1140.
  • Beide der Subsignale 1204D und 1206D verfolgen in der umgekehrten Richtung jeweils die ursprünglichen Wege der Subsignale 1204 und 1206 zurück und werden somit in Richtung des zweiten doppelbrechenden Keils 720 und durch diesen hindurch geleitet. Nach dem Durchtreten durch den zweiten doppelbrechenden Keil 720 verfolgen die Subsignale 1204D und 1206D jeweils dieselben Bahnen wie die Subsignale 1204 und 1206 zurück, aber in der umgekehrten Richtung. Zudem weisen die Lichtstrahlen der Subsignale 1204D und 1206D dieselbe jeweilige Richtung der Polarisationsebene wie diejenigen der Subsignale 1204 und 1206 auf. Somit werden beide Subsignale 1204D und 1206D beim Hindurchtreten durch den doppelbrechenden Keil 720 wieder kombiniert, so dass sie das Ausgangssignal 1208 erzeugen. Das Ausgangssignal 1208 verfolgt die ursprüngliche Bahn des hereinkommenden oder sich vorwärts ausbreitenden Bereichs des Signals 1202 zurück und wird somit durch die Linse 716 hindurchgeleitet und durch diese fokussiert. Die Ausgangsfaser 712 ist derart ausgerichtet, dass das fokussierte Signal 1208 durch die Ausgangsfaser 712 eingefangen wird. Auf diese Art und Weise wird der Großteil der Intensität des Signals der ungeraden Kanäle, welches von der Eingangsfaser 710 ausstrahlt, durch die Ausgangsfaser 712 eingefangen.
  • Die Subsignale 1204B und 1206B umfassen einen kleinen Bereich der Signallichtintensität. Weil die Subsignale 1204B und 1206B sich jeweils mit kleinen Ablenkwinkeln relativ zu den Subsignalen 1206A und 1204A fortpflanzen, und weil die reflektiven Oberflächen der nicht linearen Interferometer 722 und 724 senkrecht zu den Strahlwegen von jeweils 1206A und 1204A sind, verfolgen die Rückkehrbereiche der Subsignale 1204B und 1206B nicht ihre ursprünglichen Wege durch den Polarisationsstrahlteiler 702 zurück. Die Änderung in dem Weg des Rückkehrbereichs gegenüber dem ursprünglichen Bereich von jedem der Subsignale 1204B und 1206B ist derart, dass keines dieser Subsignale durch eine der Ausgangsfasern 708 oder 712 eingefangen wird, ungeachtet von jeder Durchleitung durch oder Reflektion an der Ebene 704. Beide Subsignale 1204B und 1206B gehen somit aus dem System heraus verloren.
  • Weil der Polarisationsstrahlteiler 702 nicht perfekt ist, wird zudem ein kleiner Bereich, das Subsignal 1206C, des s-polarisierten Rückkehrbereichs des Subsignals 1206A durch die Oberfläche 704 durchgeleitet, und ein kleiner Bereich, das Subsignal 1204C, des p-polarisierten Rückkehrbereichs des Subsignals 1204A wird an der Oberfläche 704 reflektiert. Beide, das Subsignal 1206C, welches aus s-polarisiertem Licht zusammengesetzt ist, und das Subsignal 1204C, welches aus p-polarisiertem Licht zusammengesetzt ist, bewegen sich in Richtung der und durch die erste doppelbrechende Keilplatte 718. Die erste doppelbrechende Platte 718 ist derart ausgerichtet, dass sich die s-polarisierten und p-polarisierten Strahlen durch diese jeweils als weniger stark abgelenkte und stärker abgelenkte Strahlen fortpflanzen. Somit pflanzen sich das Subsignal 1206C und 1204C durch die erste doppelbrechende Keilplatte 718 jeweils als ein weniger stark abgelenkter Strahl und als ein stärker abgelenkter Strahl fort. Wie in der 12 dargestellt ist, liegen diese Strahlwege derart, dass weder das Subsignal 1206C noch das Subsignal 1204C in die Faser 708 eintreten. Auf diese Art und Weise, sowie durch die Elimination der Subsignale 1204B und 1206B, werden Signale ungerader Kanäle, welche von der Eingangsfaser 710 ausstrahlen, vollständig daran gehindert, in die Ausgangsfaser 708 einzutreten.
  • Die Arbeitsweise der Trennvorrichtung 700 wird nun mit Bezug auf die 13 für gerade Kanäle diskutiert, welche von der zweiten Eingangsfaser 710 eingeleitet werden. Signallicht 1302 eines geraden Kanals, welches von der Faser 710 aus ausstrahlt, wird durch die Linse 716 ausgerichtet (parallel gerichtet) und dann durch den zweiten doppelbrechenden Keil 720 in zwei linear polarisierte Subsignale, einen weniger stark abgelenkten Strahl 1304 und einen stärker abgelenkten Strahl 1306, geteilt, im Schritt 1110. Die optischen Achsen des Keils 720 sind derart ausgerichtet, dass die Lichtstrahlen des Subsignals 1304 und des Subsignals 1306 jeweils eine p-Polarisation und s-Polarisation mit Bezug auf die teilweise reflektive Oberfläche 704 aufweisen. In diesem Beispiel ist die Polarisation des Strahls 1304 parallel zu der unteren Kante des Papiers ausgerichtet, und diejenige des Strahls 1306 ist senkrecht zu der Ebene des Papiers ausgerichtet. Der größte Teil des p-polarisierten Subsignalstrahls 1304 wird durch die Oberfläche 704 hindurchgeleitet, so dass der durchgeleitete Strahl 1304A erzeugt wird. Auf ähnliche Art und Weise wird der größte Teil des s-polarisierten Subsignalstrahls 1306 an der Oberfläche 704 reflektiert, so dass der reflektierte Strahl 1306A erzeugt wird. Wie oben diskutiert worden ist, gibt es ferner einen kleinen Bereich, das Subsignal 1304B, des Subsignals 1304, welcher an der Oberfläche 704 reflektiert wird, und einen weiteren kleinen Bereich, das Subsignal 1306B, des Subsignals 1306, welches durch die Oberfläche 704 durchgeleitet wird. Somit existieren zwei durchgeleitete Subsignale 1304A und 1306B, und zwei reflektierte Subsignale 1306A und 1304B, im Schritt 1120.
  • Wie in der 13 gezeigt ist, bewegen sich die zwei durchgeleiteten Subsignale 1304A und 1306B durch den Polarisationsstrahlteiler 702 zu dem zweiten nicht linearen Interferometer 724. Die zwei reflektierten Subsignale 1306A und 1304B bewegen sich durch den Polarisationsstrahlteiler 702 zu dem ersten nicht linearen Interferometer 722. Die Subsignale 1304A und 1306A, welche jeweils den Großteil der durchgeleiteten Intensität und reflektierten Intensität umfassen, weisen die gewünschten p- und s-Polarisationen auf, welche für die Arbeitsweise eines perfekten Polarisationsstrahlteilers geeignet sind. Umgekehrt weisen die Subsignale schwächerer Intensität 1306B und 1304B jeweils unerwünschte s- und p-Polarisationen auf, welche aus der nicht perfekten Eigenschaft des Strahlteilers 702 herrühren.
  • Beide nicht lineare Interferometer 722 und 724 reflektieren 100 Prozent des Signallichtes, welches in diese eintritt, im Schritt 1130. Nach dem Zusammenwirken mit einem oder dem anderen der nicht linearen Interferometer pflanzt sich daher jedes der Subsignale 1304A, 1304B, 1306A und 1306B entlang seines Rückkehr- oder Umkehrweges fort. Das erste nicht lineare Interferometer 722 und das zweite nicht lineare Interferometer 724 sind derart ausgerichtet, dass ihre reflektiven Oberflächen jeweils senkrecht zu den Wegen der Subsignale 1306A und 1304A sind. Daher werden die Subsignale 1306A und 1304A beide um 180° zurückreflektiert, so dass ihre Rückkehrbahnen ihre jeweiligen Vorwärtsbahnen zurückverfolgen. Weil diese Subsignale 1306A und 1304A aus einer Wellenlänge von geraden Kanälen bestehen, unterliegt jedes einer Drehung der Polarisationsebene von 90° bei der Reflektion an seinem jeweiligen Interferometer 722 oder 724. Somit weist das Licht des Subsignals 1306A und 1304A nach der Reflektion jeweils die gewünschte p- und s-Polarisationseigenschaft auf. Weil das Licht des Rückkehrbereichs des Subsignals 1306A p-polarisiert mit Bezug auf den Polarisationsstrahlteiler 702 ist, wird ein neues Subsignal 1306C, welches aus p-polarisiertem Licht zusammengesetzt ist und einen großen Teil der Intensität des Subsignals 1306A umfasst, durch die Oberfläche 704 durchgeleitet. Ähnlich, weil das Licht des Rückkehrbereichs des Subsignals 1304A mit Bezug auf den Polarisationsstrahlteiler 702 s-polarisiert ist, wird ein neues Subsignal 1304C, welches aus s-polarisiertem Licht zusammengesetzt ist und einen großen Teil der Intensität des Subsignals 1304A umfasst, an der Oberfläche 704 reflektiert. Beide Subsignale 1306C und 1304C werden somit zu der und durch die erste doppelbrechende Keilplatte 718 geleitet. Die erste doppelbrechende Platte 718 ist derart orientiert, dass die p-polarisierten und s-polarisierten Strahlen sich jeweils durch diese als stärker abgelenkte und weniger stark abgelenkte Strahlen fortpflanzen. Somit pflanzt sich das Subsignal 1304C und das Subsignal 1306C beim Durchqueren durch die erste doppelbrechende Keilplatte 718 jeweils als ein weniger stark abgelenkter Strahl und als ein stärker abgelenkter Strahl fort. Die Strahlwege der Subsignale 1304C und 1306C sind derart, dass diese zwei Subsignale wieder kombiniert werden, so dass sie das Ausgangssignal 1308 erzeugen. Das Signal 1308 wird durch die Linse 714 durchgeleitet und durch diese fokussiert. Die Ausgangsfaser 708 ist derart ausgerichtet, dass das fokussierte Signal 1308 durch die Ausgangsfaser 708 eingefangen wird. Auf diese Art und Weise wird der größte Teil der Intensität der Signale der geraden Kanäle, welche von der Eingangsfaser 710 ausstrahlen, durch die Ausgangsfaser 708 eingefangen, im Schritt 1140.
  • Die Subsignale 1304B und 1306B umfassen einen kleinen Teil der Signallichtintensität. Weil die Subsignale 1304B und 1306B sich jeweils mit kleinen Ablenkungswinkeln relativ zu den Subsignalen 1306A und 1304A fortpflanzen, und weil die reflektiven Oberflächen der nicht linearen Interferometer 722 und 724 jeweils senkrecht zu den Strahlwegen von 1306A und 1304A sind, verfolgen die Rückkehrbereiche der Subsignale 1304B und 1306B nicht ihre ursprünglichen Wege durch den Polarisationsstrahlteiler 702 zurück. Die Änderung in dem Weg des Rückkehrbereichs gegenüber dem ursprünglichen Bereich von jedem der Subsignale 1304B und 1306B ist derart, dass keines dieser Subsignale durch eine der Ausgangsfasern 708 oder 712 eingefangen wird, ungeachtet von jeder Durchleitung durch oder Reflektion an der Ebene 704. Beide Subsignale 1304B und 1306B gehen somit aus dem System heraus verloren. Ferner, weil der Polarisationsstrahlteiler 702 nicht perfekt ist, wird ein kleiner Bereich, das Subsignal 1306D, des p-polarisierten Rückkehrbereichs des Subsignals 1306A an der Oberfläche 704 reflektiert, und ein kleiner Bereich, das Subsignal 1304D, des s-polarisierten Rückkehrbereichs des Subsignals 1304A wird durch die Oberfläche 704 hindurchgeleitet. Beide, das Subsignal 1306D, welches aus p-polarisiertem Licht zusammengesetzt ist, und das Subsignal 1304D, welches aus s-polarisiertem Licht zusammengesetzt ist, bewegen sich in Richtung der und durch die zweite doppelbrechende Keilplatte 720. Die Ausrichtung der Keilplatte 720 ist derart, dass die p-polarisierten und s-polarisierten Strahlen sich durch diese jeweils als weniger stark abgelenkte und stärker abgelenkte Strahlen fortpflanzen. Somit pflanzen sich die Subsignale 1304D und 1306D durch die erste doppelbrechende Keilplatte 718 jeweils als ein stärker abgelenkter Strahl und als ein weniger stark abgelenkter Strahl fort. Wie in der 13 dargestellt ist, liegen diese Strahlwege derart, dass weder das Subsignal 1304D noch das Subsignal 1306D in die Faser 712 eintritt. Auf diese Art und Weise, sowie durch die Eliminierung der Subsignale 1304B und 1306B, werden Signale der geraden Kanäle, welche von der Eingangsfaser 710 ausstrahlen, vollständig daran gehindert, in die Ausgangsfaser 712 einzutreten.
  • Die 14 fasst die Ergebnisse der Arbeitsweise der Trennvorrichtung 700 zusammen. Die Eingabe 1402 ist das Signal, welches von der ersten Eingangsfaser 706 eingeleitet wird, und die Eingabe 1404 ist das Signal, welches von der optionalen zweiten Eingangsfaser 710, wenn es eine solche gibt, eingeleitet wird. Die Ausgabe 1406 ist das Signal, welches zu der ersten Ausgangsfaser 708 abgegeben wird, und die Ausgabe 1408 ist das Signal, welches zu der zweiten Ausgangsfaser 712 abgegeben wird. Wie oben diskutiert worden ist, werden Signale von ungeraden Kanälen und geraden Kanälen, die zu der Trennvorrichtung 700 von dem Signal 1402 des ersten Eingangs geleitet werden, jeweils zu der ersten Ausgangsfaser 708 als Ausgangssignal 1406 und zu der zweiten Ausgangsfaser 712 als Ausgangssignal 1408 geleitet. Weil die Diskussion der Arbeitsweise der Trennvorrichtung 700, welche das zweite Eingangssignal 1404 verwendet, identisch ist zu derjenigen, welche oben für die Arbeitsweise, welche das erste Eingangssignal 1402 verwendet, gegeben wurde, liegt eine ähnliche Beziehung in diesem Fall vor. Das bedeutet, das Signale ungerader Kanäle und gerader Kanäle, welche von dem zweiten Eingangssignal 1404 zu der Trennvorrichtung 700 eingegeben werden, jeweils zu der zweiten Ausgangsfaser 712 als Ausgabe 1408 und zu der ersten Ausgangsfaser 708 als Ausgabe 1406 geleitet werden. Auf diese Art und Weise arbeitet die Trennvorrichtung 700, wobei sie entweder das Eingangssignal 1402 oder das Eingangssignal 1404 verwendet, als ein Multiplexer oder Demultiplexer dichter Wellenlänge, welcher zwischen den Bahnen von ungeraden und geraden Kanälen unterscheidet. Weil die Trennung von ungeraden und geraden Kanälen in der Trennvorrichtung 700 auf einer interferometrischen Technik basiert, ist der Abstand zwischen den Kanälen in der Frequenz streng periodisch und entspricht somit Schemata von standardisierten Kanalabständen (standardized channel spacing schemes), solchen, wie denjenigen, welche durch die International Telecommunication Union empfohlen werden.
  • Die Trennvorrichtung 700 der vorliegenden Erfindung weist relativ zu den Trennvorrichtungen von herkömmlichen Wellenlängenmultiplexern den Vorteil einer höheren Toleranz gegenüber Driften auf, aufgrund der Vergrößerung bei den Breiten der Durchlassbereiche, welche durch die nicht linearen Interferometer, welche in dieser beinhaltet sind, zur Verfügung gestellt werden. Sie bietet den weiteren Vorteil, relativ zu Trennvorrichtungen und Multiplexer dichter Wellenlänge, welche Polarisationsstrahlteiler verwenden, einer größeren Effizienz der Trennung zwischen den Sätzen der getrennten Kanäle. Dieser letztere Vorteil tritt auf, weil das Ausmaß der physikalischen Trennung der Subsignalstrahlwege sich unterscheidender Polarisationszustände durch die doppelbrechenden Keilplatten 718 und 720 und nicht durch den Polarisationsstrahlteiler 702 beschränkt wird. Die Effizienz der Trennung eines nicht polarisierten Lichtstrahls in einen ersten Lichtstrahl, umfassend eine erste Richtung der Ebenenpolarisation, und einen zweiten Lichtstrahl, umfassend eine zweite Richtung der Ebenenpolarisation senkrecht zu der ersten, ist größer bei einer doppelbrechenden Platte als sie bei einem Polarisationsstrahlteiler ist. In der Trennvorrichtung 700 der vorliegenden Erfindung bewirken die doppelbrechenden Keile eine Trennung der Signale in getrennte Subsignale, welche zueinander abweichend polarisierte Lichtstrahlen umfassen. Der Polarisationsstrahlteiler 702 wird derart verwendet, dass er jedes dieser getrennten Subsignale, wie zum Beispiel das Subsignal 904 und 906, zu einem anderen nicht linearen Interferometer leitet (richtet). Wegen der Geometrie der Vorrichtung 700 wird jegliche „Leckage" von Subsignalen, welche durch den Polarisationsstrahlteiler 702 verursacht wird – das bedeutet, die Reflektion eines Subsignals an der Ebene 704, welches nominell gerade durch dieses hindurchgeleitet wird, oder das gerade Hindurchleiten eines Subsignals durch die Ebene 704, welches nominell an dieser reflektiert wird – eliminiert. Somit stellt die Trennvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine größere Effizienz der Isolation zur Verfügung, relativ zu anderen Trennvorrichtung und Wellenlängenmultiplexern, welche Polarisationsstrahlteiler verwenden, von einem Satz von getrennten Kanälen zu einem anderen.
  • Eine weitere zusätzliche Funktionalität und ein weiterer Vorteil der Trennvorrichtung 700 der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, die Add/drop-Funktion zu leisten, während sie ebenso die Kanäle trennt. Wie in der 14 dargestellt ist, werden zwei Signale, ein erstes Eingangssignal 1402, welches die Kanalsignale λ1 – λn beinhaltet, und ein zweites Eingangssignal 1404, welches Kanalsignale λ1' – λn' beinhaltet, beide in die Trennvorrichtung 700 eingeleitet. Die Trennvorrichtung 700 kann dann die geraden Kanäle aus dem ersten Signal zu dem zweiten Signal herausnehmen, während sie die geraden Kanäle des zweiten Signals zu dem ersten Signal hinzufügt. Zum Beispiel, wie in der 14 gezeigt ist, würde das erste Ausgabesignal 1406 aus den ungeraden Kanälen (λ1, λ3, λ5 ...) aus dem ersten Eingangssignal 1402 plus die geraden Kanäle (λ2', λ4', λ6' ...) des zweiten Eingangssignals 1404 bestehen. Auf dieselbe Art und Weise würde das zweite Ausgangssignal 1408 aus den ungeraden Kanälen (λ1', λ3', λ5' ...) aus dem zweiten Eingangssignal 1404 plus die geraden Kanäle (λ2, λ4, λ6 ...) aus dem ersten Eingangssignal 1402 bestehen.
  • Ein weiterer Vorteil der Trennvorrichtung 700 der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, diese innerhalb einer mehrstufigen parallelen Kaskadenkonfiguration zu positionieren, um Einfügungsverluste als Teil eines größeren Multiplexers dichter Wellenlänge zu reduzieren. Diese Konfiguration ist in der 15 dargestellt und ist in der parallel anhängigen amerikanischen Patentanmeldung mit dem Titel „Fiber Optic Dense Wavelength Division Multiplexer Utilizing a Multi-Stage Parallel Cascade Method of Wavelength Separation", Anmeldenummer 09/130 386, eingereicht am 06. August 1998, offenbart worden. In der 15 tritt ein optisches Signal, welches die Kanäle λ1 – λn beinhaltet, in den Multiplexer dichter Wellenlänge 1500 der vorliegenden Erfindung durch den Knoten A 240 ein. Das Signal tritt durch eine Trennvorrichtung 1510A der vorliegenden Erfindung hindurch. Die Trennvorrichtung 1510A unterteilt das Signal in zwei getrennte Signale, wobei eines die ungeraden Kanäle (λ1, λ3, λ5 ...) beinhaltet, und das andere die geraden Kanäle (λ2, λ4, λ6 ...) (1540) beinhaltet, wie oben beschrieben worden ist. Diese ungeraden und geraden Kanäle werden dann jeweils durch eine weitere Trennvorrichtung 1510B und 1510C hindurchgeleitet, welche diese mit jedem anderen Kanal weiter unterteilt. Die Trennvorrichtung 1510B, und insbesondere der Satz von nicht linearen Interferometern, welcher diese Trennvorrichtung umfasst, ist derart modifiziert, dass sie/er den Satz von Kanälen λ1, λ5, λ9 ... aus dem Satz von Kanälen λ3, λ7, λ11... heraustrennt, durch die Einstellung des Wellenlängenabstands der Kanäle, deren Polarisationsrichtungen gedreht werden. Auf ähnliche Art und Weise ist die Trennvorrichtung 1510C und insbesondere der Satz der nicht linearen Interferometer, welcher diese Trennvorrichtung umfasst, derart modifiziert, dass sie/er den Satz von Kanälen λ2, λ6, λ10 ... aus dem Satz von Kanälen λ4, λ8, λ12 ... durch eine ähnliche Einstellung heraustrennt. Eine ähnliche Kanalaufteilung wird fortgeführt, bis nur ein Kanal zu jeder optischen Faser 250-1 bis 250-n ausgegeben wird. In einem Multiplexer dichter Wellenlänge, welcher entsprechend der mehrstufigen parallelen Kaskadenkonfiguration der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, gibt es keine Verminderung der Breiten der Durchlassbereiche relativ zu denjenigen der Kanaltrennvorrichtung 1510A in der ersten Stufe. Dies ist ein Gegensatz zu und ein Vorteil gegenüber herkömmlichen Filtertechnologien, welche, wenn sie in einer Reihe als ein Teil einer größeren optischen Einrichtung verkettet werden, eine Verminderung in der Gesamtdurchlassbandbreite der Filterzusammenstellung relativ zu einem einzelnen Filter verursachen. Die vorliegende Erfindung ist somit frei von vergrößerten Einfügungsverlusten, welche mit solchen verminderten Durchlassbereichbreiten verbunden sind. Obwohl die Trennvorrichtung der vorliegenden Erfindung derart beschrieben worden ist, dass sie in der mehrstufigen parallelen Kaskadenkonfiguration der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird der Durchschnittsfachmann verstehen, dass die Trennvorrichtung der vorliegenden Erfindung in anderen Konfigurationen verwendet werden kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Ein verbesserter Trennungsmechanismus, welcher in einem Multiplexer dichter Wellenlänge (DWDM) verwendet werden soll, ist offenbart worden. Die Trennvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst einen Mechanismus des Eingebens eines optischen Signals, wobei das optische Signal aus einer Vielzahl von optischen Kanälen besteht; einen Mechanismus des Trennens von einem oder mehreren der Vielzahl von optischen Kanälen durch Einführen einer Phasendifferenz zwischen wenigstens zwei der Kanäle des optischen Signals; und einen Mechanismus des Ausgebens der getrennten Vielzahl von Kanälen entlang einer Vielzahl von optischen Wegen. Der Mechanismus des Trennens von einem oder mehreren der Vielzahl der optischen Kanäle umfasst doppelbrechende Strahltrennungs- und -rekombinierungsplatten, einen Polarisationsstrahlteiler und zwei nicht lineare Interferometer, wobei die doppelbrechenden Platten zwischen dem Polarisationsstrahlteiler und den Eingangs- und Ausgangswegen angeordnet sind, und die zwei nicht linearen Interferometer auf entgegengesetzten Seiten des Polarisationsstrahlteilers von den Eingangs- und Ausgangswegen angeordnet sind.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Erleichterung bei der Ausrichtung und eine höhere Toleranz gegenüber Driften aufgrund der Vergrößerung in den Breiten der Durchlassbereiche zur Verfügung und stellt ebenso eine verbesserte Trennung der Kanäle relativ zu anderen Wellenlängenmultiplexern, welche Polarisationsstrahlteiler verwenden, zur Verfügung. Sie kann leicht derart modifiziert werden, dass sie die Add/drop-Funktion ausführt, wenn sie die Kanäle trennt. Die Materialien, welche erforderlich sind, um den Multiplexer dichter Wellenlänge in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung herzustellen und zu implementieren, sind leicht verfügbar. Die vorliegende Erfindung erfordert somit keine speziellen oder teuren Materialien oder Prozesse. Sie ist somit kostengünstig.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung in Übereinstimmung mit den gezeigten Ausführungen beschrieben worden ist, wird der Durchschnittsfachmann leicht erkennen, dass es Variationen an den Ausführungen geben kann, und dementsprechend können viele Modifikationen durch den Durchschnittsfachmann ausgeführt werden, ohne vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims (7)

  1. Ein Multiplexer dichter Wellenlänge (700) zum Trennen eines optischen Signals in optische Kanäle, umfassend: wenigstens eine von einer ersten optischen Faser (706, 710) zum Einleiten eines optischen Signals, wobei das optische Signal eine Vielzahl von optischen Kanälen umfasst; wenigstens eine von einer ersten Linse (714), welche optisch an die erste optische Faser (706, 710) gekoppelt ist; wenigstens zwei von einer zweiten optischen Faser (708, 712) zum Ausgeben von einem oder mehreren optischen Kanälen, wobei wenigstens eine (708) der zweiten optischen Fasern optisch an die erste Linse (714) gekoppelt ist; wenigstens eine von einer zweiten Linse (716), welche optisch an die zweiten optischen Fasern (712) gekoppelt ist, die nicht optisch an die erste Linse (714) gekoppelt sind; einen Polarisationsstrahlteiler (702) mit vier Anschlüssen; eine erste doppelbrechende Keilplatte (718), welche optisch zwischen den ersten Anschluss des Polarisationsstrahlteilers (702) und die erste Linse (714) gekoppelt ist; eine zweite doppelbrechende Teilplatte (720), welche optisch zwischen den zweiten Anschluss des Polarisationsstrahlteilers (702) und die zweite Linse (716) gekoppelt ist; und wenigstens zwei nicht lineare Interferometer (722, 724), welche optisch an den dritten und den vierten Anschluss des Polarisationsstrahlteilers (702) auf entgegengesetzten Seiten des Polarisationsstrahlteilers gegenüber den ersten und den zweiten optischen Fasern gekoppelt sind, der Polarisationsstrahlteiler (702) zum Leiten von polarisierten Subsignalen des optischen Signals zu einem der wenigstens zwei nicht linearen Interferometer (722, 724) basierend auf ihrer Polarität, und wobei jedes nicht lineare Interferometer (722, 724) das oder jedes geleitete Subsignal in Richtung der jeweiligen zweiten optischen Faser (708, 712) entgegengesetzt zu diesem reflektiert; wobei jedes der nicht linearen Interferometer (722, 724) umfasst: eine erste Glasplatte (880A), welche optisch an eine zweite Glasplatte (880B) gekoppelt ist, so dass ein Hohlraum (810) ausgebildet wird; eine erste reflektive Beschichtung (820), welche innerhalb des Hohlraums (810) und auf der zweiten Glasplatte (880B) angeordnet ist; eine zweite reflektive Beschichtung (840), welche innerhalb des Hohlraums (810) und auf der ersten Glasplatte (880A) angeordnet ist; eine erste Waveplate (895), welche innerhalb des Hohlraums (810) zwischen der ersten (880A) und der zweiten (880B) Glasplatte angeordnet ist; und eine zweite Waveplate (890), welche außerhalb des Hohlraums (810) angeordnet ist.
  2. Ein Multiplexer dichter Wellenlänge, wie in Anspruch 1 beansprucht wird, wobei die erste reflektive Beschichtung (820) eine reflektive Beschichtung mit einer Reflektivität von 100 Prozent umfasst.
  3. Ein Multiplexer dichter Wellenlänge, wie in Anspruch 1 oder in Anspruch 2 beansprucht, wobei die zweite reflektive Beschichtung (840) eine reflektive Beschichtung mit einer Reflektivität von näherungsweise 18 Prozent umfasst.
  4. Ein Multiplexer dichter Wellenlänge, wie in einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 beansprucht wird, wobei die erste Waveplate (895) eine λ/4 Waveplate umfasst.
  5. Ein Multiplexer dichter Wellenlänge, wie in einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4 beansprucht wird, wobei die zweite Waveplate (890) eine λ/8 Waveplate umfasst.
  6. Ein Verfahren zum Trennen eines optischen Signals in optische Kanäle, umfassend die folgenden Schritte: (a) das Teilen des optischen Signals mittels einer ersten doppelbrechenden Keilplatte (718) in eine Vielzahl von ebenenpolarisierten Subsignalen; (b) das Leiten von jedem der Vielzahl von ebenenpolarisierten Subsignalen basierend auf ihrer Polarität mittels eines Polarisationsstrahlteilers (702); (c) das Reflektieren der Vielzahl der geleiteten ebenenpolarisierten Subsignalen durch eine Vielzahl von nicht linearen Interferometern (722, 724); und (d) das Kombinieren von wenigstens zwei der Vielzahl von geleiteten und reflektierten ebenenpolarisierten Subsignalen durch eine zweite doppelbrechende Keilplatte (720); wobei jedes der nicht linearen Interferometer (722, 724) umfasst: eine erste Glasplatte (880A), welche optisch an eine zweite Glasplatte (880B) gekoppelt ist, so dass ein Hohlraum (810) ausgebildet wird; eine erste reflektive Beschichtung (820), welche innerhalb des Hohlraums (810) und auf der zweiten Glasplatte (880B) angeordnet ist; eine zweite reflektive Beschichtung (840), welche innerhalb des Hohlraums (810) und auf der ersten Glasplatte (880A) angeordnet ist; eine erste Waveplate (895), welche innerhalb des Hohlraums (810) zwischen der ersten (880A) und der zweiten (880B) Glasplatte angeordnet ist; und eine zweite Waveplate (890), welche außerhalb des Hohlraums (810) angeordnet ist.
  7. Ein System zum Trennen eines optischen Signals in optische Kanäle, umfassend: eine Vielzahl von optischen Fasern (706, 708, 710, 712) zum Tragen des optischen Signals oder eines Teils desselben; und einen Multiplexer dichter Wellenlänge (700), umfassend eine Vielzahl von Trennvorrichtungen wenigstens teilweise in einer mehrstufigen parallelen Kaskadenkonfiguration, wobei jede Trennvorrichtung umfasst: eine erste Linse (714), welche optisch an wenigstens eine erste doppelbrechende Keilplatte (718) zum Empfangen des optischen Signals gekoppelt ist; und einen Polarisationsstrahlteiler (702), welcher über einen ersten Anschluss optisch an die wenigstens eine erste doppelbrechende Keilplatte (718) gekoppelt ist, der Polarisationsstrahlteiler (702) und die wenigstens eine erste doppelbrechende Keilplatte (718) zum Trennen von einem oder mehreren der Vielzahl von optischen Kanälen durch Einleiten einer Phasendifferenz zwischen wenigstens zwei der Vielzahl der optischen Kanäle, wobei das Trennen auf der Polarität der Vielzahl der optischen Kanäle basiert; und wenigstens eine zweite doppelbrechende Keilplatte (720), welche optisch zwischen einen anderen Anschluss des Polarisationsstrahlteilers und eine zweite Linse (716) gekoppelt ist; und wenigstens zwei nicht lineare Interferometer (722, 724), welche optisch an einen dritten und einen vierten Anschluss des Polarisationsstrahlteilers (702) gekoppelt sind, und die an entgegengesetzten Seiten des Polarisationsstrahlteilers gegenüber den ersten und zweiten Linsen und doppelbrechenden Keilplatten angeordnet sind, der Polarisationsstrahlteiler zum Leiten von polarisierten Subsignalen des optischen Signals zu einem der wenigstens zwei nicht linearen Interferometer, basierend auf ihrer Polarität, und wobei jeder nicht lineare Interferometer das oder jedes geleitete Subsignal in Richtung der jeweiligen Linse und doppelbrechenden Keilplatte entgegengesetzt zu diesem reflektiert; wobei jedes der nicht linearen Interferometer (722, 724) umfasst: eine erste Glasplatte (880A), welche optisch an eine zweite Glasplatte (880B) gekoppelt ist, so dass ein Hohlraum (810) ausgebildet wird; eine erste reflektive Beschichtung (820), welche innerhalb des Hohlraums (810) und auf der zweiten Glasplatte (880B) angeordnet ist; eine zweite reflektive Beschichtung (840), welche innerhalb des Hohlraums (810) und auf der ersten Glasplatte (880A) angeordnet ist; eine erste Waveplate (895), welche innerhalb des Hohlraums (810) zwischen der ersten (880A) und der zweiten (880B) Glasplatte angeordnet ist; und eine zweite Waveplate (890), welche außerhalb des Hohlraums (810) angeordnet ist.
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