DE60121593T2

DE60121593T2 - Durch bragg-gitter unterstützter mmimi-koppler für das abstimmbare add/drop-multiplexen

Info

Publication number: DE60121593T2
Application number: DE60121593T
Authority: DE
Inventors: Torsten Augustsson
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2021-06-01
Also published as: AU2001262863A1; TW507088B; EP1299967B1; SE516534C2; US20020006249A1; WO2001095538A1; ATE333728T1; DE60121593D1; SE0002081D0; SE0002081L; US6501872B2; EP1299967A1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen optische Übertragungstechniken und im Besonderen integrierte Monomoden-Optikeinheiten, für Daten und die Telekommunikation.
Genauer genommen betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum abstimmbaren Add/Drop-Multiplexen und Verfahren zum abstimmbaren Add/Drop-Multiplexen.
Beschreibung des Standes der Technik und Hintergrund der Erfindung
Abstimmbare optische Add/Drop-Multiplexer werden in unterschiedlichen Arten von Netzwerken benötigt. Besonders in Ring- und Buskonfigurationen ist die Add/Drop-Funktionalität entscheidend. Add-Drop-Multiplexer sind unter Verwenden von vielfältigen Prinzipien verwendet worden.
Ein mit Bragg-Gittern bereitgestellter und auf einer MZI-Struktur (MZI, Mach-Zehnder-Interferometer) basierender Multiplexer ist in "Low Crosstalk Optical Add-Drop Multiplexer based on a Planar Silica-On-Silicon Mach-Zehnder Interferometer with UV-induced Bragg Gratings and UV-Trimming", J.-M. Jouanno et al., Tech. Dig. Bragg Gratings, Photosensitivity, and Poling in Glass Fibers and Waveguides: Applications and Fundamentals, OSA, 1997, Williamsburg, VA, Seiten 259–261 veranschaulicht. Im Prinzip kann ein Add/Drop-Multiplexer erreicht werden mit Verwenden solch einer Vorrichtung, die zwei gerichtete, durch zwei Interferenzzweige zusammengeschaltete Koppler umfasst, eine sog. MZI-Struktur. In der Praxis sind jedoch möglicherweise zwei getrennte Vorrichtungen erforderlich, um eine vollständige Add/Drop-Funktionalität zu erreichen. Alternativ können zwei Bragg-Gitter in jedem Mach-Zehnder-Zweig kaskadiert werden. Ferner kann ein Koppeln zu sog. Mantelmoden in den Gitterstrukturen auftreten, was in einer verringerten Leistung der Vorrichtung resultieren würde, besonders für Kanäle bei Trägerwellenlängen kürzer als die Bragg-Wellenlänge.
Eine selektiv abstimmbare Wellenlängenvorrichtung, ein sog. MMIMZI-Demultiplexer (MMIMZI, Multimoden-Interferenz-Mach-Zehnder-Interferometer) kann als ein rekonfigurierbarer Demultiplexer genutzt werden, siehe z.B. die Veröffentlichung "A new type of tunable demultiplexer using a multi-leg Mach-Zehnder Interferometer", J.-P. Weber et al., Proc. ECIO '97 EthE5, Stockholm, Seiten 272–275, 1997. Ein Kaskadieren zweier solcher Vorrichtungen kann in einem vollständigen abstimmbaren Add/Drop-Multiplexer resultieren. Solch ein Multiplexer hat aber einen sehr schmalen Bereich, innerhalb dessen die Übersprechleistung gut ist. Dies kann gelöst werden, aber dann sind sehr komplexe Interferenzschaltkreise erforderlich zum Erreichen einer nicht linearen Phasenantwort in den Mach-Zehnder-Zweigen des Multiplexers. Ferner können Interferenzprobleme für übermittelte Kanäle auftreten, wenn zwei MMIMZI-Vorrichtungen kaskadiert sind.
Eine auf einer MMIMIBg-Struktur (MMIMIBg, Bragg grating assisted multimode interference Michelson interferometer, Bragg-Gitter unterstütztes Multimoden-Interferenz-Michelson-Interferometer) basierende wellenlängenselektive Vorrichtung, die ein vollständig individuelles Schalten anbietet, ist in "Bragg grating assisted MMIMI coupler for wavelength selective switching", T. Augustsson, Electron. Lett., Vol. 34 (25), Seiten 2416–2418, 1998 veranschaulicht. Obwohl die Theorie der Technik ein geringes Übersprechen angibt, können fabrikationsprozessabhängige Variationen das Übersprechen erhöhen. Möglicherweise werden zwei separate Vorrichtungen benötigt zum Erhalten einer Add/Drop-Funktionalität.
Eine mit Bragg-Gittern bereitgestellte MMI-basierte Vorrichtung ist in der Veröffentlichung "Bragg Grating-Assisted MMI coupler for Add-Drop Multiplexing", T. Augustsson, J. Lightwave Technol., Vol. 16 (8), Seiten 1517–1522, 1998 offenbart. Jedoch ist es schwierig, solch eine Vorrichtung zu realisieren, welche durch weniger als 400 GHz getrennte Kanäle handhaben kann und immer noch eine gute Filterleistung aufweist.
WO 0018042 betrifft einen abstimmbaren Add/Drop-Demultiplexer. Der Add/Drop-Multiplexer enthält wenigstens einen N × N MMI-Wellenleiter (10), wobei N >/= 3, mit wenigstens einer Anzahl von N Michelson-Wellenleitern (31, 32, 33 und 34), wenigstens einem Bragg-Gitter (62, 64 und 66) pro Michelson-Wellenleiter (31, 32, 33 und 34) und wenigstens einem Phasensteuerelement (51, 53, 55 und 57) in wenigstens einer Anzahl von N – 1 von Michelson-Wellenleitern (31, 32, 33 und 34). Die Michelson-Wellenleiter (31, 32, 33 und 34) enthalten die Steuerelemente (51, 53, 55 und 57) und die Bragg-Gitter (62, 64 und 66) und sind mit wenigstens einem MMI-Wellenleiter (10) gekoppelt. Jeder Michelson-Wellenleiter (31, 32, 33 und 34) kann mit einem Breitbandreflexionsabschnitt (70) bereitgestellt sein.
Ein mit einer derartigen Vorrichtung verknüpftes Problem liegt darin, dass eine sehr hohe Anzahl von Komponenten erforderlich ist, die fähig sind zum Add/Drop- Multiplexen eines ausgewählten aus einer großen Anzahl von Wellenlängenkanälen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Add/Drop-Multiplexen eines Wellenlängenkanal-Multiplex bereitzustellen, die fähig sind zum gleichzeitigen Handhaben einer großen Anzahl von Kanälen.
Es ist in dieser Beziehung eine besondere Aufgabe der Erfindung, solch eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Add/Drop-Multiplexen eines Wellenlängenkanal-Multiplex bereitzustellen, die fähig sind zum Handhaben von Wellenlängenkanälen, die dicht beabstandet sind.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, solch eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Add/Drop-Multiplexen eines Wellenlängenkanal-Multiplex bereitzustellen, die eine Abstimmbarkeit zwischen einer Vielzahl dicht beabstandeter Wellenlängenkanäle aufweisen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Add/Drop-Multiplexen eines Wellenlängenkanal-Multiplex bereitzustellen, die kompakt ist und welche kurze Ausbreitungslängen für die Wellenlängenkanäle enthält.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum optischen Drop-Multiplexen bereitgestellt, die einen MMI-Koppler von wenigstens der Größe 3 × 3 und einen MI-Seitenabschnitt umfasst.
Der MMI-Koppler enthält einen Multiplex-Eingangsanschluss zum Eingeben des Wellenlängenkanal- Multiplex in den MMI-Koppler; einen Drop-Kanalausgangsanschluss zum Ausgeben eines von dem Multiplex zu entnehmenden Wellenlängenkanals von dem MMI-Koppler; einen Multiplex-Ausgangsanschluss zum Ausgeben des verbleibenden Wellenlängenkanal-Multiplex von dem MMI-Koppler; und wenigstens drei Eingangs-/Ausgangsanschlüsse. Ferner ist der MMI-Koppler wirksam zum Aufspalten von an seinem Eingangsanschluss ankommenden Licht in Lichtanteile, die an seine Eingangs-/Ausgangsanschlüsse geliefert werden, und zum Zusammenfassen von an seinen Eingangs-/Ausgangsanschlüssen ankommenden Lichtanteilen in zusammengefasstes Licht, das zu einem seiner Ausgangsanschlüsse geliefert wird, in Abhängigkeit der gegenseitigen Phasenbeziehung der ankommenden Lichtanteile.
Der MI-Seitenabschnitt enthält wenigstens drei Wellenleiter, wobei jeder Wellenleiter optisch mit einem jeweiligen der Eingangs-/Ausgangsanschlüsse des MMI-Kopplers verbunden ist; und wobei jeder von allen, oder von allen bis auf einen, der Wellenleiter wenigstens bereitgestellt ist mit, wie von dem MMI-Koppler gesehen, einem ersten Phasensteuerelement, einem Schmalbandreflexionsgitter, einem zweiten Phasensteuerelement und einer Reflexionseinrichtung für einen breiten Frequenzbereich.
Jedes der Schmalbandreflexionsgitter ist mit einer Heizeinrichtung zum Abstimmen des jeweiligen Schmalbandreflexionsgitters auf den zu entnehmenden Wellenlängenkanal bereitgestellt; wobei die ersten Phasensteuerelemente wirksam sind zum Richten des zu entnehmenden Kanals zu dem Entnahmekanal-Ausgangsanschluss des MMI-Kopplers; wobei die Reflexionseinrichtung für einen breiten Frequenzbereich wirksam ist zum Reflektieren sämtlicher in dem Eingangswellenlängenkanal-Multiplex enthaltener Wellenlängenkanäle abgesehen von dem zu entnehmenden Wellenlängenkanal; und wobei die zweiten Phasensteuerelemente wirksam sind zum Richten sämtlicher in dem Eingangswellenlängenkanal-Multiplex enthaltenen Wellenlängenkanäle außer dem zu entnehmenden Wellenlängenkanal zu dem Multiplex-Ausgangsanschluss des MMI-Kopplers.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum optischen Add-Multiplexen eines Add-Kanals und eines Wellenlängenkanal-Multiplex bereitgestellt, wobei die Vorrichtung einen MMI-Koppler von wenigstens der Größe 3 × 3 und einen MI-Seitenabschnitt umfasst.
Der MMI-Koppler enthält einen Multiplex-Eingangsanschluss zum Eingeben des Wellenlängenkanal-Multiplex in den MMI-Koppler; einen Add-Kanal-Eingangsanschluss zum Eingeben des dem Multiplex hinzuzufügenden Wellenlängenkanals in den MMI-Koppler; einen Multiplex-Ausgangsanschluss zum Ausgeben des Wellenlängenkanal-Multiplex von dem MMI-Koppler; und wenigstens drei Eingangs-/Ausgangsanschlüsse. Ferner ist der MMI-Koppler wirksam zum Aufspalten von an einem seiner Eingangsanschlüsse ankommenden Licht in drei Lichtanteile, die an seine Eingangs-/Ausgangsanschlüsse geliefert werden, und zum Zusammenfassen von an seinen Eingangs-/Ausgangsanschlüssen ankommenden Lichtanteilen in zusammengefasstes Licht, das an seinen Ausgangsanschluss geliefert wird, in Abhängigkeit von der gegenseitigen Phasenbeziehung der ankommenden Lichtanteile.
Der MI-Seitenabschnitt enthält wenigstens drei Wellenleiter, wobei jeder Wellenleiter optisch mit einem jeweiligen der Eingangs-/Ausgangsanschlüsse des MMI- Kopplers verbunden ist; und wobei jeder von allen, oder jeder von allen bis auf einen der Wellenleiter wenigstens bereitgestellt ist mit, wie von dem MMI-Koppler gesehen, einem ersten Phasensteuerelement, einem Schmalbandreflexionsgitter, einem zweiten Phasensteuerelement und einer Reflexionseinrichtung für einen weiten Frequenzbereich.
Jedes Schmalbandreflexionsgitter ist mit einer Heizeinrichtung zum Abstimmen des jeweiligen Schmalbandreflexionsgitters auf den hinzuzufügenden Wellenlängenkanal bereitgestellt; wobei die ersten Phasensteuerelemente wirksam sind zum Richten des hinzuzufügenden Kanals zu dem Multiplex-Ausgangsanschluss des MMI-Kopplers; wobei die Reflexionseinrichtung für einen weiten Frequenzbereich wirksam ist zum Reflektieren sämtlicher in dem Eingangswellenlängenkanal-Multiplex enthaltenen Wellenlängenkanäle; und wobei die zweiten Phasensteuerelemente wirksam sind zum Richten sämtlicher in dem Eingangswellenlängenkanal-Multiplex enthaltenen Wellenlängenkanäle zu dem Multiplex-Ausgangsanschluss des MMI-Kopplers.
Gemäß einem dritten und vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind Verfahren zum Add- bzw. Drop-Multiplexen bereitgestellt zum Verwenden der Vorrichtung gemäß den ersten zwei Aspekten der Erfindung.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie ein sehr wirksames und flexibles Add/Drop-Multiplexen bereitstellt.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass sie ein Handhaben einer großen Anzahl dicht beabstandeter Wellenlängenkanäle bereitstellt.
Weitere Eigenschaften der Erfindung und Vorteile davon werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die im nachfolgenden gegeben wird, und den begleitenden 1 bis 5 verstanden werden, die nur für Veranschaulichungszwecke präsentiert werden und die vorliegende Erfindung nicht einschränken.
1 veranschaulicht, schematisch, eine beispielhafte Vorrichtung zum Add/Drop-Multiplexen, was zum Verstehen der vorliegenden Erfindung hilfreich ist.
2a–f zeigen Filterantworten für die Vorrichtung von 1: (a) Filterantwort für T = 40°C. (b) Vergrößern des Drop-Bereiches bzw. Entnahme-Bereiches für T = 40°C. (c) Filterantwort für T = 60°C. (d) Vergrößern des Drop-Bandpassbereiches für T = 60°C. (e) Filterantwort für T = 40°C und zum Durchlassen sämtlicher Kanäle eingestellter Phasenaufbau (f) Vergrößern des Bragg-Reflexionsbereiches für T = 40°C und zum Durchlassen sämtlicher Kanäle eingestellter Phasenaufbau.
3a–c veranschaulichen eine Add/Drop-Kanalisolierung: (a) WSR-Reflexionskoeffizient r = 0,9 (b) r = 0,97 (c) r = 1.
4a veranschaulicht schematisch ein Layout einer integrierten Reflexionskonfiguration für einen weiten Frequenzbereich basierend auf einem Rückkopplungs-3-dB-MMI, und 4b zeigt eine Reflexionsantwort für drei unterschiedliche MMI-Ausgangswellenleitertrennungen (gepunktete Linie 21,7 μm, gestrichelte Linie 23,7 μm, durchgezogene Linie 25,3 μm).
5 veranschaulicht, schematisch, eine andere beispielhafte Vorrichtung zum Add/Drop-Multiplexen, die hilfreich zum Verstehen der vorliegenden Erfindung ist.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
In der folgenden Beschreibung werden, zu Erläuterungszwecken und nicht zu Begrenzungszwecken, spezifische Details bekannt gemacht, so wie bestimmte Techniken und Anwendungen, um ein gründliches Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Jedoch wird der Fachmann erkennen, dass die vorliegende Erfindung in anderen Ausführungsformen angewendet werden kann, die von diesen spezifischen Details abweichen. In anderen Fällen werden detaillierte Beschreibungen wohlbekannter Verfahren und Vorrichtungen weggelassen, um nicht die Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit unnötigen Details zu verschleiern.
1 zeigt beispielhaft eine Vorrichtung zum Add/Drop-Multiplexen, die zum Verstehen der vorliegenden Erfindung hilfreich ist.
Die vorliegende Erfindung umfasst einen 4 × 4-MMI-Lichtleistungskoppler 1 und eine MI-Wellenleiterstruktur 3. MMI-Koppler 1 enthält einen Multiplex-Eingangsanschluss 5 zur Eingabe eines Wellenlängenkanal-Multiplex 7 in den MMI-Koppler, einen Add-Kanal-Eingangsanschluss 9 zur Eingabe eines dem Multiplex hinzuzufügenden Wellenlängenkanals 11 in den MMI-Koppler; einen Drop-Kanal-Ausgangsanschluss 13 zur Ausgabe, von dem MMI-Koppler, eines von dem Multiplex zu entnehmenden Wellenlängenkanals 15, einen Multiplex-Ausgangsanschluss 17 zur Ausgabe eines Wellenlängenkanal-Multiplex 19 von dem MMI-Koppler, und vier Eingabe-/Ausgabeanschlüsse 21, 23, 25, 27.
Der MMI-Koppler 1 ist so ausgebildet, dass ankommendes Licht bei irgendeinem der Anschlüsse 7, 11, 15, 19 in vier ungefähr gleiche Lichtanteile aufgeteilt wird; wobei jeder Anteil auf einen jeweiligen der vier Eingabe-/Ausgabeanschlüsse 21, 23, 25, 27 abgebildet wird. Ferner ist MMI-Koppler 1 fähig zum Zusammenfassen von bei den vier Eingabe-/Ausgabeanschlüssen 21, 23, 25, 27 eingegebenen Lichtanteilen in einen einzelnen Lichtstrahl und diesen bei irgendeinem der Anschlüsse 7, 11, 15, 19 in Abhängigkeit der gegenseitigen Phasenbeziehung der vier Lichtanteile bei den vier Eingabe-/Ausgabeanschlüssen 21, 23, 25, 27 abzubilden.
Der MI-Seitenabschnitt 3 enthält wenigstens vier Wellenleiter oder MI-Zweige 29, 31, 33, 35, wobei jeder Wellenleiter optisch mit einem jeweiligen der Eingabe-/Ausgabeanschlüsse des MMI-Kopplers verbunden ist, so dass Wellenleiter 29 mit Ausgang 21 verbunden ist, Wellenleiter 31 mit Ausgang 23 verbunden ist, Wellenleiter 33 mit Ausgang 25 verbunden ist, bzw. Wellenleiter 35 mit Ausgang 27 verbunden ist.
Jeder der Wellenleiter 29, 31, 33, 35 ist bereitgestellt mit, wie von dem MMI-Koppler gesehen, einem ersten Phasensteuerelement 37, einem ersten Schmalbandreflexionsgitter 39, vorzugsweise ein Bragg-Gitter, einem zweiten Phasensteuerelement 41, einem zweiten Reflexionsgitter 43 usw. bis zu einem Q-ten Phasensteuerelement 45 und einem Q-ten Reflexionsgitter 47, wobei Q irgendeine positive ganze Zahl ist. Ferner ist jeder der Wellenleiter 29, 31, 33, 35 bereitgestellt mit einem (Q + 1)-ten Phasensteuerelement 49 und einer Reflexionseinrichtung für einen weiten Frequenzbereich 51 bei dem Ende des jeweiligen Wellenleiters. Die ersten Phasensteuerelemente 37 in jedem Zweig werden zusammen als ein erster Steuerabschnitt bezeichnet, die zweiten Phasensteuerelemente 41 in jedem Zweig werden zusammen als ein zweiter Steuerabschnitt bezeichnet usw.
Dementsprechend werden die ersten Schmalbandreflexionsgitter 39 in jedem Zweig zusammen als ein erster Reflexionsabschnitt bezeichnet, die zweiten Reflexionsgitter 43 in jedem Zweig werden zusammen als ein zweiter Reflexionsabschnitt bezeichnet usw. Die Reflexionseinrichtungen für einen weiten Frequenzbereich werden zusammen als ein Reflexionsabschnitt für einen weiten Frequenzbereich bezeichnet, WRS.
Gemäß der beispielhaften Vorrichtung ist jedes der Schmalbandreflexionsgitter, Nr. 1, 2, ..., Q, ausgebildet und bereitgestellt mit einer steuerbaren Heizeinrichtung (nicht veranschaulicht), vorzugsweise einem Peltier-Element, so dass es fähig ist zum Reflektieren eines wählbaren Wellenlängenkanals in einer jeweiligen Gruppe von Wellenlängenkanälen und zum Übermitteln aller anderen Wellenlängenkanäle innerhalb der Gruppe als auch der Wellenlängenkanäle von allen anderen Gruppen. Somit ist das erste Reflexionsgitter 39 wirksam zum Reflektieren eines gewählten Wellenlängenkanals unter den Kanälen in einer ersten Kanalgruppe, das zweite Reflexionsgitter 43 ist wirksam zum Reflektieren eines gewählten Wellenlängenkanals unter den Kanälen in einer zweiten Kanalgruppe usw. bis zu dem Q-ten Reflexionsgitter 47, welches wirksam ist zum Reflektieren eines gewählten Wellenlängenkanals unter den Kanälen in einer Q-ten Kanalgruppe. Letztlich ist die Reflexionseinrichtung für einen weiten Frequenzbereich 51 wirksam zum Reflektieren aller Kanäle, die durch die Q Reflexionsgitter übermittelt werden. Die Auswahlvorgänge werden getätigt durch Abstimmen der jeweiligen Schmalbandreflexionsgitter mittels der jeweiligen Heizeinrichtungen unter der Annahme, dass die Reflexionsgitter aus einem Material mit einem Temperatur T abhängigen Brechungsindex n sind, d.h. dn/dT ≠ 0. Vorzugsweise sind die Heizeinrichtungen individuell steuerbar, und die Reflexionsgitter sind aus einem Material mit einem stark temperaturabhängigen Brechungsindex, d.h. |dn/dT| ist hoch. Beispiele solcher Materialien sind vielfältige Monomere und Polymere.
Ferner ist jedes der Phasensteuerelemente wirksam zum Steuern der Phase sämtlicher Wellenlängenkanäle, die durch es übermittelt werden. Auf solch eine Weise kann das erste Phasensteuerelement 37 im jeweiligen Wellenleiter verwendet werden zum Steuern der Phase des durch das erste Reflexionsgitter 39 reflektierten Wellenlängenkanals, so dass der Wellenlängenkanal zu dem Multiplexausgang 19 des MMI-Kopplers gerichtet wird, wenn er beim Add-Kanal-Eingangsanschluss 9 (d.h., der Kanal ist ein Add-Kanal) eingegeben wurde, und zum Richten des Kanals zu dem Drop-Kanal-Ausgangsanschluss 15, wenn er beim Kanalmultiplexeingangsanschluss 5 (d.h., der Kanal ist ein Drop-Kanal) eingegeben wurde. Dementsprechend kann das zweite Phasensteuerelement 41 im jeweiligen Wellenleiter verwendet werden zum Steuern der Phase des durch das zweite Reflexionsgitter 43 reflektierten Wellenlängenkanals, so dass er zum Multiplexausgang 19 des MMI-Kopplers gerichtet wird, wenn er ein Add-Kanal ist, und zum Drop-Kanal-Ausgangsanschluss 15, wenn er ein Drop-Kanal ist usw. bis zu dem Q-ten Phasensteuerelement 45 im jeweiligen Wellenleiter, welches verwendet werden kann zum Steuern der Phase des durch das Q-te Reflexionsgitter 47 reflektierten Wellenlängenkanals.
Schließlich sind die (Q + 1)-ten Phasensteuerelemente 49 wirksam zum Richten aller durch die Reflexionseinrichtung 51 für einen weiten Frequenzbereich reflektierten Wellenlängenkanäle zu dem Multiplexausgang 19 des MMI-Kopplers 1.
Es sollte erkannt werden, dass einer oder mehrerer der Kanäle, die durch die Schmalbandreflexionsgitter reflektiert werden, auch zu dem Multiplexausgang anstelle zu dem Drop-Kanal-Ausgang mittels der Phasensteuerelemente gerichtet werden kann. Auf solch eine Weise kann ein einzelner oder mehrere der reflektierten Kanäle entnommen werden.
Es sollte ferner erkannt werden, dass der Add/Drop-Multiplexer mit einem der MI-Zweige frei von Schmalbandreflexionsgittern und Phasensteuerelementen implementiert werden kann, und dass damit immer noch eine identische Operation erhalten werden kann.
Der MMI-Koppler oder Wellenleiter 1 arbeitet in der Vorwärtsrichtung als eine Spalteinrichtung und in der Rückwärtsrichtung als ein Router, wobei die Bildposition durch die gegenseitige Phasenbeziehung in dem reflektierten Licht bei dem MI-Zweig/MMI-Zwischenabschnitt entschieden wird. Die Wellenlängenselektivität wird, wie veranschaulicht, durch die Reflexionsabschnitte gehandhabt, und die Phasensteuerabschnitte handhaben das Routen.
Für einen in einem der Reflexionsabschnitte reflektierten Wellenlängenkanal entscheidet der entsprechende Phasensteuerabschnitt, wo der Kanal gekoppelt wird. Eine Betrachtung des Phasenstatus vorheriger Steuerabschnitte ist notwendig. Tabelle 1 gibt den gesamten Phasensteuerelementgrad in jedem MI-Zweig zum Koppeln zwischen Add/Drop-vorrichtungsrelevanten Anschlusskombinationen für einen 4 × 4-MMI-Wellenleiter an.
Tabelle 1.
Es werden keine Phasensteuerelemente in dem vierten MI-Zweig angenommen.
Der totale Phasenelementzustand φ_i für Zweig i ist durch die Summe der Phasenelemente vor einer Reflexion gegeben. Für λ reflektiert in Abschnitt k gemäß 1:
wobei δφ_ij der Phasenstatus für das einzelne Element j im MI-Zweig i ist. Faktor 2 in (1) kommt daher, dass Licht jedes Element zweimal durchschreitet. Die Kopplung für Eingang-Drop und Add-Ausgang haben denselben Phasenelementaufbau wie durch Tabelle 1 gegeben. Folglich ist es möglich, einen Wellenlängenkanal zu entnehmen und zur selben Zeit neue Information auf denselben Wellenlängenträger hinzuzufügen. Jedes Gitter sollte ein Unterband mit Verwenden der Temperatur zum Abstimmen zur Reflexion des korrekten Kanals abdecken, zum Beispiel sollte Gitter Nr. 1 fähig sein zum Reflektieren von λ₁ zu λ₈ und Gitter Nr. 2 von λ₉ zu λ₁₆ usw.. Kanäle, die nicht in irgendeinem der Gitterabschnitte reflektiert werden, werden, wie veranschaulicht, durch den Reflexionsabschnitt für einen weiten Frequenzbereich (WRS) bei dem Ende der MI-Zweige reflektiert. Dieser Abschnitt sollte sorgfältig betrachtet werden, da der Reflexionspegel sich auf die Filterantwort für den gesamten Wellenlängenbereich auswirken wird. Wenn wir einen Bragg-Gitterabschnitt zwischen dem MMI und dem WRS betrachten, wird die Feldantwort für einen MI-Zweig beschrieben durch
wobei ψ_i die Einfallsfunktion und ψ_r die Reflexionsfeldfunktion sind, r₁ und t₁ der Bragg-Gitterreflexions- bzw. Übertragungskoeffizient ist, und r₂ der WRS-Reflexionskoeffizient ist, Φ₁ und Φ₂ der Phasensteuerzustand für Phasensteuerelement Nr. 1 bzw. 2 sind, und L die Distanz zwischen dem Gitter und dem WRS ist. Aus Gleichung (2) wird geschlossen, dass r₂ nicht sehr nahe bei 1 sein sollte, um ein stabiles Filterantwortverhalten zu ermöglichen. Ebenso wird die Add/Drop-Kanal-Isolierungsleistung negativ beeinflusst, wenn r₂ nahe bei 1 ist, wie aus den unten angegebenen Ergebnissen aus einer theoretischen Simulation ersichtlich.
Somit hat jede der Reflexionseinrichtungen für einen weiten Frequenzbereich, d.h. der WRS, einen Reflexionskoeffizienten unterhalb von 1 für die in dem Eingangswellenlängenkanal-Multiplex enthaltenen Wellenlängenkanäle. Der Reflexionskoeffizient ist im Besonderen zwischen 0,82 und 0,98, vorzugsweise zwischen 0,86 und 0,94, bevorzugter zwischen 0,88 und 0,92, und am bevorzugtesten um 0,90.
Alternativ ist jeder der Wellenleiter mit einem Dämpfungsabschnitt benachbart zur jeweiligen Reflexionseinrichtung für einen weiten Frequenzbereich bereitgestellt. Dies kann auf eine Vielzahl von Wegen implementiert werden. Ein Beispiel ist ein einfaches Bereitstellen verlängerter Wellenleiter, die eine gewisse Dämpfung aufweisen.
Die beispielhafte optische Add/Drop-Multiplexer-Vorrichtung wird vorzugsweise in einer Planar-Wellenleitertechnologie implementiert, vorzugsweise in einer Polymer-Planar-Lichtwellenleiter-Schaltkreistechnologie.
Nun werden Ergebnisse aus einer theoretischen Analyse präsentiert. Das bei der Analyse verwendete Design war wie folgt. Die Wellenleiterschichtdicke war 6 μm, der Mantelindex war 1,453 und der Indexschritt Δ war 0,7%. Die Breite der Monomoden-Wellenleiter zwischen den MMI-Strukturen war 6 μm. Zum Verringern des Kopplungsverlustes waren die Einzelmoden-Wellenleiter auf 12 μm in dem MMI-Wellenleiterzwischenabschnitt verjüngt. Die 4 × 4 MMI-Länge L_4×4 war 6500 μm, die Breite W_4×4 war 80 μm und der Zugangswellenleiter des 4 × 4 MMI war symmetrisch beabstandet mit einer Distanz von Mitte zu Mitte von 20,8 μm. Zur Analyse wurde ein Gitterabschnitt (Q = 1 in 1) verwendet. Die Länge des Bragg-Gitter-(Bg)Abschnitts L_Bg war 3 mm mit einer Gitterperiode A von 530 nm, und ein Hamming-Fenster wurde verwendet für die Gitter-Kappa-Verteilung, κ(z) = κ_m (0,54 + 0,46cos (2πz/L_Bg)) wobei –L_Bg/2 < z < L_Bg/2 und κ_m = 2,5 mm^–1. Der WRS-Reflexionskoeffizient r₂ war 0,9. Es wurde eine Temperaturabhängigkeit dλ/dT = 0,25 mm/°C angenommen.
Die Simulation ist auf der Moden-Ausbreitungsanalyse (MPA, Mode Propagation Analysis) aufgesetzt worden, die in "Optical Multi-Mode Interference Devices Based on Self-Imaging: Principles and Applications", J. Lightwave Technol. Vol. 13 (4), Seiten 615–627, April 1995 von L. B. Soldano und E. C. M. Pennings angegeben wurde. Die Bragg-Gitter wurden mit dem Matrixformalismus behandelt, der in "Phase-shifted Fiber Bragg Gratings and their Application for Wavelength Demultiplexing", IEEE Photon. Tech. Lett., Vol. 6 (8), Seiten 995–997, August 1994 von G. P. Agrawal und S. Radic angegeben wurde. Es wird angenommen, dass ein Gauss-förmiges Feld den Grundtyp der Monomoden-Wellenleiter beschreiben kann. Die Berechnungsergebnisse sind in 2a–f gezeigt. In 2e–f ist gezeigt, dass es für den durch den Gitterabschnitt reflektierten Kanal auch möglich ist, direkt zum Ausgangsanschluss zu koppeln. Dies ist eine entscheidende Funktionalität, um ein Kaskadieren von Bragg-Gittern mit unterschiedlichem A zu ermöglichen, und immer noch zum Entnehmen nur eines Kanals fähig zu sein. Der theoretische Verlust für den Drop-Kanal bzw. Entnahmekanal war unterhalb von 0,2 dB und die 1-dB-Bandbreite war um 120 GHz. Die Welligkeit in dem Durchlassbereich ist aufgrund der Fabry Perot Effekte zwischen dem Bragg-Gitterabschnitt und dem WRS. Der Übertragungsverlust für das Durchschreiten durch Kanäle war um 1 dB mit Verwenden eines WRS mit r = 0,9. Zusätzlich zu den in 2a–f gezeigten Filtercharakteristika-Graphen muss auch die Add/Drop-Kanalisolierung betrachtet werden. In 3a–c ist die Add/Drop-Isolierung für drei unterschiedliche WRS-Reflexionskoeffizienten für denselben Phasensteuerelementaufbau und T als gegebene, in 2a–b gezeigte Übertragungseigenschaften gezeigt. Für einen WRS-Reflexionskoeffizienten r = 0,9 war die Add/Drop-Kanalisolierung oberhalb von 45 dB für einen 80 GHz-Bereich. Die Breite des niedrigen Isolationsbereiches bei Bandflanken kann reduziert werden durch Verwenden eines längeren Gitters. Die Analyse hat nicht irgendeinen materialinduzierten Verlust und keine Polarisationsabhängigkeit irgendwo in der Vorrichtung berücksichtigt.
Der WRS kann implementiert werden durch Verwenden eines metallischen Spiegels auf den Wellenleiterenden oder durch Verwenden von Breitbandreflexions-Bragg-Gittern, vorzugsweise von chirped-Bragg-Gittern.
Alternativ ist es möglich, eine vollständig integrierte Konfiguration zu verwenden. In 4a ist ein Layout solch einer integrierten Reflexionskonfiguration für einen weiten Frequenzbereich basierend auf einem Rückkopplungs-3-dB-MMI schematisch veranschaulicht. Solch eine Konfiguration erfordert einen Hochkontrast-Wellenleiter, um eine vernünftige Größe zu erhalten. Es sollte erkannt werden, dass jeder der MI-Wellenleiter mit einer jeweiligen dieser Konfiguration bei seinem Fernende bereitgestellt ist.
Die Konfiguration umfasst einen Lichtleistungskoppler 61, im Besonderen einen konventionellen 3-dB 1 × 2 MMI mit einem Eingangsanschluss 63 und wenigstens zwei Ausgangsanschlüssen 65, 67. Ferner ist ein Schleifenwellenleiter 69 mit den zwei Ausgangsanschlüssen des Lichtleistungskopplers verbunden. Der Lichtleistungskoppler ist wirksam zum Aufspalten von an seinem Eingangsanschluss ankommenden Licht 71, wobei jeder Anteil 73, 75 zu einem seiner zwei Ausgangsanschlüsse geliefert wird und zum Zusammenfassen von bei seinen zwei Ausgangsanschlüssen ankommenden Licht in zusammengefasstes Licht 77, das zu seinem Eingangsanschluss geliefert wird. Der Schleifenwellenleiter 69 ist wirksam zum Führen von Licht, das auf jedem der Ausgangsanschlüsse des Lichtleistungskopplers geliefert ist, zurück in den anderen dieser Ausgangsanschlüsse.
Die Schleife 69 jeder der Schleifenspiegelvorrichtungen ist vorzugsweise ein Planar-Wellenleiter bei oder in der Oberfläche eines Substrats mit einem Brechungsindex, der an den Brechungsindex des den Planarwellenleiter umgebenden Materials angepasst ist, und wobei die Schleife jeder der Schleifenspiegelvorrichtungen die Form eines Streifens hat, der sich von einem der Ausgangsanschlüsse des Lichtleistungskopplers zu dem anderen dieser Ausgangsanschlüsse erstreckt.
Auch ist der Lichtleistungskoppler jeder der Schleifenspiegelvorrichtungen vorzugsweise eine planare rechteckige Platte bei oder in der Oberfläche des Substrats und hat eine angepasste Größe, so dass sein Eingangsanschluss bei einer Seite der rechteckigen Platte gebildet ist, und seine zwei Ausgangsanschlüsse bei einer entgegengesetzten Seiten davon gebildet sind.
In einer alternativen Ausführungsform sind die den Koppler bildende rechteckige Platte und der die Schleife bildende Planarwellenleiter in eine einzelne Einheitsplatte mit einem einheitlichen Brechungsindex integriert.
Es wird hier auf unsere schwedische Patentanmeldung mit der Nummer 9804558-6 verwiesen.
In 4b ist gezeigt, wie der Reflexionspegel durch den Ausgangswellenleiterabstand beeinflusst wird. Beim Berücksichtigen einer physikalischen Implementierung dieser Vorrichtung muss auch der Wellenleiterverlust berücksichtigt werden, und es ist deshalb wahrscheinlich, dass der Ausgangswellenleiterabstand optimiert werden sollte, um den WRS-Reflexionskoeffizienten zu maximieren.
Die in 1 gezeigte Vorrichtung kann im Prinzip eine vollständige Add/Drop-Funktionalität produzieren. Selbst wenn der Add-Kanal und der Drop-Kanal durch unterschiedliche Lichtquellen produziert werden, gibt es jedoch ein Risiko für eine Add/Drop-Kanalinterferenz, besonders für dicht beabstandete Kanäle, und folglich sind sämtliche Träger nahe bei dem ITU-Raster. Dieses Problem kann gelöst werden durch Verwenden separater Strukturen für eine Add-Funktionalität und eine Drop-Funktionalität.
Mit Verweis auf 5 wird eine andere beispielhafte Vorrichtung zum Add/Drop-Multiplexen veranschaulicht. Solch eine Vorrichtung ist in zwei separate Einheiten aufgeteilt; einen Drop-Teil 81 und einen Add-Teil 83.
Der Drop-Teil 81 bzw. Entnahmeteil 81 umfasst einen MMI-Koppler 85 der Größe 3 × 3 und einen MI-Seitenabschnitt 87.
MMI-Koppler 85 enthält ferner einen Multiplex-Eingangsanschluss 89 zur Eingabe eines Wellenlängenkanal-Multiplex 91 in den MMI-Koppler, einen Drop-Kanal-Ausgangsanschluss 93 zur Eingabe eines von dem Multiplex zu entnehmenden Wellenlängenkanals 95, einen Multiplex-Ausgangsanschluss 97 zur Ausgabe des verbleibenden Wellenlängenkanal-Multiplex, und wenigstens drei Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 99, 101, 103.
MI-Seitenabschnitt 87 enthält ferner drei Wellenleiter, wobei jeder Wellenleiter optisch mit einem jeweiligen der Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 99, 101, 103 verbunden ist. Ferner ist jeder der drei Wellenleiter mit einer identischen Ausrüstung wie die MI-Wellenleiter 29, 31, 33 und 33 von 1 bereitgestellt.
Der Add-Teil 83 bzw. Hinzufüge-Teil 83 ist identisch mit dem Drop-Teil 81 abgesehen davon, dass er einen Add-Kanal-Eingangsanschluss 105 anstelle des Drop-Kanal-Ausgangsanschlusses 93 umfasst. Der Add-Kanal- Eingangsanschluss 105 entspricht dem Anschluss 9 der Vorrichtung der Ausführungsform von 1 und ist angeordnet zur Eingabe eines dem Multiplex hinzuzufügenden Wellenlängenkanals 107.
Ferner ist ein Verbindungswellenleiter 109 zwischen dem Multiplex-Ausgangsanschluss 97 des Drop-Teils 81 und dem Multiplex-Eingangsanschluss des Add-Teils 83 verbunden.
Somit wird durch das Beispiel von 5 eine Funktion erhalten, die identisch mit der Funktion des Beispiels von 1 ist. Eine starke Kanalstörungsunterdrückung wird auf eine derartige Weise auf Kosten einer geringfügig komplexeren Vorrichtung erreicht (ein MMI-Koppler mehr und zwei ausgerüstete MI-Wellenleiter mehr).
Optional ist ein optischer Isolator (nicht veranschaulicht) in dem Verbindungswellenleiter angeordnet zum weiteren Unterdrücken der Add/Drop-Kanalinterferenz.
Es gibt auch einig kritische Probleme beim Betrachten der physikalischen Implementierung dieser Vorrichtung. Zum Beispiel werden alle Kanäle, die nicht durch irgendein Gitter reflektiert werden, durch den WRS reflektiert und werden jedes Gitter zweimal passieren. Deshalb ist es entscheidend, dass Bragg-Gitter mit niedrigem Mantelmoden-kopplungsinduzierten Verlust implementiert werden können. Darüber hinaus muss die Implementierung der Heizeinrichtung sorgfältig berücksichtigt werden, um das Risiko eines thermisch induzierten Übersprechens zu reduzieren. Zum Beispiel können zu den MI-Wellenleiterrichtungen senkrechte Temperaturgradienten Phasenfehler bewirken. Für ideale Phasensteuereinstellungen ist die Add/Drop-Kanalisolierung oberhalb von 45 dB, aber die Isolierung ist ziemlich empfindlich hinsichtlich von Phasenelementfehlern. Zum Beispiel ist die Isolierung um 22 dB für Phasensteuerelementfehler von 0,1 rad. für MI-Zweig 31 von 1, 0,2 rad. für MI-Zweig 33, und 0,3 rad. für MI-Zweig 35 (in Bezug zu MI-Zweig 29).
Ein abstimmbarer Add/Drop-Multiplexer (mit 200 GHz-Kanalzwischenabstand) basierend auf dem neuen MMIMIBg-Prinzip ist in der vorliegenden Anmeldung offenbart. Die theoretische Analyse gibt eine gute Add/Drop-Kanalisolierung an, oberhalb von 45 dB für einen 80 GHz-Bereich mit Verwenden eines passenden WRS-Reflexionskoeffizienten; Nachbar-Kanal-Übersprechen unterhalb von –30 dB wurde erreicht beim Verwenden eines Hamming-Fenster-Bragg-Gitters. Der theoretische Verlust für ein Passieren durch Kanäle war um 1 dB und für den Drop-Kanal unterhalb von 0,2 dB mit einer 1-dB-Bandbreite um 120 GHz.
Es ist offensichtlich, dass die Erfindung auf eine Vielfalt von Arten variiert werden kann. Solche Variationen sollen nicht als ein Verlassen des Bereichs dieser Erfindung betrachtet werden. Sämtliche dem Fachmann offensichtliche Modifizierungen sind in dem Bereich der beigefügten Ansprüche enthalten.

Claims

Vorrichtung (81) zum optischen Entnahme-Multiplexen bzw. Drop-Multiplexen eines Wellenlängenkanal-Multiplex, wobei die Vorrichtung einen ersten MMI-Koppler (85) von mindestens einer Größe von 3 × 3 und einen ersten MI-Seitenabschnitt (87) umfasst, wobei – der erste MMI-Koppler einen Multiplexeingangsanschluss (89) zum Eingeben des Wellenlängenkanalmultiplex in den ersten MMI-Koppler umfasst, einen Entnahmekanalausgangsanschluss (93) zum Ausgeben eines Wellenlängenkanals, der von dem Multiplex entnommen werden soll, von dem ersten MMI-Koppler, einen Multiplexausgangsanschluss (97) zum Ausgeben des verbleibenden Wellenlängenkanalmultiplex von dem ersten MMI-Koppler, und mindestens drei Eingangs-/Ausgangsanschlüsse (99, 101, 103); – der erste MMI-Koppler nutzbar ist, um an seinem Eingangsanschluss ankommendes Licht in Lichtanteile aufzuspalten, die weiter zu seinen Eingangs-/Ausgangsanschlüssen geliefert werden, und um an seinen Eingangs-/Ausgangsanschlüssen ankommende Lichtanteile in zusammengefasstes Licht zusammenzufassen, das weiter zu einem seiner Ausgangsanschlüsse geliefert wird, in Abhängigkeit der gegenseitigen Phasenbeziehung der ankommenden Lichtanteile; – der erste MI-Seitenabschnitt mindestens drei Wellenleiter enthält, von denen jeder optisch mit einem jeweiligen der Eingangs-/Ausgangsanschlüsse des ersten MMI-Kopplers verbunden ist, und von denen jeder, oder alle bis auf einen, der Wellenleiter mindestens bereitgestellt ist mit, wie von dem ersten MMI-Koppler gesehen, einem ersten Phasensteuerelement, einem Schmalbandreflexionsgitter, einem zweiten Phasensteuerelement und einer Reflexionseinrichtung für einen weiten Frequenzbereich; – jedes der Schmalbandreflexionsgitter nutzbar ist, um den zu entnehmenden Wellenlängenkanal zu reflektieren; – die ersten Phasensteuerelemente nutzbar sind, um den zu entnehmenden Kanal zu dem Entnahmekanalausgangsanschluss des ersten MMI-Kopplers zu richten; – die Reflexionseinrichtung für einen weiten Frequenzbereich nutzbar ist, um alle Wellenlängenkanäle zu reflektieren, die in dem Eingangswellenlängenkanalmultiplex enthalten sind, außer dem zu entnehmenden Wellenlängenkanal; und – die zweiten Phasensteuerelemente nutzbar sind, um alle Wellenlängenkanäle, die in dem Eingangswellenlängenmultiplex enthalten sind, außer dem zu entnehmenden Wellenlängenkanal, zu dem Multiplexausgangsanschluss des ersten MMI-Kopplers zu richten, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Schmalbandreflexionsgitter bereitgestellt ist mit einer steuerbaren Heizeinrichtung, die zum Abstimmen bzw. Tunen des jeweiligen Schmalbandreflexionsgitters auf den zu entnehmenden Wellenlängenkanal bereitgestellt ist, so dass der zu entnehmende Wellenlängenkanal unter den Wellenlängenkanälen des Wellenlängenkanalmultiplex ausgewählt werden kann.
Vorrichtung von Anspruch 1 mit einem zweiten MMI-Koppler von mindestens der Größe von 3 × 3 und einem zweiten MI-Seitenabschnitt, wobei – der zweite MMI-Koppler einen Multiplexeingangsanschluss zum Eingeben des verbleibenden Wellenlängenkanalmultiplex in den MMI-Koppler umfasst, einen Hinzufügekanaleingangsanschluss (105) zum Eingeben eines Wellenlängenkanals, der zu dem verbleibenden Wellenlängenkanalmultiplex hinzugefügt werden soll, in den zweiten MMI-Koppler, einen Multiplexausgangsanschluss zum Ausgeben des Wellenlängenkanalmultiplex von dem MMI-Koppler, und mindestens drei Eingangs-/Ausgangsanschlüsse; – der zweite MMI-Koppler nutzbar ist, um an einem seiner Eingangsanschlüsse ankommendes Licht in Lichtanteile aufzuspalten, die weiter zu seinen Eingangs-/Ausgangsanschlüssen geliefert werden, und um an seinen Eingangs-/Ausgangsanschlüssen ankommende Lichtanteile in zusammengefasstes Licht zusammenzufassen, das weiter zu seinem Ausgangsanschluss geliefert wird, in Abhängigkeit der gegenseitigen Phasenbeziehung der ankommenden Lichtanteile; – der zweite MI-Seitenabschnitt mindestens drei Wellenleiter enthält, von denen jeder optisch mit einem jeweiligen der Eingangs-/Ausgangsanschlüsse des zweiten MMI-Kopplers verbunden ist, und von denen jeder, oder alle bis auf einen, der Wellenleiter mindestens bereitgestellt ist mit, wie von dem zweiten MMI-Koppler gesehen, einem ersten Phasensteuerelement, einem Schmalbandreflexionsgitter, einem zweiten Phasensteuerelement und einer Reflexionseinrichtung für einen weiten Frequenzbereich; – jedes der Schmalbandreflexionsgitter des zweiten MI-Seitenabschnitts nutzbar ist, um den hinzuzufügenden Wellenlängenkanal zu reflektieren; – die ersten Phasensteuerelemente des zweiten MI-Seitenabschnitts nutzbar sind, um den hinzuzufügenden Kanal zu dem Multiplexausgangsanschluss des zweiten MMI-Kopplers zu richten; – die Reflexionseinrichtung für einen weiten Frequenzbereich des zweiten MI-Seitenabschnitts nutzbar ist, um alle Wellenlängenkanäle zu reflektieren, die in dem verbleibenden Wellenlängenkanalmultiplex enthalten sind; und – die zweiten Phasensteuerelemente des zweiten MI-Seitenabschnitts nutzbar sind, um alle Wellenlängenkanäle, die in dem verbleibenden Wellenlängenkanalmultiplex enthalten sind, zu dem Multiplexausgangsanschluss des zweiten MMI-Kopplers zu richten, wobei – jedes der Schmalbandreflexionsgitter des zweiten MI-Seitenabschnitts bereitgestellt ist mit einer steuerbaren Heizeinrichtung, die zum Abstimmen bzw. Tunen des jeweiligen Schmalbandreflexionsgitters auf den hinzuzufügenden Wellenlängenkanal bereitgestellt ist, so dass der hinzuzufügende Wellenlängenkanal ausgewählt werden kann.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Multiplexausgangsanschluss des ersten MMI-Kopplers und der Multiplexeingangsanschluss des zweiten MMI-Kopplers optisch mittels eines Verbindungswellenleiters (109) verbunden sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei ein optischer Isolator in dem Verbindungswellenleiter angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1–4, wobei jede der Reflexionseinrichtungen für einen weiten Frequenzbereich einen Reflexionskoeffizienten unterhalb von 1 für die in dem Eingangswellenlängenkanalmultiplex enthaltenen Wellenlängenkanäle hat.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Reflexionskoeffizient zwischen 0,82 und 0,98 ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Reflexionskoeffizient zwischen 0,86 und 0,94 ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Reflexionskoeffizient zwischen 0,88 und 0,92 ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Reflexionskoeffizient 0,90 ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1–9, wobei jede der Reflexionseinrichtungen für einen weiten Frequenzbereich eine Schleifenspiegeleinheit umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei jede der Schleifenspiegeleinheiten einen Lichtleistungskoppler (61) mit einem Eingangsanschluss (63) und mindestens zwei Ausgangsanschlüssen (65, 67) umfasst, und eine mit den zwei Ausgangsanschlüssen des Lichtleistungskopplers verbundene Schleife (69), wobei der Lichtleistungskoppler nutzbar ist, um das an seinem Eingangsanschluss ankommende Licht in an seine zwei Ausgangsanschlüsse gelieferte Lichtanteile aufzuspalten, und um an seinen zwei Ausgangsanschlüssen ankommendes Licht in an seinen Eingangsanschluss geliefertes zusammengefasstes Licht zusammenzufassen, und wobei die Schleife nutzbar ist, an jeden der Ausgangsanschlüsse des Lichtleistungskopplers geliefertes Licht zurück in den anderen dieser Ausgangsanschlüsse zu leiten.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei der Lichtleistungskoppler ein MMI-Koppler ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Schleife jeder der Schleifenspiegeleinheiten ein Planarwellenleiter bei oder in der Oberfläche eines Substrats ist, das einen Brechungsindex hat, der an den Brechungsindex des den Planarwellenleiter umgebenden Materials angepasst ist, und wobei die Schleife jeder der Schleifenspiegeleinheiten die Form eines Streifens hat, sich von einem der Ausgangsanschlüsse des Lichtleistungskopplers zu dem anderen dieser Ausgangsanschlüsse erstreckend.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Lichtleistungskoppler jeder der Schleifenspiegeleinheiten eine planare rechtwinklige Platte bei oder in der Oberfläche des Substrats ist und eine angepasst Größe hat, so dass sein Eingangsanschluss bei einer Seite der rechtwinkligen Platte gebildet ist und seine zwei Ausgangsanschlüsse bei der dazu entgegengesetzten Seite gebildet sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die den Koppler bildende rechtwinklige Platte und der die Schleife bildende Planarwellenleiter in eine Platte einer einzelnen Einheit mit einem einheitlichen Brechungsindex integriert sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1–9, wobei jede der Reflexionseinrichtungen für einen weiten Frequenzbereich ein Breitbandreflexions-Bragg-Gitter umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei jedes der Breitbandreflexions-Bragg-Gitter gechirpt ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1–8, wobei jede der Reflexionseinrichtungen für einen weiten Frequenzbereich einen metallischen Spiegel (51) umfasst.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1–18, wobei jede der Heizeinrichtungen individuell steuerbar ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1–19, wobei jede der Heizeinrichtungen ein Peltier-Element ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1–20, wobei jedes der abstimmbaren Schmalbandreflexionsgitter ein Bragg-Gitter (39) ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 21, wobei jedes der Bragg-Gitter aus einem Material mit einem stark temperaturabhängigen Brechungsindex hergestellt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei das Bragg-Gitter-Material ein Monomer oder ein Polymer ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1–23 zum optischen Multiplexen eines Q Wellenlängenkanalgruppen umfassenden Wellenlängenkanalmultiplex, wobei jede Kanalgruppe M benachbarte Wellenlängenkanäle umfasst, wobei Q und M positive ganze Zahlen größer als 1 sind, wobei jeder der, oder alle bis auf einen, Wellenleiter des ersten MI-Seitenabschnitts mit Q + 1 Phasensteuerelementen (37, 41, 45, 49) bereitgestellt ist, die mit Heizeinrichtungen und Q Schmalbandreflexionsgittern (39, 43, 47) bereitgestellt sind; und wobei – jedes der Q Schmalbandreflexionsgitter in jedem Wellenleiter abstimmbar ist auf einen jeweiligen der M Wellenlängenkanäle, in einer jeweiligen der Q Kanalgruppen hinzuzufügen und/oder zu entnehmen; – jedes von Q der Q + 1 Phasensteuerelemente in jedem Wellenleiter nutzbar ist, einen jeweiligen der M Wellenlängenkanäle, in eine jeweilige der Q Kanalgruppen hinzuzufügen, zu dem Multiplexausgangsanschluss des ersten MMI-Kopplers zu richten, und/oder einen jeweiligen der M Wellenlängenkanäle, in eine jeweilige der Q Kanalgruppen zu entnehmen, zu dem Entnahmekanalausgangsanschluss oder zu dem Multiplexausgangsanschluss des ersten MMI-Kopplers zu richten; – die Reflexionseinrichtung für einen weiten Frequenzbereich in jedem Wellenleiter nutzbar ist, alle Wellenlängenkanäle zu reflektieren, die in dem Eingangswellenlängenkanalmultiplex enthalten sind, außer dem zu entnehmenden Wellenlängenkanal; und – das letzte der Q + 1 Phasensteuerelemente in jedem Wellenleiter nutzbar ist, alle in dem Eingangswellenlängenkanalmultiplex enthaltenen Wellenlängenkanäle, außer zu entnehmende Wellenlängenkanälen, zu dem Multiplexausgangsanschluss des ersten MMI-Kopplers zu richten.
Vorrichtung (83) zum optischen Hinzufüge-Multiplexen bzw. Add-Multiplexen eines Hinzufüge-Kanals und eines Wellenlängenkanalmultiplex, wobei die Vorrichtung einen MMI-Koppler von mindestens der Größe von 3 × 3 und einen MI-Seitenabschnitt umfasst, wobei – der MMI-Koppler einen Multiplexeingangsanschluss zum Eingeben des Wellenlängenkanalmultiplex in den MMI-Koppler umfasst, einen Hinzufügekanaleingangsanschluss (105) zum Eingeben des Wellenlängenkanals, der zu dem Multiplex hinzugefügt werden soll, in den MMI-Koppler, einen Multiplexausgangsanschluss zum Ausgeben des Wellenlängenkanalmultiplex von dem MMI-Koppler, und mindestens drei Eingangs-/Ausgangsanschlüsse; – der MMI-Koppler nutzbar ist, um an einem seiner Eingangsanschlüsse ankommendes Licht in Lichtanteile aufzuspalten, die weiter zu seinen Eingangs-/Ausgangsanschlüssen geliefert werden, und um an seinen Eingangs-/Ausgangsanschlüssen ankommende Lichtanteile in zusammengefasstes Licht zusammenzufassen, das weiter zu seinem Ausgangsanschluss geliefert wird, in Abhängigkeit der gegenseitigen Phasenbeziehung der ankommenden Lichtanteile; – der MI-Seitenabschnitt mindestens drei Wellenleiter enthält, von denen jeder optisch mit einem jeweiligen der Eingangs-/Ausgangsanschlüsse des MMI-Kopplers verbunden ist, und von denen jeder, oder alle bis auf einen, der Wellenleiter mindestens bereitgestellt ist mit, wie von dem MMI-Koppler gesehen, einem ersten Phasensteuerelement, einem Schmalbandreflexionsgitter, einem zweiten Phasensteuerelement und einer Reflexionseinrichtung für einen weiten Frequenzbereich; – jedes der Schmalbandreflexionsgitter nutzbar ist, um den hinzuzufügenden Wellenlängenkanal zu reflektieren; – die ersten Phasensteuerelemente nutzbar sind, um den hinzuzufügenden Kanal zu dem Multiplexausgangsanschluss des MMI-Kopplers zu richten; – die Reflexionseinrichtung für einen weiten Frequenzbereich nutzbar ist, um alle Wellenlängenkanäle zu reflektieren, die in dem Eingangswellenlängenkanalmultiplex enthalten sind; und – die zweiten Phasensteuerelemente nutzbar sind, um alle Wellenlängenkanäle, die in dem Eingangswellenlängenkanalmultiplex enthalten sind, zu dem Multiplexausgangsanschluss des MMI-Kopplers zu richten, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Schmalbandreflexionsgitter bereitgestellt ist mit einer steuerbaren Heizeinrichtung, die zum Abstimmen bzw. Tunen des jeweiligen Schmalbandreflexionsgitters auf den hinzuzufügenden Wellenlängenkanal bereitgestellt ist, so dass der hinzuzufügende Wellenlängenkanal ausgewählt werden kann.
Verfahren zum optischen Entnahme-Multiplexen bzw. Drop-Multiplexen eines Wellenlängenkanalmultiplex (7; 91), wobei das Verfahren die Schritte umfasst zum: – Einbringen des Wellenlängenkanalmultiplex (7; 91) in einen MMI-Koppler, der optisch mit einem MI-Seitenabschnitt (3; 87) verbunden ist, wobei der MMI-Koppler einen Multiplexeingangsanschluss (5; 89) umfasst, einen Entnahmekanalausgangsanschluss (13; 93) und einen Multiplexausgangsanschluss (17; 97), und wobei der MI-Seitenabschnitt (3; 87) eine Vielzahl von parallel angeordneten Wellenleitern (29, 31, 33, 35) umfasst, wobei jeder der, oder alle bis auf einen, Wellenleiter bereitgestellt ist mit einem ersten Phasensteuerelement (37), einem Schmalbandreflexionsgitter (39), einem zweiten Phasensteuerelement (49) und einer Reflexionseinrichtung für einen weiten Frequenzbereich (51), und Aufspalten des Eingangswellenlängenkanalmultiplex in eine Vielzahl von Lichtanteilen; – Einbringen jeder der Multiplexanteile in einen jeweiligen der parallel angeordneten Wellenleiter; – einen zu entnehmenden Wellenlängenkanal (15; 107) Reflektieren und Übertragen der verbleibenden Kanäle in dem Eingangskanalmultiplex; – Reflektieren der verbleibenden Kanäle in dem Eingangskanalmultiplex mittels der Reflexionseinrichtung für einen weiten Frequenzbereich (51); – Richten des zu entnehmenden Kanals zu dem Entnahmekanalausgangsanschluss des MMI-Kopplers mittels der ersten Phasensteuerelemente (37); und – Richten der verbleibenden Kanäle in dem Eingangskanalmultiplex zu dem Multiplexausgangsanschluss des MMI-Kopplers mittels der zweiten Phasensteuerelemente (49), wobei das Verfahren durch den Schritt gekennzeichnet ist zum: – Abstimmen bzw. Tunen des jeweiligen Schmalbandreflexionsgitters auf den zu entnehmenden Wellenlängenkanal (15, 107) mittels verknüpfter Heizeinrichtungen, um dadurch den zu entnehmenden Wellenlängenkanal unter den Wellenlängenkanälen des Wellenlängenkanalmultiplex auszuwählen.
Verfahren zum optischen Hinzufüge-Multiplexen bzw. Add-Multiplexen eines Wellenlängenkanals (11; 107) und eines Wellenlängenkanalmultiplex (7; 91), wobei das Verfahren die Schritte umfasst zum: – Einbringen des Wellenlängenkanalmultiplex (7; 91) in einen MMI-Koppler, der optisch mit einem MI-Seitenabschnitt (3) verbunden ist, wobei der MMI-Koppler einen Multiplexeisgangsanschluss (5) umfasst, einen Hinzufügekanaleingangsanschluss (9; 105) und einen Multiplexausgangsanschluss (17), und wobei der MI-Seitenabschnitt eine Vielzahl von parallel angeordneten Wellenleitern (29, 31, 33, 35) umfasst, wobei jeder der, oder alle bis auf einen, Wellenleiter bereitgestellt ist mit einem ersten Phasensteuerelement (37), einem Schmalbandreflexionsgitter (39), einem zweiten Phasensteuerelement (49) und einer Reflexionseinrichtung für einen weiten Frequenzbereich (51), und Aufspalten des Eingangswellenlängenkanalmultiplex (7; 91) in eine Vielzahl von Multiplexanteilen; – Einbringen jeder der Multiplexanteile in einen jeweiligen der parallel angeordneten Wellenleiter; – Einbringen des Wellenlängenkanals (11; 107) in den MMI-Koppler und Aufspalten des Eingangswellenlängenkanals in eine Vielzahl von Kanalanteilen; – Einbringen jedes der Kanalanteile in einen jeweiligen der parallel angeordneten Wellenleiter; – einen hinzuzufügenden Wellenlängenkanal Reflektieren und Übertragen des Eingangskanalmultiplex; – Reflektieren des Eingangskanalmultiplex mittels der Reflexionseinrichtung für einen weiten Frequenzbereich (51); – Richten des zu hinzuzufügenden Kanals zu dem Multiplexausgangsanschluss des MMI-Kopplers mittels der ersten Phasensteuerelemente (37); und – Richten des Eingangskanalmultiplex zu dem Multiplexausgangsanschluss des MMI-Kopplers mittels der zweiten Phasensteuerelemente (49), wobei das Verfahren durch den Schritt gekennzeichnet ist zum: – Abstimmen bzw. Tunen des jeweiligen Schmalbandreflexionsgitters (39) auf den hinzuzufügenden Wellenlängenkanal mittels verknüpfter Heizeinrichtungen, um dadurch den hinzuzufügenden Wellenlängenkanal auszuwählen.