DE60126635T2

DE60126635T2 - Optische multiband-anordnung mit gitter

Info

Publication number: DE60126635T2
Application number: DE60126635T
Authority: DE
Inventors: Nickolaos Mikhail ZERVAS
Original assignee: SPI Lasers UK Ltd
Current assignee: Trumpf Laser UK Ltd
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-10-13
Also published as: CA2425543C; DE60126635D1; EP1325368A1; AU2001294025B2; ATE354108T1; CA2425543A1; AU9402501A; WO2002031552A1; GB0025185D0; EP1325368B1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf eine optische Wellenleiter-Multiband-Bragg-Gittervorrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Optische Kommunikationssysteme mit hoher Geschwindigkeit und hoher Kapazität erfordern Hochleistungsvorrichtungen, die einen minimalen Qualitätsverlust einführen. Es ist zum Beispiel erforderlich, daß solche Vorrichtungen minimale Einfügungsverluste einführen, und sie sollten keine Nebenreflexionsspitzen oder unerwünschte Dispersionsabfälle zeigen. Die Einführung der Wellenlängen-Multiplex- (WDM-) Technik als Mittel zur Erhöhung der Bandbreite und Geschwindigkeit eines optischen Systems verschiebt die Gewichtung zunehmend zur Verwendung von optischen Multiband-Vorrichtungen. Die Verwirklichung eines optischen 128-Kanal-Netzwerkes wird zum Beispiel die Entwicklung komplexer Vorrichtungen mit bis zu 128 unterschiedlichen Übertragungsbändern erfordern.
Reflektierende optische Multiband-Vorrichtungen sind schon erfolgreich vorgeführt worden, indem eine Faser-Bragg-Gittertechnik verwendet wurde. Der Multiband-Betrieb kann durch Mehrelementanordnungen erreicht werden, die gebildet werden, indem eine Reihe von Einzelbandgittern mit unterschiedlichen Mittenwellenlängen und starker Seitenkeulenunterdrückung miteinander verspleißt werden. Ein solcher Ansatz kann infolge endlicher Spleißungsverluste zu einem hohen Gesamteinfügungsverlust führen. Ihre Leistung kann außerdem durch Restrückreflexionen beeinträchtigt werden, die durch die Spleißungen eingeführt werden, insbesondere wenn die einzelnen Gitter in Fasern mit unterschiedlichen Eigenschaften geschrieben werden, wie unter schiedlichen numerischen Aperturen oder Kern/Mantel-Zusammensetzungen, um die Lichtempfindlichkeit zu erhöhen und/oder Mantelmodeverluste bei kurzen Wellenlängen zu beseitigen.
Ein Multiband-Betrieb kann außerdem erreicht werden, indem unterschiedliche Gitter, die den unterschiedlichen Reflexionsbändern entsprechen, auf demselben Faserstück überschrieben und im wesentlichen überlagert werden. Jedoch sättigt ein solcher Ansatz schnell die verfügbare Faserlichtempfindlichkeit und führt zu einer kleinen Anzahl von Bändern mit einem verhältnismäßig kleinen Reflexionsvermögen. Da außerdem dieser Prozeß mehrere Belichtungen mit sich bringt, ist es ziemlich wahrscheinlich, daß jeder Fehler während des Schreibens eines bestimmten Gitters (z.B. infolge unterschiedlicher Belichtungsbedingungen und UV-Fluenzstabilität) ebenso die anderen Gitter beeinflußt.
Schließlich kann ein Multiband-Betrieb auch durch einzelne, komplex superstrukturierte Gitter erzielt werden, wie abgetastete oder Sinus-apodisierte superstrukturierte Gitter. Diese komplexen Gitterstrukturen können so betrachtet werden, daß sie von einer linearen, kohärenten Überlagerung der einzelnen Gitter herrühren, die jedem unterschiedlichen Band entsprechen. Eine solche lineare kohärente Überlagerung ist im wesentlichen ein additiver Prozeß und führt zu komplexen Brechungsindexvariationsmustern und sehr großen erforderlichen Spitzenbrechungsindexänderungen. Dies kann potentiell die Anzahl oder Arten der lichtempfindlichen Fasern einschränken, die verwendet werden können. Außerdem kann es das maximale erzielte Reflexionsvermögen auf jedem Band ernstlich einschränken.
Beispiele von Multiband-Gittern, die durch ein einzelnes, komplex superstrukturiertes Gitter erzielt werden, werden in der Patentanmeldung WO 99/22255 offenbart. Das Gitter wird durch eine Brechungsindexmodulation definiert, die eine Amplitudenmodulation mit einer darunterliegenden höheren Frequenzkomponente, die die Form des Reflexionsprofils jedes der Wellenlängenkanäle definiert, und darauf überlagert, eine niedrigere Frequenzkomponente mit der Periode P aufweist, die der hö heren Frequenzkomponente wiederholte Einhüllende auferlegt und die Trennung der Wellenlängenkanäle definiert. Es werden verschiedene Ausführungsformen offenbart, einschließlich eines 1 m langen Moire-Gitters mit einer kontinuierlichen wellenlängenabhängigen Veränderung der Zeitverzögerung, das dazu bestimmt ist, eine 200 km-Dispersion in einer Faser mit einer Dispersion von 17 ps/nm/km zu kompensieren. Jeder der beiden Kanäle erfährt eine Gesamtzeitverzögerung von 9672 ps. Der Kanal I weist eine Dispersion von 3630 ps/nm auf. Der Kanal II weist eine Dispersion von 3607 ps/nm auf. Es werden Meßergebnisse bereitgestellt, die zeigen, daß die Wellenlängenkanäle hinsichtlich des Reflexionsvermögens und der Zeitverzögerung nahezu identisch sind.
Keiner dieser Ansätze des Stands der Technik erzielt einen Multiband-Betrieb, der Mehrkanalvorrichtungen (> 50%) mit hohem Reflexionsvermögen und niedriger Dispersion bereitstellt. Dies ist bei Hochgeschwindigkeitskommunikationssystemen (mit z.B. 10 GB/s und 40 GB/s) ein ernstes Problem.
Die Aufgabe der der vorliegenden Erfindung ist es, die Leistung von Gittern zu verbessern, die optische Strahlung bei mehr als einer Wellenlänge reflektieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Filterung optischer Strahlung bereitgestellt, wobei die Vorrichtung einen Wellenleiter aufweist, und wobei der Wellenleiter ein zusammengesetztes Gitter aufweist, das ein erstes Reflexionswellenlängenband mit einer ersten durchschnittlichen Wellenlänge und einer ersten Gruppenverzögerung mit einer durchschnittlichen ersten Zeitverzögerung, und ein zweites Reflexionswellenlängenband mit einer zweiten durchschnittlichen Wellenlänge und einer zweiten Gruppenverzögerung mit einer durchschnittlichen zweiten Zeitverzögerung aufweist, wobei das Gitter dadurch gekennzeichnet ist, daß sich die durchschnittliche erste Zeitverzögerung und die durchschnittliche zweite Zeitverzögerung unterscheiden und das Gitter mindestens zwei Teilgitter aufweist, die sich gegenseitig räumlich überlappen.
Das erste Reflexionswellenlängenband kann mindestens ein maximales Reflexionsvermögen aufweisen. Das maximale Reflexionsvermögen kann größer als 50% sein. Das maximale Reflexionsvermögen kann größer als 90% sein. Das maximale Reflexionsvermögen kann größer als 95% sein. Vorzugsweise ist das maximale Reflexionsvermögen größer als 99%.
Die erste durchschnittliche Wellenlänge kann kürzer als die zweite durchschnittliche Wellenlänge sein.
Die durchschnittliche erste Zeitverzögerung kann kleiner oder größer als die durchschnittliche zweite Zeitverzögerung sein.
Das Gitter kann eine Zeitverzögerungsdifferenz aufweisen, die gleich dem Modul der Differenz zwischen der durchschnittlichen ersten Zeitverzögerung und der durchschnittlichen zweiten Zeitverzögerung ist, wobei die Zeitverzögerungsdifferenz zwischen 1 fs (Femtosekunden) und 1000 ps (Pikosekunden) liegt.
Das Gitter kann mehrere Linien aufweisen, wobei jede Linie durch eine jeweilige Stärke definiert ist, und wobei jede Linie einen relativen Abstand von benachbarten Linien aufweist, und wobei die Zeitverzögerungsdifferenz gleich der Zeit ist, die das Licht braucht, um sich längs des Wellenleiters über eine ungeradzahlige ganze Zahl der Linien auszubreiten. Die ganze Zahl der Linien kann zwischen eins und einer Million liegen.
Die erste Gruppenverzögerung kann eine erstes wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung aufweisen. Unter „wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung" verstehen wir, daß sich die Zeitverzögerung mit der Wellenlänge ändert. Die erste wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung kann positiv oder negativ sein. Die erste wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung kann linear oder nicht-linear sein.
Die zweite Gruppenverzögerung kann eine zweite wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung aufweisen. Die zweite wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung kann positiv oder negativ sein. Die zweite wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung kann linear oder nicht-linear sein.
Das Gitter kann mindestens ein zusätzliches Reflexionswellenlängenband mit einer zusätzlichen durchschnittlichen Wellenlänge und einer zusätzlichen Gruppenverzögerung aufweisen, und wobei sich die erste, zweite und die zusätzliche durchschnittliche Wellenlänge voneinander unterscheiden.
Das Gitter kann so gestaltet sein, daß die erste, zweite und zusätzliche durchschnittliche Wellenlänge so konfiguriert sind, daß sie nicht benachbarte Wellenlängenkanäle reflektieren. Wellenlängenkanäle werden üblicherweise in Form ihrer optischen Frequenzen angegeben, und diese sind auf international anerkannten Rastern von 25 GHz, 50 GHz, 100 GHz und 200 GHz definiert worden. Die erste, zweite und zusätzliche durchschnittliche Wellenlänge können gleichmäßig voneinander beabstandet sein. Eine solche Vorrichtung ist allgemein als Verschachtler bekannt.
Es kann ein Zirkulator mit dem Gitter verbunden sein. Die Vorrichtung kann dann ferner einen ersten Demultiplexer aufweisen, und wobei der Zirkulator mit dem ersten Demultiplexer verbunden ist. Zusätzlich kann die Vorrichtung ferner einen zweiten Demultiplexer aufweisen, und wobei das Gitter mit dem zweiten Demultiplexer verbunden ist.
Die Vorrichtung kann mehrere solche Vorrichtungen aufweisen, die in einer linearen Anordnung konfiguriert sind, und wobei jede Vorrichtung so konfiguriert ist, daß sie unterschiedliche Wellenlängen reflektiert.
Mindestens einer der Zirkulatoren kann mit einem Demultiplexer verbunden sein.
Mindestens ein Zirkulator kann mit einer anderen geeigneten Vorrichtungseinheit verbunden sein, und wobei die Vorrichtung so konfiguriert ist, daß sie unterschiedliche Wellenlängen reflektiert. Die Vorrichtung kann ferner mindestens einen Demultiplexer aufweisen.
Die Erfindung kann außerdem eine Vorrichtung bereitstellen, wobei die Vorrichtung wie mindestens ein Verschachtler, ein Demultiplexer oder ein Multiplexer konfiguriert sein kann. Die Vorrichtung weist mindestens einen Koppler und mindestens ein Gitter mit mehreren Wellenlängenreflexionsbändern auf. Der Koppler kann ein optischer Faserkoppler, ein Strahlteiler oder ein planarer Optikkoppler sein. Der Koppler ist vorzugsweise ein Zirkulator. Die Vorrichtung kann außerdem mindestens eine Demultiplexvorrichtung, wie eine gruppierte Wellenleiteranordnung oder einen Demultiplexer aufweisen, der eine Anordnung von Dünnfilmfiltern aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es werden nun Ausführungsformen der Erfindung lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ein erfindungsgemäßes Faser-Bragg-Gitter zeigt;
2 (nicht erfindungsgemäß) die Variation der Kopplungskonstanten mit der Länge eines Faser-Bragg-Gitters zeigt;
3 (nicht erfindungsgemäß) die Variation des Reflexionsvermögens und der Gruppenverzögerung mit der Wellenlänge zeigt;
4 ein Multiband-Faser-Bragg-Gitter gemäß des Stands der Technik zeigt;
5 ein erfindungsgemäßes Multiband-Faser-Bragg-Gitter zeigt;
6 (nicht erfindungsgemäß) das Reflexionsvermögen eines Einzelband-Gitters zeigt;
7 (nicht erfindungsgemäß) die Kopplungskonstante des Einzelband-Gitters der 6 zeigt;
8 (nicht erfindungsgemäß) das Reflexionsvermögen eines Zweiband-Gitters zeigt;
9 (nicht erfindungsgemäß) die Kopplungskonstante des Zweiband-Gitters der 8 zeigt;
10 (nicht erfindungsgemäß) das Reflexionsvermögen eines Dreiband-Gitters zeigt;
11 (nicht erfindungsgemäß) die Kopplungskonstante des Dreiband-Gitters der 10 zeigt;
12 (nicht erfindungsgemäß) das Reflexionsvermögen eines Vierband-Gitters zeigt;
13 (nicht erfindungsgemäß) die Kopplungskonstante des Vierband-Gitters der 12 zeigt;
14 (nicht erfindungsgemäß) die in den 7, 9, 11 und 13 gezeigten Kopplungskonstantendaten zusammenfaßt;
15 (nicht erfindungsgemäß) die Kopplungskonstante von Vierband-Gittern mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen zeigt;
16 das Reflexionsvermögen eines erfindungsgemäßen Zweiband-Gitters zeigt;
17 bis 20 die Kopplungskonstante der Zweiband-Gitter der 16 zeigen;
21 das Reflexionsvermögen eines erfindungsgemäßen Vierband-Gitters zeigt;
22 und 23 die Kopplungskonstante des Vierband-Gitters der 21 zeigen;
24 die Kopplungskonstante von erfindungsgemäßen Vierband-Gittern mit einem verflochtenen Gitter vergleicht;
25 das Reflexionsvermögen eines erfindungsgemäßen Vierband-Gitters zeigt;
26 die Kopplungskonstante des Vierband-Gitters der 25 zeigt;
27 das Reflexionsvermögen eines erfindungsgemäßen Vierband-Gitters zeigt;
28 die Kopplungskonstante des Vierband-Gitters der 27 zeigt;
29 (nicht erfindungsgemäß) das Reflexionsvermögen eines Gitters mit einer wellenlängenabhängigen Veränderung der Zeitverzögerung zeigt;
30 (nicht erfindungsgemäß) die Kopplungskonstante des Gitters mit einer wellenlängenabhängigen Veränderung der Zeitverzögerung der 29 zeigt;
31 das Reflexionsvermögen eines erfindungsgemäßen Zweiband-Gitters mit einer wellenlängenabhängigen Veränderung der Zeitverzögerung zeigt;
32 die Kopplungskonstante des Zweiband-Gitters mit einer wellenlängenabhängigen Veränderung der Zeitverzögerung der 31 zeigt;
33, 34 und 35 die Kopplungskonstante des Zweiband-Gitters mit einer wellenlängenabhängigen Veränderung der Zeitverzögerung der 31 zeigen;
36 das Reflexionsvermögen eines erfindungsgemäßen Zweiband-Gitters mit einer wellenlängenabhängigen Veränderung der Zeitverzögerung mit einer Unstetigkeit der negativen Zeitverzögerung zeigt;
37 die Kopplungskonstante des Zweiband-Gitters mit einer wellenlängenabhängigen Veränderung der Zeitverzögerung der 36 zeigt;
38 (nicht erfindungsgemäß) einen Verschachtler zeigt;
39 einen erfindungsgemäßen Verschachtler zeigt;
40 einen erfindungsgemäßen Verschachtler zeigt, wobei der Verschachtler zwei Multiband-Gitter aufweist;
41 einen erfindungsgemäßen Demultiplexer zeigt;
42 einen erfindungsgemäßen verallgemeinerten Verschachtler mit M Anschlüssen zeigt;
43 eine erfindungsgemäßen zusammengesetzten Demultiplexer zeigt;
44 einen erfindungsgemäßen Demultiplexer zeigt, der Multiband-Gitter und Zirkulatoren in einer Baum-Konfiguration aufweist;
45 einen erfindungsgemäßen Demultiplexer zeigt, der den Demultiplexer der 44 verwendet;
46 einen erfindungsgemäßen Wellenlängenkombinator zeigt;
47 einen erfindungsgemäßen Wellenlängenmultiplexer zeigt;
48 eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
49 und 50 (nicht erfindungsgemäß) die Brechungsindexeinhüllende für ein Vierband-Gitter zeigt;
51 und 52 die Leistung zeigen, die durch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vierband-Gitters erzielt wird; und
53 und 54 die Leistung zeigen, die durch eine andere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vierband-Gitters erzielt wird.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
Bezugnehmend auf 5, wird eine Vorrichtung zur Filterung optischer Strahlung gezeigt, wobei die Vorrichtung einen Wellenleiter 50 aufweist, wobei der Wellenleiter 50 ein Gitter 51 aufweist, das ein erstes Reflexionswellenlängenband 52 mit einer ersten durchschnittlichen Wellenlänge 53 und einer ersten Gruppenverzögerung 54, und ein zweites Reflexionswellenlängenband 55 mit einer zweiten durchschnittlichen Wellenlänge 56 und einer zweiten Gruppenverzögerung 57 aufweist, wobei sich die erste Gruppenverzögerung 54 und die zweite Gruppenverzögerung 57 in mindestens einem Abschnitt des zweiten Reflexionswellenlängenbands 55 unterscheiden.
Das Gitter 51 kann unter Verwendung einer inversen Streutechnik, eines Schichtabschälverfahrens oder eines iterativen oder nicht-iterativen analytischen oder rechnerischen Prozesses entworfen werden.
Das erste Reflexionswellenlängenband 52 kann mindestens ein maximales Reflexionsvermögen 58 aufweisen. Das maximale Reflexionsvermögen 58 kann größer als 50% sein. Das maximale Reflexionsvermögen 58 kann größer als 90% sein. Das maximale Reflexionsvermögen 58 kann größer als 95% sein. Vorzugsweise ist das maximale Reflexionsvermögen 58 größer als 99%.
Die erste durchschnittliche Wellenlänge 53 kann kürzer als die zweite durchschnittliche Wellenlänge 56 sein.
Die erste Gruppenverzögerung 54 kann eine durchschnittliche erste Zeitverzögerung 59 aufweisen, und die zweite Gruppenverzögerung 57 kann eine durchschnittliche zweite Zeitverzögerung 510 aufweisen. Die durchschnittliche erste Zeitverzögerung 59 kann gleich, kleiner oder größer als die durchschnittliche zweite Zeitverzögerung 510 sein.
Das Gitter 51 kann eine Zeitverzögerungsdifferenz 511 aufweisen, die gleich dem Modul der Differenz zwischen der durchschnittlichen ersten Zeitverzögerung 59 und der durchschnittlichen zweiten Zeitverzögerung 510 ist.
Die Zeitverzögerungsdifferenz 511 kann zwischen 1 fs (Femtosekunden) und 1000 ps (Pikosekunden) liegen.
Das Gitter 51 ist der Einfachheit halber so gezeigt worden, daß es drei getrennte Teilgitter 512, 513 und 514 aufweist. Eine üblichere Darstellung ist so gestaltet, wie in 1 gezeigt, die einen Wellenleiter 1 zeigt, der einen Kern 2 und einen Mantel 3 aufweist. Es ist ein Gitter 4 in den Wellenleiter 1 geschrieben worden. Das Gitter 4 weist eine Länge 7 auf. Optische Strahlung 6, die in den Wellenleiter 1 eingekoppelt wird, wird durch das Gitter 4 reflektiert, was zu einer reflektierten optischen Strahlung 5 führt. Das Gitter 4 weist mehrere Linien 8 auf, wobei jede Linie 8 durch eine jeweilige Stärke definiert wird, und wobei jede Linie 8 einen relativen Abstand 9 von benachbarten Linien aufweist.
Erneut auf 5 bezugnehmend, ist die Zeitverzögerungsdifferenz 511 die Zeit, die Licht braucht, um sich längs des Wellenleiters 50 über eine ungeradzahlige ganze Zahl der Linien 8 auszubreiten. Die ganze Zahl der Linien 8 kann zwischen eins und einer Million liegen. Man beachte, daß die Zeitverzögerungsdifferenz 511 der Zeitdifferenz der Reflexion entspricht. Wenn folglich die ganze Zahl der Linien 8 eins ist (d.h. das Licht breitet sich längs des Wellenleiters 1 von einer Linie zur nächsten Linie aus), dann entspricht dies einer longitudinalen Verschiebung um die Hälfte des Linienabstands 515, und daher würde in der in 5 gezeigten Darstellung das Teilgitter 513 longitudinal um eine Länge 516 der Hälfte des Linienab stands 515 verschoben. Man beachte, daß sich der Linienabstand 515 längs des Gitters 51 verändern wird und folglich die Definition „einer ungeradzahligen ganzen Zahl von Linien" als ein Durchschnitt oder beruhend auf einem lokalisierten Linienabstand interpretiert werden sollte. Es wird bevorzugt, daß die Zeitverzögerungsdifferenz 511 so gewählt wird, daß die maximale Stärke der Linien 8 reduziert wird.
Die erste Gruppenverzögerung 54 kann eine erste wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung 517 aufweisen. Unter „wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung" verstehen wir, daß sich die Zeitverzögerung mit der Wellenlänge ändert, wie in 5 gezeigt. Die erste wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung 517 kann positiv oder negativ sein. Die erste wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung 517 kann linear oder nicht-linear sein.
Die zweite Gruppenverzögerung 57 kann eine zweite wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung 518 aufweisen. Die zweite wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung 518 kann positiv oder negativ sein. Die zweite wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung 518 kann linear oder nicht-linear sein.
Das Gitter 51 kann mindestens ein zusätzliches Reflexionswellenlängenband 519 mit einer zusätzlichen durchschnittlichen Wellenlänge 520 und einer zusätzlichen Gruppenverzögerung 521 aufweisen, und wobei sich die erste, zweite und die zusätzliche durchschnittliche Wellenlänge 53, 56, 520 voneinander unterscheiden. Die zusätzliche Gruppenverzögerung 521 kann eine durchschnittliche zusätzliche Gruppenzeitverzögerung 522 aufweisen. Die zusätzliche Gruppenverzögerung 521 kann eine zusätzliche wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung 523 aufweisen. Die zusätzliche wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung 523 kann positiv oder negativ sein. Die zusätzliche wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung 523 kann linear oder nicht-linear sein.
39 zeigt eine Vorrichtung 390, die einen Zirkulator 391, ein Gitter 392, einen Eingang 393, einen ersten Ausgang 394 und einen zweiten Ausgang 395 aufweist, wobei das Gitter 392 erste, zweite und zusätzliche Reflexionswellenlängenbänder 399, 3910, 3911 aufweist. Optische Strahlung 396, die mehrere Wellenlängenkanäle 397 aufweist, wird in die Vorrichtung 390 eingekoppelt. Das Gitter 392 kann so konfiguriert sein, daß es nicht benachbarte Wellenlängenkanäle 398 reflektiert, wie in 39 gezeigt. Wellenlängenkanäle werden üblicherweise in Form ihrer optischen Frequenzen angegeben, und diese sind auf international anerkannten Rastern von 25 GHz, 50 GHz, 100 GHz und 200 GHz definiert worden. Die nicht benachbarten Wellenlängenkanäle 398 können gleichmäßig voneinander beabstandet sein. Alternativ können sie nicht gleichmäßig voneinander beabstandet sein. Das Gitter 392 kann so konfiguriert sein, daß es Gruppen von Wellenlängenkanälen 397 reflektiert, von denen einige oder alle benachbart sein können. Ein Koppler, wie ein optischer Faserkoppler, ein planarer Wellenleiterkoppler oder ein Strahlteiler können den Zirkulator 391 ersetzen.
41 zeigt die Vorrichtung 390, die mit einem ersten Demultiplexer 4100 und einem zweiten Demultiplexer 4110 verbunden ist. Die ersten und zweiten Demultiplexer 4100, 4110 können eine gruppierte Wellenleiteranordnung sein, wobei ein Demultiplexer eine Anordnung von Dünnfilmfiltern oder eine Anordnung von Faser-Bragg-Gittern und Kopplern aufweist. Die Koppler sind vorzugsweise Zirkulatoren.
42 zeigt eine Vorrichtung 420, die mehrere Vorrichtungen 390 aufweist, die in einer linearen Anordnung konfiguriert sind, und wobei jede Vorrichtung 390 konfiguriert ist, unterschiedliche Wellenlängen zu reflektieren. 43 zeigt die Vorrichtung 420, die mit Demultiplexern 430 verbunden ist.
44 zeigt eine Vorrichtung 440, die die Vorrichtung 420, Zirkulatoren 391, Gitter 392, Eingänge 441 und Ausgänge 442 aufweist. Die Vorrichtung ist konfiguriert, unterschiedliche Gruppen von Wellenlängen zur unterschiedlichen der Ausgänge 442 zu reflektieren. 45 zeigt die Vorrichtung 440, die mit Demultiplexern 430 verbunden ist.
Die 46 und 47 zeigen zu den 42 und 45 ähnliche Anordnungen, die jedoch als Wellenlängenkombinatoren oder Multiplexer konfiguriert sind. Die Multiplexer 471 können eine gruppierte Wellenleiteranordnung, eine Anordnung von Kopplern, Dünnfilmfilter oder eine Anordnung von Faser-Bragg-Gittern und Kopplern oder Zirkulatoren aufweisen.
1 ist eine schematische Darstellung eines Faser-Bragg-Gitters 4 mit der Länge L_gr 7, die außerdem das eingekoppelte Licht 6 und das reflektierte Licht 5 zeigt. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Variation des Kopplungskonstantenmoduls |κ(z)| 20 und der Variation 22 der lokalen Periodenänderung ΔΛ(z) längs der Gitterlänge z 21. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Reflexionsspektrums R(λ) 30 und die entsprechende Gruppenverzögerung Δτ(λ) 31 als Funktion der Wellenlänge λ 32 über die Gitterbandbreite BW 33. Unter dem Wort „Bandbreite" oder „Band" verstehen wir einen Wellenlängenbereich, in dem ein wesentlicher Anteil der optischen Strahlung reflektiert wird. Die Gitterbandbreite 33 kann die 3 dB-Bandbreite sein.
Faser-Bragg-Gitter (FBGs) können in Form ihrer Periodengleichmäßigkeit und der räumlichen Variation der Brechungsindexmodulation (Apodisationsprofil) charakterisiert werden. Die Brechungsindexvariation längs der FBG-Länge ist im allgemeinen gegeben durch: n(z) = n0{1 + 2h(z)cos[K0z + ϕ(z)]} (1)wobei n₀ der effektive Faserbrechungsindex ist, h(z) die Amplitudenvariation der induzierten Brechungsindexmodulation beschreibt, K₀ = 2π/Λ₀ der Bezugs-Bragg-Wellenvektor ist (Λ₀ ist die Bezugs-Bragg-Periode). Die positiven Spitzen von h(z) werden als die „Linien" des Gitters bezeichnet. ϕ(z) wird verwendet, um die sich langsam ändernde räumliche Phase längs der Gitterlänge sowie die spezifischen Phasenverschiebungen an besonderen Punkten auszudrücken. z ist die längs der Gitterachse gemessene Koordinate. Im Fall zum Beispiel von Gittern mit einer linearen wellenlängenabhängigen Veränderung der Zeitverzögerung ist ϕ(z) = K₀Cz², wobei C (in m^–1) der Parameter der wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung ist, während für gleichmäßige Standardgitter ϕ(z) konstant ist (üblicherweise als null angenommen wird). Die Bezugs-Bragg-Periode Λ₀ liegt typischerweise in der Größenordnung von 0,1 μm bis 1 μm. Die sich langsam ändernde Gitterphase ϕ(z) entspricht einer sich langsam ändernden lokalen Gitterperiode Λ(z), die gegeben ist durch:
Die Differenz
definiert die lokale Periodenänderung.
Die Indexmodulation h(z) wird im allgemeinen als h(z) = h₀f(z) ausgedrückt, wobei h₀ die Spitzenbrechungsindexmodulation ist und f(z) das Apodisationsprofil ist. Die Gitterkopplungskonstante κ(z) ist im allgemeinen eine komplexe Zahl mit einer Größe |κ(z)|, die proportional zum Modul der Brechungsindexmodulation h(z) ist, und einer Phase arg[κ(z)], die von der lokalen Periodenänderung ΔΛ(z) abhängt. Daher kann das Gitter vollständig durch |κ(z)| und die lokale Periodenänderung ΔΛ(z) beschrieben werden.
Der Gitterreflexionskoeffizient ist im allgemeinen eine komplexe Zahl, die ausgedrückt wird als: r0(λ) = |r0(λ)|e+iθ(λ) (4) wobei |.| den Modul bezeichnet und θ(k) die relative Phase des reflektierten Licht am Gittereingangsende ist. Das Gitterreflexionsvermögen R ist gegeben durch: R(λ) = |r0(λ)|2 (5)
Die Gruppenverzögerung Δτ(λ), die mit der Gitterreflexion verbunden ist, ist gegeben durch:
wobei c₀ ist die Phasengeschwindigkeit des Lichts im Vakuum ist, β ist die Ausbreitungskonstante in der Faser ist, und λ die Wellenlänge im freien Raum ist. Die Gruppenverzögerung Δτ(λ) wird manchmal in der Beschreibung und den Figuren als eine äquivalente Zeitverzögerung oder Zeitverzögerung bezeichnet, und Variationen der Gruppenverzögerung werden manchmal als relative Zeitverzögerung bezeichnet.
Das Reflexionsspektrum R(λ) und die Gruppenverzögerung Δτ(λ) des Lichts, das durch ein Gitter reflektiert wird, das durch eine Kopplungskonstante |κ(z)| und eine lokale Periodenänderung ΔΛ(z) charakterisiert ist, kann durch eine Anzahl unterschiedlicher Verfahren berechnet werden, wie die Theorie gekoppelter Moden, Transfermatrix-Verfahren oder Bloch-Wellenanalyse. Diese Prozedur wird üblicherweise als Gitteranalyseprozeß bezeichnet. Praktische Gitter können unter Verwendung einer Anzahl unterschiedlicher Meßanordnungen und Verfahren vollständig charakterisiert werden.
Es kann auch dem entgegengesetzten Prozeß gefolgt werden. Wenn ein Reflexionsspektrum R(λ) und eine Gruppenverzögerung Δτ(λ) gegeben sind, kann die entsprechende eindeutige Gitterstruktur bestimmt werden, die durch eine Kopplungskonstante |κ(z)| und eine lokale Periodenänderung ΔΛ(z) charakterisiert ist. Diese Prozedur wird üblicherweise als Gittersynthese oder Gittergestaltung bezeichnet. Gitter können unter Verwendung von auf Fourier-Transformationen beruhenden Verfahren oder fortschrittlicheren inversen Integral- und Differential-Streutechniken (IST) gestaltet werden.
Wie schon in der Einleitung erwähnt, kann zusätzlich zum miteinander Verspleißen unterschiedlicher Gitter, ein Multiband-Betrieb durch Überschreiben einer Anzahl unterschiedlicher Gitter oder durch die Verwendung von abgetasteten und komplex superstrukturierten Gittern erzielt werden. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Multiband-Reflexionsspektrums 400 bzw. der Gruppenverzögerung 401 eines solchen Gitters 402 gemäß des Stands der Technik. Sie zeigt außerdem eine schematische Darstellung des Faserkerns 403 mit den überschriebenen („verflochtenen") Teilgittern 404, 405, 406, von denen jedes ein unterschiedliches Wellenlängenband 407, 408, 409 reflektiert. Im Fall eines abgetasteten oder komplex superstrukturierten Gitters entsprechen die Teilgitter 404, 405, 406 unterschiedlichen räumlichen Oberwellen (die einzelnen überlagerten Teilgitter 404, 405, 406 sind vertikal versetzt, um die Veranschaulichung zu erleichtern). Die Einzelgitter-Überlagerung wird auch durch die Tatsache offenbart, daß die entsprechenden Gruppenverzögerungsantworten 410, 411, 412 keine relative zeitliche Verschiebung zeigen. Es sollte erneut betont werden, daß eine solche lineare kohärente Überlagerung im wesentlichen ein additiver Prozeß ist und zu komplexen Brechungsindexvariationsmustern und sehr großen erforderlichen Spitzenbrechungsindexänderungen führt, was potentiell die Anzahl oder Arten der lichtempfindlichen Fasern einschränken kann, die verwendet werden können. Außerdem kann es das maximale erzielte Reflexionsvermögen auf jedem Band ernstlich einschränken und schädliche Effekte auf die Gruppenverzögerungscharakteristik des Gitters haben.
Ein Zweck dieser Patentanmeldung ist es, Faser-Bragg-Gitter mit einer Multiband-Reflexionsantwort mit einer verminderten räumlichen Komplexität und minimalen Spitzenbrechungsindexanforderungen zu definieren. Dies wird erreicht, indem eine re lative Zeitverzögerungsdifferenz (Δτ_ij) zwischen den Zeitantworten der verschiedenen einzelnen Reflexionsbänder eingeführt wird. Eine zusätzliche Zeitverzögerung (Δτ_ij) ist effektiv mit einer zusätzlichen Gesamtausbreitungslänge (ΔL_ij) verbunden, die durch ΔL_ij = v_grΔτ_ij gegeben ist, wobei v_gr die entsprechende Gruppengeschwindigkeit ist. Wenn wir daher berücksichtigen, daß jedes Reflexionsband effektiv von einem bestimmten Bereich innerhalb des Gitters herrührt, führt die Einführung einer solchen Zeitverzögerung zwischen Reflexionsbändern zu einem relativen räumlichen Abstand der einzelnen effektiven Reflexionsbereiche. Bei der Reflexion ist der äquivalente räumliche Abstand gegeben durch:
wobei v_gr = C₀/n_gr die Gruppengeschwindigkeit ist (n_gr ist der Gruppenindex). Die typischen Werte c₀ = 3 × 10⁸ m/s und n_gr = 1,5 werden in allen folgenden Berechnungen vorausgesetzt.
5 zeigt die Spektren des Reflexionsvermögens 550 und der äquivalenten Zeitverzögerung 560, mit den deutlich gekennzeichneten relativen Zeitverzögerungsdifferenzen (Δτ_ij) 511, 551, und eine schematische Darstellung der räumlich getrennten („entflochtenen") Gitter, die den unterschiedlichen Reflexionsbändern entsprechen. Die zugehörigen räumlichen Trennungen (ΔL_ij) 516, 552 werden ebenfalls deutlich gezeigt. Wenn die Zeitverzögerungen Δτ_ij 511, 551 geeignet gewählt werden, wird die räumliche Überlappung zwischen den unterschiedlichen effektiven Reflexionsbereichen minimiert, und die Brechungsindexmodulation wird über die gesamte Gitterlänge verteilt. Diese Minierung der räumlichen Überlappung führt zu einer sehr viel kleineren Spitzenbrechungsindexmodulation. Jedoch bleiben die Reflexions- und Dispersionseigenschaften jeder einzelnen Spitze großteils unbeeinflußt.
Gestaltungsbeispiele von entflochtenen Multiband-Gittern
Es werden nun eine Anzahl von unterschiedlichen entflochtenen Multiband-Faser-Bragg-Gittergestaltungen gezeigt und erläutert, die verschiedenen Spektren des Reflexionsvermögens und der äquivalenten Zeitverzögerung entsprechen.
Beispiel 1: Dispersionsfreie Rechteckfilter
Wir betrachten zuerst die Gestaltung von dispersionsfreien Multiband-Rechteckfiltern. 6 zeigt das erwünschte Reflexionsspektrum R(λ) 600 und die Gruppenverzögerung Δτ(λ) 601 eines (nicht gezeigten) Einzelband-Gitters. In diesem Beispiel weist das Reflexionsspektrum 600 abfallende Flanken 602 auf, und die innere Bandbreite BW₁₁ 604 beträgt 0,4 nm, während die äußere Bandbreite BW₁₂ 605 0,6 nm beträgt. Das Spitzenreflexionsvermögen 606 beträgt 99%. Die Gruppenverzögerung 601 ist über die äußere Bandbreite BW₁₂ im wesentlichen konstant gleich Δτ₀ = 0 ps. Der entsprechende Kopplungskonstantenmodul |κ(z)| 700 (dickere Linie – linke Achse) und die lokale Periodenänderung ΔΛ(z) 701 (dünnere Linie – rechte Achse) werden in 7 in willkürlichen Einheiten (au) aufgezeichnet gezeigt. Der Kopplungskonstantenmodul 700 |κ(z)| weist einen Spitzenwert 702 auf. Es zeigt sich, daß die lokale Periodenänderung über die gesamte Gitterlänge im wesentlichen null ist. Dies bedeutet, daß die Gitterperiode konstant ist. Die beobachteten Spitzen sind numerische Artefakte und bedeuten einen plötzlichen Sprung der räumlichen Gitterphase ϕ(z). Alle Phasensprünge sind in diesem Fall gleich π. Bezugnehmend auf 6 kann das Spitzenreflexionsvermögen 606 zwischen 0,1% und 99,99999% liegen. Die Gruppenverzögerung 601 kann eine lineare oder nicht-lineare Funktion der Wellenlänge sein.
8 zeigt das erwünschte Reflexionsspektrum R(λ) 800 und die Gruppenverzögerung Δτ(λ) 801 eines (nicht gezeigten) Zweiband-Gitters. Das Reflexionsspektrum jedes Bands 802, 803 weist abfallende Flanken 804 auf. Die inneren Bandbreiten 805, 806 BW₁₁ = BW₂₁ betragen 0,4 nm, und die äußeren Bandbreiten 807, 808 BW₁₂ = BW₂₂ betragen 0,6 nm. Der Zwischenbandabstand 809 Δλ₂₁ beträgt 1,0 nm. Die Spitzenreflexionsvermögen 810, 811 betragen 99%. Die Gruppenverzögerung 801 ist über die gesamte äußere Bandbreite 812 BW_out im wesentlichen konstant gleich Δτ₀ = 0 ps. Der resultierende Kopplungskonstantenmodul 900 |k(z)| (dickere Linie – linke Achse) und die lokale Periodenänderung 901 ΔΛ(z) (dünnere Linie – rechte Achse) werden in 9 gezeigt. Der Kopplungskonstantenmodul 900 |κ(z)| weist einen Spitzenwert 902 auf, der annähernd das doppelte des Spitzenwerts 702 in 7 beträgt. Es zeigt sich, daß die lokale Periode über die gesamte Gitterlänge im wesentlichen unverändert ist. Dies bedeutet, daß die Gitterperiode konstant ist. Die beobachteten Spitzen sind numerische Artefakte infolge der numerischen Differentiation und bedeuten einen plötzlichen Sprung der räumlichen Gitterphase ϕ(z). Alle Phasensprünge sind in diesem Fall gleich π.
10 zeigt das erwünschte Reflexionsspektrum 100 R(λ) und die Gruppenverzögerung 1016 Δτ(λ) eines Dreiband-Gitters. Das Reflexionsspektrum 100 jedes Bands 101, 102, 103 weist abfallende Flanken 104 mit inneren Bandbreiten 105, 106, 107 BW₁₁ = BW₂₁ = BW₃₁, die gleich 0,4 nm sind, und äußeren Bandbreiten 108, 109, 1010 BW₁₂ = BW₂₂ = BW₃₂ auf, die gleich 0,6 nm sind. Die Zwischenbandabstände 1011, 1012 Δλ₂₁ = Δλ₃₂ betragen 1 nm. Die Spitzenreflexionsvermögen 1013, 1014, 1015 betragen 99%. Die Gruppenverzögerung 1016 ist über die gesamte äußere Bandbreite 1017 BW_out im wesentlichen konstant gleich Δτ₀ = 0 ps. Der resultierende Kopplungskonstantenmodul 110 |κ(z)| (dickere Linie – linke Achse) und die lokale Periodenänderung 111 ΔΛ(z) (dünnere Linie – rechte Achse) werden in 11 gezeigt. Es zeigt sich erneut, daß die lokale Periode über die gesamte Gitterlänge im wesentlichen unverändert ist. Dies bedeutet, daß die Gitterperiode konstant ist. Die beobachteten Spitzen sind numerische Artefakte infolge der numerischen Differentiation und bedeuten einen plötzlichen Sprung der räumlichen Gitterphase ϕ(z). Alle Phasensprünge sind in diesem Fall gleich π.
12 zeigt das erwünschte Reflexionsspektrum 120 R(λ) und die Gruppenverzögerung 121 Δτ(λ) eines Vierband-Gitters. Das Reflexionsspektrum 120 jedes Bands 122, 123, 124, 125 weist abfallende Flanken 126 mit inneren Bandbreiten 127, 128, 129, 1210 BW₁₁ = BW₂₁ = BW₃₁ = BW₄₁, die gleich 0,4 nm sind, und äußere Bandbreiten 1211, 1212, 1213, 1214 BW₁₂ = BW₂₂ = BW₃₂ = BW₄₂ auf, die gleich 0,6 nm sind. Die Zwischenbandabstände 1215, 1216, 1217 Δλ₂₁ = Δλ₃₂ = Δλ₄₂ betragen 1 nm. Die Spitzenreflexionsvermögen 1218, 1219, 1220, 1221 betragen 99%. Die Gruppenverzögerung 121 ist über die gesamte äußere Bandbreite 1222 BW_out im wesentlichen konstant gleich Δτ₀ = 0 ps. Der resultierende Kopplungskonstantenmodul 130 |κ(z)| (dickere Linie – linke Achse) und die lokale Periodenänderung 131 ΔΛ(z) (dünnere Linie – rechte Achse) werden in 13 gezeigt. Es zeigt sich, daß die lokale Periode über die gesamte Gitterlänge im wesentlichen unverändert ist. Dies bedeutet, daß die Gitterperiode konstant ist. Die beobachteten Spitzen sind numerische Artefakte infolge der numerischen Differentiation und bedeuten einen plötzlichen Sprung der räumlichen Gitterphase ϕ(z). Alle Phasensprünge sind in diesem Fall gleich π.
Aus den 7, 9, 11 und 13 wird festgestellt, daß es zu einem fortschreitend komplexeren Kopplungskonstantenprofil mit großen Spitzenwerten führt, wenn Spektralspitzen im erforderlichen Reflexionsspektrum hinzugefügt werden und gefordert wird, daß die Gruppenverzögerung über die gesamte äußere Bandbreite konstant ist. Diese komplexen Gitterstrukturen außerhalb des Rahmen des Schutzes können so betrachtet werden, daß sie von einer linearen, kohärenten Überlagerung der einzelnen Gitter herrühren, die jedem unterschiedlichen Band BW_i2, i = 1, 2, 3, 4 entsprechen. Eine solche lineare kohärente Überlagerung ist im wesentlichen ein additiver Prozeß und führt zu komplexen Kopplungskonstantenprofilen mit großen Kopplungskonstantenspitzenwerten, die große Spitzenbrechungsindexänderungen erfordern, und kann dem Typ der lichtempfindlichen Faser potentiell strenge Einschränkungen auferlegen. 14 faßt den Kopplungskon stantenmodul 140 |κ(z)| als Funktion der Gitterlänge 141 für die vier Gestaltungen, die in den 7, 9, 11 und 13 gezeigt werden, für einen direkten Vergleich zusammen. Es zeigt sich, daß die Spitze 142 |κ(z)| der Vierband-Vorrichtung etwa das vierfache der Spitze 143 |κ(z)| der Einzelband-Vorrichtung beträgt. Im allgemeinen wird die Spitze |κ(z)| der N-Band-Vorrichtung etwa das N-fache der Spitze |κ(z)| der Einzelband-Vorrichtung betragen. Der Spitzenkopplungskonstantenmodul 142 |κ(z)| verändert sich mit dem erwünschten Spitzenreflexionsvermögen 1218 (das in 12 gezeigt wird). 15 zeigt den erforderlichen Kopplungskonstantenmodul 150 |κ(z)| für eine Vierband-Reflektor als Funktion der Gitterlänge 141 für Spitzenreflexionsvermögen 1218 von 0,99, 0,50 und 0,10. Der Rest der Parameter ist ähnlich zu denen in 12. Es zeigt sich, daß wenn das Spitzenreflexionsvermögen 1218 abnimmt, sowohl der erforderliche Spitzenkopplungskonstantenmodul 142 |κ(z)| als auch die effektive Gitterlänge 141 entsprechend abnehmen.
Die „Einzelgitterüberlagerung" ist durch die Tatsache erzwungen worden, daß alle (in 12 gezeigten) einzelnen Reflexionsbänder 122, 123, 124, 125 durch dieselbe Gruppenverzögerung 121 charakterisiert werden. Es zeigt sich nun, daß die Einführung relativer Zeitverzögerungsverschiebungen zwischen einzelnen Reflexionsbändern, die verschiedenen „einzelnen Gitter" entflechtet und zu einer weniger komplizierten Kopplungskonstantenfunktion führt, die sehr viel kleinere Spitzenbrechungsindexänderungen erfordern.
16 zeigt das erwünschte Reflexionsspektrum 160 R(λ) und die Gruppenverzögerung 168 Δτ(λ) eines Zweiband-Gitters. Das Reflexionsspektrum jedes Bands 52, 55 weist abfallende Flanken 162 mit inneren Bandbreiten 163, 164 BW₁₁ = BW₂₁ von 0,4 nm und äußeren Bandbreiten 165, 166 BW₁₂ = BW₂₂ von 0,6 nm auf. Der Zwischenbandabstand 809 Δλ₂₁ beträgt 1 nm. Die Spitzenreflexionsvermögen 58, 167 betragen 99%. Die Gruppenverzögerung 168 ist über jede einzelne äußere Bandbreite 165, 166 BW₁₂ und BW₂₂ im wesentlichen konstant und zeigt eine Zeitverzögerungsdifferenz 511 Δτ₁₂, die gleich dem Modul der Differenz zwischen der durchschnittlichen ersten Zeitverzögerung 59 und der durchschnittlichen zweiten Zeitverzögerung 510 ist.
Die 17 und 18 zeigen den Kopplungskonstantenmodul 170 |κ(z)| (dickere Linie – linke Achse) und die lokale Periodenänderung 171 ΔΛ(z) (dünnere Linie – rechte Achse), die 16 entsprechen, wobei die Zeitverzögerungsdifferenz 511 Δτ₁₂ = 400 ps bzw. Δτ₁₂= 300 ps beträgt. Es wird zuerst festgestellt, daß sich der Kopplungskonstantenmodul 170 |κ(z)| in diesem Fall grundlegend von dem entsprechenden unterscheidet, der in 9 gezeigt wird. Im vorliegenden Fall können zwei deutliche Spitzen 172, 173 identifiziert werden, die den ersten bzw. zweiten Wellenlängenreflexionsbändern 52, 55 der 16 entsprechen. Jede |κ(z)|-Spitze 172, 173 ist im wesentlichen mit der |κ(z)|-Verteilung identisch, die einer Einzelband-Vorrichtung entspricht (vergl. 7). Die relative räumliche Trennung 174 ΔL₁₂ zwischen den beiden |κ(z)|-Spitzen 172, 173 hängt durch die Gleichung 7 mit dem Wert der eingeführten Zeitverzögerungsdifferenz 511 Δτ₁₂ (der 16) zusammen. Die eingeführte Zeitverzögerungsdifferenz 511 Δτ₁₂ kann verwendet werden, um die relative räumliche Trennung ΔL₁₂ 174 zu steuern und effektiv verschiedene Wellenlängenreflexionsbänder zu entflechten. Für die Zeitverzögerungsdifferenzen 511 Δτ₁₂ = 400 ps und 300 ps beträgt die relative räumlichen Trennung 174 ΔL₁₂ etwa 40 mm bzw. 30 mm. Diese Werte stehen in sehr guter Übereinstimmung mit der relativen räumlichen Trennung 174 ΔL₁₂, die in den 17 bzw. 18 gezeigt wird.
Die lokale Periodenänderung 171 ΔΛ(z) (dünnere Linie – rechte Achse) ist andererseits mit einem Schritt 175 ΔΛ₁₂ im wesentlichen stückweise konstant, der mit dem Zwischenbandabstand 809 Δλ₂₁ (der 16) zusammenhängt durch:
In beiden 17 und 18 beträgt der Schritt der lokalen Periode 175 ΔΛ₁₂ etwa 0,35 nm, und das entspricht einem Zwischenbandabstand Δλ₂₁ von 1 nm. Es wurde der typische Wert n₀ = 1,45 in den Berechnungen verwendet. Die Gitterperiode über die Bereiche I und II ist im wesentlichen gleich Λ_I = Λ₀ – |ΔΛ₁₂|/2 bzw. Λ_II = Λ₀ + |ΔΛ₁₂|/2. Dies bestätigt die Tatsache, daß die entflochtenen Bereiche I und II des Gitters vorherrschend zu den Spektralbändern I und II (in 16) mit Mittenwellenlängen λ_I(II) = 2n₀Λ_I(II) beitragen. Wieder sind die beobachteten Spitzen der Variation der lokalen Periode numerische Artefakte infolge der numerischen Differentiation und bedeuten einen plötzlichen Sprung der räumlichen Gitterphase ϕ(z). Alle Phasensprünge sind in diesem Fall im wesentlichen gleich π.
Auf 16 bezugnehmend, können die Spitzenreflexionsvermögen 58, 167 verschieden sein, und können sich jeweils zwischen 0,1% und 99,99999% verändern. Die Gruppenverzögerung 168 kann eine lineare oder nicht-lineare Funktion der Wellenlänge sein.
Vergleicht man die in den 17 und 18 gezeigten Gittergestaltungen mit der in 9 gezeigten entsprechenden Gestaltung, folgert, daß die Einführung einer Differentialzeitverzögerungsunstetigkeit zwischen Reflexionsspektralbändern zu einer räumlichen Entflechtung des Kopplungsfunktionsprofils führt und den erforderlichen Spitzenkopplungskonstantenwert beträchtlich reduziert. Der Spitzenwert |κ(z)| 172, 173 in den 17 und 18 bleibt im wesentlichen gleich der Spitze |κ(z)| 702 der in 7 gezeigten Einzelband-Vorrichtung und beträgt daher im wesentlichen die Hälfte des Spitzenwerts 902 der Zweiband-Vorrichtung der 9. Jedoch wird als eine direkte Folge der räumlichen Entflechtung die Reduzierung des Spitzenwerts |κ(z)| auf Kosten einer längeren Gitterlänge 141 erzielt. Die Kopplungskonstantenverteilung wird über die Gitterlänge gespreizt, wobei große Spitzenwerte und schnelle räumlichen Variationen vermieden werden.
19 zeigt den Kopplungskonstantenmodul 170 |κ(z)| (dickere Linie – linke Achse) und die lokale Periodenänderung 171 ΔΛ(z) (dünnere Linie – rechte Achse) für das in 16 gezeigte Zweiband-Gitter, jedoch mit einer kleineren Zwischenbandzeitverzögerungsunstetigkeit 511 Δτ₁₂ = 100 ps. In diesem Fall beträgt die relative räumliche Trennung 174 ΔL₁₂ etwa 10 mm. Es zeigt sich, daß eine Senkung der Gestaltungszeitverzögerungsunstetigkeit 511 Δτ₁₂ zwischen den beiden Reflexionsbändern 52, 55 zu verhältnismäßig kürzeren effektiven Gitterlängen führt. Jedoch interferieren in diesem Fall infolge der kleineren relativen räumlichen Trennung 174 die beiden Spitzen 172, 173 in einem größeren Ausmaß, was zu sehr viel schnelleren |κ(z)|-Änderungen und größeren Variationen der lokalen Periode über der Spitze II führt.
Der Relativbetrag der Interferenz reduziert sich deutlich, wenn sich das Sollspitzenreflexionsvermögen 58, 167 reduziert. 20 zeigt den Kopplungskonstantenmodul 170 |κ(z)| (dickere Linie – linke Achse) und die lokale Periodenänderung 171 ΔΛ(z) (dünnere Linie – rechte Achse) für ein Zweiband-Gitter mit spektralen Eigenschaften, die ähnlich zu den in 19 gezeigten sind, jedoch mit einem kleineren Spitzenreflexionsvermögen 58, 167 von 50% (siehe 16). Aus den 17–20 folgert, daß die minimale Zeitverzögerungsunstetigkeit 511 Δτ₁₂, die erforderlich ist, um die Reflexionsbänder 172, 173 zu entflechten, vom Sollspitzenreflexionsvermögen 58, 167 abhängt. Es kann außerdem gezeigt werden, daß die erforderliche minimale Zeitverzögerungsunstetigkeit 511 Δτ₁₂ auch von der Reflexionsband- „Rechteckigkeit" (die als das Verhältnis BW_i1/BW_i2, i = 1, 2 definiert ist) und der äußeren Bandbreite des Reflexionsbands (BW_i2, i = 1, 2) abhängt.
21 zeigt das erwünschte Reflexionsspektrum 210 R(λ) und das Gruppenverzögerungsspektrum 211 Δτ(λ) eines dispersionsfreien Vierband-Gitters. Das Reflexionsspektrum jedes Bands 52, 55, 212, 213 weist abfallende Flanken 162 mit inneren Bandbreiten 163, 164, 129, 1210 BW₁₁ = BW₂₁ = BW₃₁ = BW₄₁ von 0,3 nm und äußere Bandbreiten 165, 166, 1213, 1214 BW₁₂ = BW₂₂ = BW₃₂ = BW₄₂ von 0,5 nm auf. In diesem Fall betragen die Zwischenbandabstände 809, 214, 215 Δλ₂₁ = Δλ₃₂ = Δλ₄₃ 0,8 nm und die Spitzenreflexionsvermögen 58, 167, 1220, 1221 sind alle gleich 90%. Die Gruppenverzögerung 211 Δτ(λ) ist über jede einzelne äußere Bandbreite 165, 166, 1213, 1214 BW_i2 (i = 1–4) im wesentlichen konstant und zeigt Zeitverzögerungsunstetigkeiten 511, 551, 216 Δτ₁₂, Δτ₃₂ und Δτ₄₃ zwischen den Bändern 52, 55, 212, 213.
Die 22 und 23 zeigen den resultierende Kopplungskonstantenmodul 220 |κ(z)| (dickere Linie – linke Achse) und die lokale Periodenänderung 221 ΔΛ(z) (dünnere Linie – rechte Achse), die den Zeitverzögerungsunstetigkeiten 511, 551, 216 Δτ₁₂ = Δτ₂₃ = Δτ₃₄ von gleich 150 ps bzw. 75 ps entsprechen (wie in 21 definiert). Die relativen räumlichen Trennungen 222, 223, 224 ΔL₁₂ = ΔL₂₃ = ΔL₃₄ zwischen dem Spitzenkopplungskonstantenmodul 225, 226, 227, 228 betragen etwa 15 mm bzw. 7,5 mm. Die lokale Periodenänderung 221 ΔΛ(z) ist andererseits über jede entflochtene Spitze 225, 226, 227, 228 mit Schritten der lokalen Periode 229, 230, 231, die zum Zwischenbandabstand 809, 214, 215 Δλ₂₁, Δλ₃₂ bzw. Δλ₄₃ proportional sind, im wesentlichen stückweise konstant. Die Schritte der lokalen Periode 229, 230, 231 ΔΛ₁₂, ΔΛ₂₃ und ΔΛ₃₄ sind alle annähernd gleich etwa 0,28 nm, was einem Zwischenbandabstand 809 Δλ₂₁ von etwa 0,8 nm entspricht. Wieder sind die beobachteten Spitzen numerische Artefakte infolge der numerischen Differentiation und bedeuten einen plötzlichen Sprung der räumlichen Gitterphase ϕ(z). Alle Phasensprünge sind in diesem Fall im wesentlichen gleich π. Wie zuvor führen kleinere Zeitverzögerungsunstetigkeiten 511, 551, 216 Δτ₁₂, Δτ₃₂ und Δτ₄₃ zu kleineren relativen räumlichen Trennungen 222, 223, 224 und stärkeren Überlappungen zwischen den teilweise entflochtenen Wellenlängenspitzen 225, 226, 227, 228. Die Spitzenreflexionsvermögen 58, 167, 1220, 1221 können ebenfalls verschieden sein, wobei sie zwischen 0,1% und 99,99999% variieren. Die Gruppenverzögerung 211 kann ebenfalls eine lineare oder nicht-lineare Funktion der Wellenlänge sein.
24 faßt die Kopplungskonstantenmodule |κ(z)| zusammen, die den entflochtenen Gittergestaltungen entsprechen, die in den 22 und 23 gezeigt werden, und vergleicht sie mit einer „verflochtenen" Gittergestaltung mit demselben Vierband-Reflexionsspektrum 210, jedoch mit Zwischenband-Zeitverzögerungen 511, 551, 216 von null (Δτ₁₂ = Δτ₂₃ = Δτ₃₄ = 0 ps), wie in 21 definiert. Es zeigt sich, daß die entflochtenen Gittergestaltungen zu sehr viel glatteren Variationen der Kopplungskonstanten 220 |κ(z)| führen und sehr viel niedrigere Spitzenwerte |κ(z)| der Kopplungskonstanten 220 benötigen. Die Spitzenkopplungskonstante 241 |κ(z)| für die entflochtenen Gestaltungen beträgt etwa ein Viertel des entsprechende Werts der Spitzenkopplungskonstanten 242 der „verflochtenen" (überlagerten) Gestaltung.
Bis jetzt sind alle gezeigten Beispiele vollständig entflochten, und folglich kann jedes Reflexionsband leicht mit einem eindeutigen Merkmal des Kopplungskonstantenprofils verbunden werden. Einem ähnlichen Gestaltungsansatz kann auch für teilweise entflochtene Multiband-Vorrichtungen oder gruppenweise entflochtene Vorrichtungen gefolgt werden.
25 zeigt das erwünschte Reflexionsspektrum 210 R(λ) und das Spektrum der Gruppenverzögerung 211 Δτ(λ) eines teilweise entflochtenen, dispersionsfreien Vierband-Gitters. Das Reflexionsspektrum jedes Bands 52, 55, 1220, 1221 weist abfallende Flanken 162 mit inneren Bandbreiten 163, 164, 129, 1210 BW₁₁ = BW₂₁ = BW₃₁ = BW₄₁ von 0,3 nm und äußeren Bandbreiten 165, 166, 1213, 1214 BW₁₂ = BW₂₂ = BW₃₂ = BW₄₂ von 0,5 nm auf. In diesem Fall betragen die Zwischenbandabstände 809, 214, 215 Δλ₂₁ = Δλ₃₂ = Δλ₄₃ 0,8 nm, und die Spitzenreflexionsvermögen 58, 167, 1220, 1221 sind alle gleich 90%. Die Gruppenverzögerung 211 Δτ(λ) ist über jede einzelne äußere Bandbreite 212, 213 BW_i2 (i = 1–4) im wesentlichen konstant und zeigt Unstetigkeiten 551, 216 Δτ₂₃ und Δτ₃₄ zwischen den Bändern 52 und 55 bzw. 55 und 213 (II/III und III/IV).
26 zeigt den Kopplungskonstantenmodul 220 |κ(z)| (dickere Linie – linke Achse) und die lokale Periodenänderung ΔΛ(z) 221 (dünnere Linie – rechte Achse), die 25 entsprechen, wobei die Zeitverzögerungsunstetigkeiten 551, 216 Δτ₂₃ = Δτ₃₄ = 150 ps betragen. Da die Reflexionsbänder 212, 52 (I und II) keine relative Zeitverzögerungsunstetigkeit (Δτ₁₂ = 0) aufweisen, bleiben die entsprechenden Gitterteile verflochten (überlagert). Als Ergebnis ist der erste Teil des Kopplungskonstantenmoduls 220 und der lokalen Periodenänderung 221 ähnlich zu den in 9 gezeigten. Jedoch sind infolge der endlichen Zeitverzögerungen 551, 216 Δτ₂₃ und Δτ₃₄ die Gitterkomponenten, die den Reflexionsbändern 227, 228 (III und IV) entsprechen, vollständig entflochten. Die relativen räumlichen Trennungen 223, 224 ΔL₂₃ = ΔL₃₄ betragen etwa 15 mm (in enger Übereinstimmung mit Gleichung 7). Die lokale Periodenänderung 221 ist über jede entflochtene Spitze 227, 228 (III und IV) mit einem Schritt 231, der zum Zwischenbandabstand 224 Δλ₃₄ proportional ist, im wesentlichen stückweise konstant. Der Schritt der lokalen Periode 231 ΔΛ₃₄ beträgt annähernd 0,28 nm, was einem Zwischenbandabstand 224 Δλ₃₄ von etwa 0,8 nm entspricht.
Da die Spitzen I und II nun verflochten (überlagert) sind, ist die lokale Periode 221 über die entsprechende lokale Superstruktur mit einer relativen Verschiebung von etwa –0,28 nm bezüglich eines Bezugspunktes konstant, die einer lokalen Periodenänderung ΔΛ = 0 nm entspricht. Wie erwartet, entspricht diese relative Verschiebung der lokalen Periode dem Durchschnitt der relativen Verschiebungen des in 22 gezeigten Bands I und II. Der Schritt ΔΛ₂₃ der lokalen Periode ist dann annährend gleich etwa 0,4 nm. Wieder sind die beobachteten Spitzen numerische Artefakte infolge der numerischen Differentiation und bedeuten einen plötzlichen Sprung der räumlichen Gitterphase ϕ(z). Alle Phasensprünge sind in diesem Fall im wesentlichen gleich π. Wie zuvor führen kleinere Zeitverzögerungsunstetigkeiten Δτ_i(i+1) zu kleineren relativen räumlichen Trennungen ΔL_i(i+1) und stärkeren Überlappungen zwischen den teilweise entflochtenen Spitzen. 27 zeigt das erwünschte Reflexionsspektrum 210 R(λ) und das Spektrum der Gruppenverzögerung 211 Δτ(λ) eines dispersionsfreien Vierband-Gitters, das gruppenweise entflochten ist. Die beiden Gruppen weisen Bänder 212 und 52 (I und II) und 55 und 213 (III und IV) auf. Das Reflexionsspektrum 210 jedes Bands 212, 52, 55, 213 weist abfallende Flanken mit inneren Bandbreiten 163, 164, 129, 1210 BW11 = BW₂₁ = BW₃₁ – BW₄₁ von 0,3 nm und äußere Bandbreiten 165, 166, 1213, 1214 BW₁₂ = BW₂₂ = BW₃₂ = BW₄₂ von 0,5 nm auf. In diesem Fall betragen die Zwischenbandabstände 809, 214, 215 Δλ₂₁ = Δλ₃₂ = Δλ₄₃ 0,8 nm und die Spitzenreflexionsvermögen 1220, 58, 167, 1221 sind alle gleich 90%. Die Gruppenverzögerung 211 Δτ(λ) ist über jede einzelne äußere Bandbreite 165, 166, 1213, 1214 BW_i2 (i = 1–4) im wesentlichen konstant und zeigt eine Zeitunstetigkeit 551 Δτ₂₃ zwischen den Bändern 52 und 55 (II/III).
28 zeigt den Kopplungskonstantenmodul 220 |κ(z)| (dickere Linie – linke Achse) und die lokale Periodenänderung 221 ΔΛ(z) (dünnere Linie – rechte Achse), die 27 entsprechen, mit der Zeitverzögerungsunstetigkeit Δτ₂₃ = 150 ps. Da die Reflexionsbänder I/II und III/IV keine relative Zeitverzögerungsunstetigkeit (Δτ₁₂ = Δτ₃₄ = 0) aufweisen, bleiben die entsprechenden Gitterteile verflochten (überlagert). Als Ergebnis sind die beiden Teile des Kopplungskonstantenmoduls 220 und der lokalen Periodenänderung 221 ähnlich zu den in 9 gezeigten. Die Gitterkomponenten, die den überlagerten Reflexionsbändern I/II und III/IV entsprechen, sind infolge der Zeitverzögerungsdifferenz 551 Δτ₂₃ vollständig entflochten. Die relative räumliche Trennung ΔL₂₃ beträgt etwa 15 mm (wieder in enger Übereinstimmung mit Gleichung 7). Die lokale Periodenänderung 221 ΔΛ(z) ist über jede entflochtene Spitze 281, 282 im wesentlichen stückweise konstant. Der Schritt 230 ΔΛ₂₃ der lokalen Periode ist annähernd gleich etwa 0,28 nm, was einem Zwischenbandabstand 223 Δλ₃₂ von etwa 0,8 nm entspricht.
Da die Spitzengruppen 281, 282 (III/IV und I/II) nun verflochten (überlagert) sind, ist die lokale Periode 221 über die entsprechende lokale Superstruktur mit einer relativen Verschiebung von jeweils etwa ±0,28 nm bezüglich eines Bezugspunktes konstant, der ΔΛ = 0 nm entspricht. Wieder entspricht wie erwartet diese relative Verschiebung der lokalen Periode dem Durchschnitt der relativen Verschiebungen der Bänder III, IV und I, II, die in 22 gezeigt werden. Der Schritt 230 ΔΛ₂₃ der lokalen Periode ist dann annähernd gleich etwa 0,56 nm. Wieder sind die beobachteten Spitzen numerische Artefakte infolge der numerischen Differentiation und bedeuten einen plötzlichen Sprung der räumlichen Gitterphase ϕ(z). Alle Phasensprünge sind in diesem Fall im wesentlichen gleich π. Wie zuvor führen kleinere Zeitverzögerungsunstetigkeiten Δτ_i(i+1) zu kleineren relativen räumlichen Trennungen ΔL_i(i+1) und stärkeren Überlappungen zwischen den teilweise entflochtenen Spitzen. Die Spitzenreflexionsvermögen können ebenfalls verschieden sein, wobei sie zwischen 0,1% und 99,99999% variieren. Die Gruppenverzögerung kann ebenfalls eine lineare oder nicht-lineare Funktion der Wellenlänge sein.
Beispiel II: Dispersionskompensatoren mit einem Gitter mit einer wellenlängenabhängigen Veränderung der Zeitverzögerung
In diesem Vergleichsbeispiel wenden wir denselben Entflechtungsgestaltungsentwurf auf eine Vorrichtung an, die zur Dispersionskompensation in Kommunikationssystemen geeignet ist. 29 zeigt das erwünschte Reflexionsspektrum 210 R(λ) und die Gruppenverzögerung 211 Δτ(λ) eines Einzelband-Gitters. Das Reflexionsspektrum 210 weist abfallende Flanken 162 auf, und die innere Bandbreite 163 BW₁₁ beträgt 0,3 nm und die äußere Bandbreite 165 BW₁₂ beträgt 0,5 nm. Das Spitzenreflexionsvermögen 58 beträgt 90%. Die Gruppenverzögerung 211 verändert sich über die äußere Bandbreite 165 BW₁₂ linear von Δτ₀ = 750 ps bis 0 ps. Die entsprechende lineare Dispersion, die durch den Abfall der Gruppenverzögerung 211 mit der Wellenlänge gegeben ist, beträgt 1500 ps/nm. Das entsprechende Kopplungskonstantenmodul 220 |κ(z)| (dickere Linie – linke Achse) und die lokale Periodenänderung 221 ΔΛ(z) (dünnere Linie – rechte Achse) werden in 30 gezeigt. Es zeigt sich, daß sich die lokale Periodenänderung 221 nicht-linear über die gesamte Gitterlänge 141 ändert. Die gesamte lokale Periodenänderung 300 ΔΛ beträgt etwa 0,17 nm, was der äußeren Bandbreite 165 des Reflexionsbands (BW₁₂ = 2n₀ΔΛ) entspricht. Die beobachtete Spitze 301 ist ein numerischer Artefakt und bedeutet einen plötzlichen Sprung der räumlichen Gitterphase ϕ(z) von gleich π. Es können Gitter mit einem Spitzenreflexionsvermögen 58 von 0,1% bis 99,99999% und mit einer Gruppenverzögerung 211 gestaltet werden, die eine nicht-lineare Funktion der Wellenlänge ist.
31 zeigt das erwünschte Reflexionsspektrum 210 R(λ) und die Gruppenverzögerung 211 Δτ(λ) eines Zweiband-Gitters. Das Reflexionsspektrum 210 jedes Bands 52, 55 weist abfallende Flanken 162 mit inneren Bandbreiten 163, 164 BW₁₁ = BW₂₁ von 0,3 nm und äußeren Bandbreiten 165, 166 BW₁₂ = BW₂₂ von 0,5 nm auf.
Der Zwischenbandabstand 809 Δλ₂₁ beträgt 0,8 nm. Die Spitzenreflexionsvermögen 58, 167 betragen 90%. Die Gruppenverzögerung 211 verändert sich über die äußere Bandbreite 166 BW₂₂ des Reflexionsbands 55 (II) linear von einer Zeitverzögerung 310 Δτ₀ = 750 ps auf 0 ps. Die Gruppenverzögerung 211 verändert sich ebenfalls über die äußere Bandbreite 165 BW₂₂ des Reflexionsbands 52 (I) linear von Δτ₀ + Δτ₁₂ auf Δτ₁₂. Die entsprechende lineare Dispersion, die durch den Abfall der Zeitverzögerungskurve 21) mit der Wellenlänge gegeben ist, beträgt für beide Re flexionsbänder 52, 55 –1500 ps/nm. Die durchschnittliche erste Zeitverzögerung 59 kann größer oder kleiner als die durchschnittliche zweite Zeitverzögerung 510 sein. Die Zeitverzögerung 310 Δτ₀ kann negativ sein, was eine positive lineare Dispersion verursacht.
32 zeigt den Kopplungskonstantenmodul |κ(z)| (dickere Linie – linke Achse) und die lokale Periodenänderung ΔΛ(z) (dünnere Linie – rechte Achse) für den in 21 gezeigten Zweiband-Reflektor mit der Verzögerung 511 Δτ₁₂ = 0 ps. Der Rest der Parameter ist gleich den in 31 gezeigten. Es zeigt sich, daß sich der Kopplungskonstantenmodul 220 |κ(z)| ziemlich schnell in einer periodischen Weise längs der gesamten Gitterlänge 141 ändert. Jedoch ist die beobachtete Einhüllende des Kopplungskonstantenmoduls 220 |κ(z)| dieselbe wie im Fall eines Einzelband-Reflektors (siehe 30). Die Periode der Variation des Kopplungskonstantenmoduls 220 |κ(z)| hängt vom Zwischenbandabstand 809 Δλ₂₁ ab. Die lokale Periodenänderung 221 ΔΛ(z) folgt derselben Gesamtänderung und Form, die in 30 beobachtet wird, was erneut eine Struktur eines räumlichen Gitter mit einer wellenlängenabhängigen Veränderung der Zeitverzögerung anzeigt. Jedoch zeigt im vorliegenden Fall das Vorhandensein scharfer Spitzen die Existenz einer räumlichen Phasenverschiebung von gleich π an. Die schnellen periodischen Variationen von |κ(z)| und die periodischen Phasenverschiebungen längs der Gitterlänge sind im wesentlichen ein Ergebnis der räumlichen Überlagerung von zwei einzelnen Gittern, die jedem Reflexionsband 52 und 55 (I und II) entsprechen. Mit der Ausnahme einer kleinen Differenz ihrer räumlichen Bezugsperioden Λ_I und Λ_II sind die Eigenschaften der beiden Teilgitter identisch (ähnlich zu den in 26 gezeigten). Die Differenz |Λ_I – Λ_II| = Δλ₂₁/2n₀. Die resultierende verflochtene Gestaltung ist eine Folge der Tatsache, daß die Zeitverzögerung 511 Δτ₁₂ = 0 ps.
Die 33, 34 und 35 zeigen den resultierenden Kopplungskonstantenmodul 220 |κ(z)| (dickere Linie – linke Achse) und die lokale Periodenänderung 221 ΔΛ(z) (dünnere Linie – rechte Achse) für den in 31 gezeigten Zweiband-Reflektor mit Zeitverzögerungsunstetigkeiten 511 Δτ₁₂ = +750 ps, +900 ps bzw. +1000 ps. Der Rest der Parameter ist gleich den in 31 gezeigten. Es wird zuerst beobachtet, daß sich der Kopplungskonstantenmodul 220 |κ(z)| in diesen Fällen grundlegend von dem in 32 gezeigten unterscheidet. In vorliegenden Fall können zwei deutliche Spitzen 225, 226 (I und II) erkannt werden, die den Reflexionsspektralbändern 53, 56 (I bzw. II) entsprechen. Die Entflechtung der beiden Spitzen 225, 226 ist ein direktes Ergebnis der eingeführten Zeitverzögerungsunstetigkeit 511 Δτ₁₂. Jede Verteilung des Kopplungskonstantenmoduls 220 |κ(z)| und lokale Periodenänderung 221 sind im wesentlichen mit denen identisch, die einer Einzelband-Vorrichtung entsprechen (vergl. 30). Wie zuvor hängt die relative räumliche Trennung 174 ΔL₁₂ zwischen den beiden |κ(z)|-Spitzen durch Gleichung 7 mit dem Wert der eingeführten Zeitverzögerungsunstetigkeit 511 Δτ₁₂ zusammen. Die beobachteten relativen räumlichen Trennungen 174 ΔL₁₂ betragen etwa 75 mm, 90 mm bzw. 100 nm.
Die lokalen Periodenänderungen 221 ΔΛ(z) (dünnere Linie – linke Achse) über jedes Band 225, 226 sind um einen Betrag von ΔΛ₁₂ 229 relativ zueinander verschoben, was erneut durch Gleichung 8 mit dem Zwischenbandabstand 809 Δλ₂₁ in Zusammenhang steht. In allen Fällen ΔΛ₁₂ = 0,26 nm. Die zweite |κ(z)|-Spitze 226 am hinteren Teil des Gitters ist durch eine negative lokale Periodenänderung 221 (bezüglich einer Bezugsperiode Λ₀) charakterisiert, was bedeutet, daß es den („blauen") Teil mit der kürzeren Wellenlänge des einfallenden Spektrums reflektiert. Dieser Teil des Gitters (mit I bezeichnet) entspricht dem Band I des Reflexionsspektrums der 31. Die erste |κ(z)|-Spitze 225 am vorderen Teil des Gitters ist durch eine positive lokale Periodenänderung 221 (bezüglich derselben Bezugsperiode Λ₀) charakterisiert, was bedeutet, daß es den („roten") Teil mit der längeren Wellenlänge des einfallenden Spektrums reflektiert. Dieser Teil des Gitters (mit II bezeichnet) entspricht daher dem Band II des Reflexionsspektrums der 31. Daher leidet der „blaue" Teil des Spektrums (Band I), der am anderen Ende des Gitters (Teil I) reflektiert worden ist, an einer durchschnittlichen größeren Zeitverzögerung (Δτ₁₂ > 0) als das „rote" Gegenstück (Band II), das überwiegend am vorderen Teil des Gitters (Teil II) reflektiert wird.
36 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die Gittergestaltungen mit einer negativen Zeitverzögerungsunstetigkeit 511 entsprechen. 36 zeigt das erwünschte Reflexionsspektrum 210 R(λ) und die Gruppenverzögerung 211 Δτ(λ) eines Zweiband-Gitters. Das Reflexionsspektrum 210 jedes Bands 52, 55 weist abfallende Flanken 162 mit inneren Bandbreiten 163, 164 BW₁₁ = BW₂₁ von 0,3 nm und äußeren Bandbreiten 165, 166 BW₁₂ = BW₂₂ von 0,5 nm auf. Der Zwischenbandabstand 809 Δλ₂₁ beträgt 0,8 nm. Die Spitzenreflexionsvermögen 58, 167 betragen 90%. Die Gruppenverzögerung 211 verändert sich über die äußere Bandbreite 165 BW₁₂ des Reflexionsbands 52 (I) linear von einer Zeitverzögerung 310 Δτ₀ = 750 ps bis 0 ps. Die Gruppenverzögerung 211 verändert sich über die äußere Bandbreite 166 BW₂₂ des Reflexionsbands 56 (II) ebenfalls linear von Δτ₀ + |Δτ₁₂| auf |Δτ₁₂|. Die entsprechende lineare Dispersion, die durch den Abfall der Zeitverzögerung 211 gegeben ist, beträgt für beide Reflexionsbänder 52 und 55 –1500 ps/nm. Verglichen mit 31 ist die Zeitverzögerungsunstetigkeit 511 negativ, was dazu führt, daß das Reflexionsband II 55 stärker als das Reflexionsband I 52 verzögert wird.
37 zeigt den Kopplungskonstantenmodul 220 |κ(z)| (dickere Linie – linke Achse) und die lokale Periodenänderung 221 ΔΛ(z) (dünnere Linie – rechte Achse), für den Zweiband-Reflektor der 36 mit einer Zeitverzögerungsunstetigkeit 511 Δτ₁₂ = –1000 ps. Der Rest der Parameter ist gleich den in 35 gezeigten. Es wird zuerst beobachtet, daß der Kopp lungskonstantenmodul 220 |κ(z)| in diesen Fällen derselbe wie der in 35 gezeigte Kopplungskonstantenmodul 220 ist. Die lokalen Periodenänderungen 221 ΔΛ(z) (dünnere Linie – linke Achse) über jedes Band 225, 226 sind um denselben Betrag von ΔΛ₁₂ 229 von etwa 0,26 nm relativ zueinander verschoben, wie in 35. Jedoch ist das Vorzeichen der relativen lokalen Periodenänderungen 221 über die vorderen und hinteren Teile des Gitters nun umgekehrt worden. Die zweite |κ(z)|-Spitze 226 am hinteren Teil des Gitters ist nun durch eine positive lokale Periodenänderung (bezüglich einer Bezugsperiode Λ₀) charakterisiert, was bedeutet, daß es den („roten") Teil mit der längeren Wellenlänge des einfallenden Spektrums reflektiert. Dieser Teil des Gitters (mit II bezeichnet) entspricht dem Band II des Reflexionsspektrums der 36. Die erste |κ(z)|-Spitze 225 am vorderen Teil des Gitters ist andererseits durch eine negative lokalen Periodenänderung 221 (bezüglich derselben Bezugsperiode Λ₀) charakterisiert, was bedeutet, daß es den („blauen") Teil mit der kürzeren Wellenlänge des einfallenden Spektrums reflektiert. Dieser Teil des Gitters (mit I bezeichnet) entspricht daher dem Band I des Reflexionsspektrums der 36. Daher leidet der „blaue" Teil des Spektrums (Band I), der am vorderen Ende des Gitters reflektiert wird (Teil I), an einer durchschnittlichen kürzeren Zeitverzögerung (die Δτ₁₂ < 0 entspricht) als das „rote" Gegenstück (Band II), das überwiegend am hinteren Teil des Gitters reflektiert wird (Teil II).
Die in 37 gezeigte Gestaltung (die einer negativen Zeitverzögerungsunstetigkeit 511 Δτ₁₂ entspricht – siehe 36) ist besser als die in 35 gezeigte äquivalente Gestaltung (die einer positiven Zeitverzögerungsunstetigkeit 511 Δτ₁₂ entspricht – siehe 31), wenn sie zur linearen Dispersionskompensation in optischen Übertragungssystemen verwendet wird, da in der Gestaltung mit Δτ₁₂ < 0 (37) der „blaue" Teil des Spektrums, der am vorderen Ende des Gitters (Teil I) reflektiert wird, niemals den Teil II erreicht, und daher nicht unter Mantelmodeverlusten leidet, die vom „roten" Teil II herrühren In der Gestaltung mit Δτ₁₂ > 0 (35) wird der „blaue" Teil des Spektrums am anderen Ende des Gitters (Teil I) reflektiert. In diesem Fall breitet er sich durch Teil II aus, und leidet daher an Mantelmodenverlusten, die vom „roten" Teil II herrühren.
Mantelmodenverluste stellen ein sehr ernstes Problem dar, das die nutzbare Bandbreite der Gitterdispersionskompensatoren einschränkt. Um sie zu unterdrücken, sollten spezielle Fasergestaltungen verwendet werden. Die in 37 gezeigte Gestaltung (die einer negativen Zeitverzögerungsunstetigkeit Δτ₁₂ entspricht – siehe 36) löst dieses Problem jedoch, indem die unterschiedliche Reflexionsbänder entflochten werden und sie in einer Weise angeordnet werden, daß sie nicht durch die schädlichen Effekte der Mantelmoden beeinflußt werden. Diese Lösung hängt nicht vom Typ der verwendeten lichtempfindlichen Faser ab.
Derselbe Gestaltungsansatz kann auf (lineare und/oder nicht-lineare) entflochtene Multiband-Dispersionskompensatoren angewendet werden, die sich über sehr große Bandbreiten erstrecken, sich zum Beispiel über die C- und/oder L-Bänder erstrecken. Die „blaueren" Bänder werden in einer solchen Weise angeordnet, daß sie fortschreitend kürzere durchschnittliche Zeitverzögerungen erfahren.
48 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Vierband-Dispersionskompensationsgitters. Die Gruppenverzögerung 211 ist in jedem der Wellenlängenbänder 52, 55, 212, 213 mit einer wellenlängenabhängigen Veränderung der Zeitverzögerung 480 linear von der Wellenlänge abhängig.
Die 49 und 50 zeigen die Leistung des Vierband-Gitters der 48, wobei die Zeitverzögerungsunstetigkeiten 511, 216 Δτ₁₂ = Δτ₄₃ = 0 ps, inneren Bandbreiten 163, 164, 129, 1210 BW₁₁ = BW₂₁ = BW₃₁ = BW₄₁ = 0,5 nm und äußeren Bandbreiten 165, 166, 1213, 1214 BW₁₂ = BW₂₂ = BW₃₂ = BW₄₂ = 0,55 nm. Die wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung 480 beträgt 600 ps/nm. Die Spitzenreflexionsvermögen 58, 167 sind gleich 90%. 49 zeigt die sich langsam verändernde positive Einhüllende der (in Gleichung 1 definierten) Brechungsindexmodulation 480 und die lokale Periodenänderung 221 in nm gegen die Gitterlänge 141 in Metern. 50 zeigt einen Teil der in 49 gezeigten Antwort, um. nähere Einzelheiten zu zeigen. Die Spitze-Spitze-Variation der Brechungsindexmodulation beträgt über 0,001 (d.h. zweimal 0,0005). Diese Größe der Variation kann zu Sättigungseffekten der Brechungsindexmodulation führen, die beim Gitterschreibprozeß induziert wird, was zu einer verschlechterten Gitterleistung führt und sehr unerwünscht ist.
51 zeigt die Leistung einer bevorzugten Ausführungsform des Vierband-Gitters der 48. Das Gitter weist dieselben Parameter auf, wie sie in 49 verwendet werden, jedoch mit den Zeitverzögerungsunstetigkeiten 511, 216 Δτ₁₂ = Δτ₄₃ = 10 fs (Femtosekunden). 52 ist eine Vergrößerung der 51.
53 zeigt die Leistung einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Vierband-Gitters der 48. Das Gitter weist dieselben Parameter auf, wie sie in den 49 verwendet werden, jedoch mit der Zeitverzögerungsunstetigkeit Δτ₁₂ = Δτ₄₃ = 5 fs (Femtosekunden). 54 ist eine Vergrößerung der 53.
Es wird durch Vergleichen der 51 bis 54 mit den 49 und 50 deutlich, daß ein teilweises Entflechten der ersten und zweiten Reflexionswellenlängenbänder 52 und 55, indem die erste Gruppenverzögerung 54 unterschiedlich zur zweiten Gruppenverzögerung 57 gemacht wird, die Spitze-Spitze-Variation der Brechungsindexmodulation 490 reduziert hat.
Es sollte auch betont werden, daß in allen entflochtenen und teilweise entflochtenen Gestaltungen der oben erläuterten Multiband-Dispersionskompensatoren die Dispersion in jedem einzelnen Band ebenfalls verändert werden kann oder nicht-linear mit der Wellenlänge verändert werden kann, so daß sie den Dispersionsabfall über das gesamte Vorrichtungsband BW_out kompensieren.
Anwendungen
Die neuen Gittergestaltungen, die im Abschnitt oben erläutert werden, können in einer Anzahl unterschiedlicher Anordnungen verwendet werden, um Hochleistungsvorrichtungen zu erzielen.
Multiband-Einzelgitter-WDM-Verschachtler/Demultiplexer
38 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen optischen Verschachtlers 380, der eine Reihe von N₁ Einzelband-Gittern 381 verwendet, die miteinander an Spleißungen 382 verspleißt sind. Ein ankommendes dichtes Wellenlängemultiplexsignal (DWDM) 396, das aus N Kanälen 397 λ₁, λ₂, λ₃, ... λ_N besteht, wird in zwei Ausgangsströme 383, 384 von N₁ bzw. N₂ Kanälen getrennt, wobei N₁ + N₂ = N. Jedes Element der N₁-Kanal-Teilgruppe 383 wird durch ein anderes der Gitter 382 reflektiert. Eine solche Topologie bedingt jedoch N₁ Spleißungen 382, die einen großen gesammelten Einfügungsverlust und Nebenmehrfachrückreflexionen einführen, die die Gesamtvorrichtungsleistung ernstlich beeinträchtigen können. Zusätzlich müssen die Spleißungen in einem Endprodukt gepackt werden, und je mehr sie sind, je größer ist das Endprodukt und je geringer ist die Zuverlässigkeit.
39 zeigt eine schematische Darstellung einer neuartigen Anordnung 390, die stattdessen ein einzelnes Multiband-(N₁-Band) Gitter 392 verwendet. Das ankommende dichte Wellenlängemultiplexsignal (DWDM) 396, das aus N Kanälen 397 λ₁, λ₂, λ₃, ... λ_N besteht, wird in zwei Ausgangsströme von N₁ bzw. N₂ Kanälen getrennt, wobei N₁ + N₂ = N. Jedes Element der N₁-Kanal-Teilgruppe 398 wird nun durch dasselbe Multiband-Gitter 392 reflektiert. Eine solche Topologie bedingt nur eine Spleißung 382 und die Anordnung 390 leidet daher nicht an großen gesammelten Einfügungsverlusten und Nebenmehrfachrückreflexionen. Die N₁-Kanal-Teilgruppe am Ausgang#1 kann außerdem durch eine kleine Anzahl (Q < N₁) von komplementären Multiband-Teilgittern 4010 (G_i) in Reihe reflektiert werden. Jedes Teilgitter 4010 (G_i) reflektiert P_q (q = 1, 2, ... Q) Bänder und
40 zeigt ein Beispiel von zwei komplementären Teilgittern 4010 G₁ und G₂, die P₁- bzw. P₂-Bänder reflektieren, wobei P₁ + P₂ = N₁.
41 zeigt eine schematische Darstellung eines zusammengesetzten Demultiplexers, der zwei herkömmliche Demultiplexer 4100, 4110 (DEMUX1 und DEMUX2) aufweist, die mit jedem Ausgang 4120, 4130 der Vorrichtung 390 verbunden sind, die als ein Verschachtler 4140 konfiguriert ist. Die Hauptfunktion des Verschachtlers 4140 ist es, ein ankommendes N-Kanal-DWDM-Signal mit einem Kanalabstand Δλ_in in zwei Ströme von N₁- und N₂-Kanal-Ausgaben mit einem gröberen Kanalabstand Δλ_out = 2Δλ_in zu trennen. Dies lockert die Anforderungen an die optischen Eigenschaften der nachfolgenden herkömmlichen Demultiplexer 4100, 4110 beträchtlich. Jeder herkömmliche Demultiplexer 4100, 4110 teilt das ankommende Ni- (i = 1, 2) Kanalsignal in getrennte Einzelkanalsignale an jedem Ausgang. Der herkömmliche Demultiplexer kann unter Verwendung einer gruppierten Wellenleiter-Gittertechnik (AWG) oder einer Mehrschicht-Dünnfilm-Technik verwirklicht werden.
42 zeigt eine schematische Darstellung eines verallgemeinerten Verschachtlers 420 mit M Anschlüssen, der (M – 1) Multiband-Gitter 392 (G_i, i = 1, 2, ... M – 1) und (M – 1) Zirkulatoren 391 in Reihe aufweist. Der Eingang 421 des Verschachtlers 420 bildet ein N-Kanal-WDM-Signal. Jedes Multiband-Gitter 392 reflektiert N_m (m = 1, 2, ... M – 1) Kanäle, wobei N_m ≥ 1, die zum entsprechenden Ausgang durch den vorhergehenden Zirkulator 391 weitergeleitet werden. Die restlichen N_M Kanäle, wobei
erscheinen am Ausgang#M 422. Ein ankommendes N-Kanal-DWDM-Signal mit einem Kanalabstand Δλ_in wird in M Ströme von N_m (m = 1, 2, ... M) Kanalausgängen mit einem sehr viel gröberen Kanalabstand Δλ(m)out = pmΔλin aufgeteilt, wobei
(int bedeutet Ganzzahl). Im allgemeinen p_m ≥ 2. Falls natürlich N₁ = N₂ = N₃ = ... = N_M, sind die Kanalabstände der Ausgangssignale dieselben.
43 zeigt eine schematische Darstellung eines zusammengesetzten Demultiplexers 431, der den Verschachtler 420 und M herkömmliche Demultiplexer 430 (DMUX1 bis DMUX(M)) aufweist, die wie gezeigt geschaltet sind. Ein solcher zusammengesetzter Demultiplexer 431 beruht auf einer Anzahl herkömmlicher Demultiplexer 430 mit sehr niedriger Anschlußzahl und großem Ausgangskanalabstand. Herkömmliche Demultiplexer 430 mit solchen gelockerten Spezifikationen werden leicht unter Verwendung einer gruppierten Wellenleiter-Gittertechnik (AWG) oder einer Mehrschicht-Dünnfilm-Technik erzielt.
Ein verallgemeinerter Verschachtler mit M Anschlüssen kann ebenfalls realisiert werden, indem (M – 1) Multiband-Gitter (G_i, i = 1, 2, ..., M – 1) und (M – 1) Zirkulatoren in einer Baum-Konfiguration kombiniert werden. Eine solche Vorrichtung 440 wird schematisch in 44 gezeigt. Die M Ausgänge 442 dieses verallgemeinerten, auf Gittern beruhenden Verschachtlers können mit derselben Anzahl herkömmlicher Demultiplexer 430 mit niedriger Anschlußzahl und weitem Kanalabstand verbunden werden, wie in 45 gezeigt, um einen vollständig optischen Hochleistungsdemultiplexer auszuführen. Herkömmliche Demultiplexer mit solchen gelockerten Spezifikationen werden leicht durch die Verwendung einer gruppierten Wellenleiter-Gittertechnik (AWG) oder einer Mehrschicht-Dünnfilm-Technik erzielt.
Die Multiband-Gitter/Zirkulator-Kaskade 420 der 42 kann ebenfalls neu angeordnet werden, um als ein Wellenlängenkombinator zu dienen. 46 zeigt eine schematische Darstellung einer verallgemeinerten Vorrichtung 460 mit M Eingängen, die aus M Multiband-Gittern 391 (G_i, i = 1, 2, ... M) und M Zirkulatoren 392 besteht. Jedes Multiband-Gitter 391 reflektiert N_m (m = 1, 2, ... M) ankommende Kanäle, wobei N_m ≥ 1, die anschließend durch die nachfolgenden Zirkulatoren 392 zum Vorrichtungsausgang 462 weitergeleitet werden. Der Vorrichtungsausgang besteht aus N WDM-Kanälen, wobei
Die M Eingänge 463 dieses verallgemeinerten, auf Gittern beruhenden Wellenlängenkombinators 460 können mit den Ausgängen derselben Anzahl herkömmlicher Multiplexer 470 mit niedriger Anschlußzahl und weitem Kanalabstand verbunden werden, wie in 47 gezeigt, um einen vollständig zusammengesetzten optischen Hochleistungsmultiplexer 471 auszuführen. Herkömmliche Multiplexer 470 mit solchen gelockerten Spezifikationen werden leicht durch die Verwendung einer gruppierten Wellenleiter-Gittertechnik (AWG) oder einer Mehrschicht-Dünnfilm-Technik erzielt.
Die für die Verwirklichung der in den 39–47 erläuterten Vorrichtungen verwendeten Multiband-Gitter können aus jedem Typ bestehen, der in den 8–37 detailliert dargestellt wird.
Es ist einzusehen, daß die Ausführungsformen der Erfindung, die oben unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben worden sind, lediglich beispielhaft angegeben worden sind und daß Modifikationen und zusätzliche Komponenten vorgesehen werden können, um die Leistung zu verbessern.

Claims

Vorrichtung zur Filterung optischer Strahlung, wobei die Vorrichtung einen Wellenleiter (50) aufweist, und wobei der Wellenleiter (50) ein zusammengesetztes Gitter (51) aufweist, das ein erstes Reflexionswellenlängenband (52) mit einer ersten durchschnittlichen Wellenlänge (53) und einer ersten Gruppenverzögerung (54) mit einer durchschnittlichen ersten Zeitverzögerung (59), und ein zweites Reflexionswellenlängenband (55) mit einer zweiten durchschnittlichen Wellenlänge (56) und einer zweiten Gruppenverzögerung (57) mit einer durchschnittlichen zweiten Zeitverzögerung (510) aufweist, wobei das Gitter (51) dadurch gekennzeichnet ist, daß sich die durchschnittliche erste Zeitverzögerung (59) und die durchschnittliche zweite Zeitverzögerung (510) unterscheiden und das Gitter (51) mindestens zwei Teilgitter (512), (513) aufweist, die sich gegenseitig räumlich überlappen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Reflexionswellenlängenband (52) mindestens ein maximales Reflexionsvermögen (58) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das maximale Reflexionsvermögen (58) größer als 50% ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das maximale Reflexionsvermögen (58) größer als 90% ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das maximale Reflexionsvermögen (58) größer als 95% ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das maximale Reflexionsvermögen (58) größer als 99% ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste durchschnittliche Wellenlänge (53) kürzer als die zweite durchschnittliche Wellenlänge (56) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die durchschnittliche erste Zeitverzögerung (59) kleiner als die durchschnittliche zweite Zeitverzögerung (510) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die durchschnittliche erste Zeitverzögerung (59) größer als die durchschnittliche zweite Zeitverzögerung (510) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gitter (51) eine Zeitverzögerungsdifferenz (511) aufweist, die gleich dem Modul der Differenz zwischen der durchschnittlichen ersten Zeitverzögerung (59) und der durchschnittlichen zweiten Zeitverzögerung (510) ist, und wobei die Zeitverzögerungsdifferenz (511) zwischen 1 fs und 1000 ps liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Gitter (51) mehrere Linien (8) aufweist, wobei jede Linie (8) durch eine jeweilige Stärke definiert ist, und wobei jede Linie (8) einen relativen Abstand (9) von benachbarten Linien aufweist, und wobei die Zeitverzögerungsdifferenz (511) gleich der Zeit ist, die das Licht braucht, um sich längs des Wellenleiters (51) über eine ungeradzahlige ganze Zahl der Linien (8) auszubreiten.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die ganze Zahl von Linien (8) zwischen eins und einer Million liegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Gruppenverzögerung (54) eine erste wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung (Chirp) (517) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung (517) positiv ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung (517) negativ ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die erste wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung (517) linear ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die erste wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung (517) nicht-linear ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Gruppenverzögerung (57) eine zweite wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung (Chirp)(518) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die zweite wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung (518) positiv ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die zweite wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung (518) negativ ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei die zweite wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung (518) linear ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei die zweite wellenlängenabhängige Veränderung der Zeitverzögerung (518) nicht-linear ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gitter (51) mindestens ein zusätzliches Reflexionswellenlängenband (519) mit einer zusätzlichen durchschnittlichen Wellenlänge (520) und einer zusätzlichen Gruppenverzögerung (521) aufweist, und wobei sich die erste, zweite und die zusätzliche durchschnittliche Wellenlänge (53), (56), (519) voneinander unterscheiden.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei das Gitter (51) so gestaltet ist, daß die erste, zweite und zusätzliche durchschnittliche Wellenlänge (53), (56), (519) so konfiguriert sind, daß sie nicht benachbarte Wellenlängenkanäle (398) reflektieren.
Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, wobei die erste, zweite und zusätzliche durchschnittliche Wellenlänge (53), (56), (519) gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die einen Zirkulator (391) aufweist, der mit dem Gitter (51) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 26, die ferner einen ersten Demultiplexer (4100) aufweist, und wobei der Zirkulator (391) mit dem ersten Demultiplexer (4100) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 27, die ferner einen zweiten Demultiplexer (4110) aufweist, und wobei das Gitter (51) mit dem zweiten Demultiplexer (4110) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27 oder 28, die ferner mehrere solche Vorrichtungen (390) aufweist, die in einer linearen Anordnung konfiguriert sind, und wobei jede Vorrichtung (390) so konfiguriert ist, daß sie andere Wellenlängen reflektiert.
Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei mindestens einer der Zirkulatoren (391) mit einem Demultiplexer verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei mindestens einer der Zirkulatoren (391) mit einer anderen Vorrichtung (390) nach einem der Ansprüche 26 bis 28 verbunden ist, und wobei die Vorrichtung (390) so konfiguriert ist, daß sie unterschiedliche Wellenlängen reflektiert.
Vorrichtung nach Anspruch 31, die ferner mindestens einen Demultiplexer (430) aufweist.