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Die
Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zum Liefern der Funktionen
einer variablen Dämpfung
und Isolation.
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Auf
dem Stand der Technik werden Funktionen der variablen Dämpfung und
Isolation durch gegenwärtig
separate Teilanordnungen geschaffen. Zum Beispiel kann der Isolator
gemeinsam mit einem Laser in einem „Schmetterlings"-Gehäuse gemäß Industriestandards
gehäust
sein, während
die variable Dämpfungsfunktion
durch einen variablen optischen Dämpfer geliefert wird, der in
einem separaten hermetischen mit Anschlussdraht versehenen (pigtailed) Gehäuse gehäust ist.
Der Anschlussdraht des „Schmetterlings"-Gehäuses ist
mit dem Anschlussdraht des Dämpfer-Gehäuses verbunden,
entweder durch Verwenden von optischen Verbindern oder durch Spleißen.
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Diese
Art einer Anordnung gemäß dem Stand
der Technik ist in 1 gezeigt, wo ein Laser 100 und
ein Isolator 102 gemeinsam in einem „Schmetterlings"-Gehäuse 104 gemäß Industriestandard
gehäust
sind und ein variabler optischer Dämpfer (kurz VOA; VOA = Variable
Optical Attenuator") 106 separat
in einem hermetischen Gehäuse 108 gehäust ist.
Licht von dem Laser 100 wird durch eine Kugellinse 110 durch
den Isolator 102 in einen Faser-Anschlussdraht 112 fokussiert,
der an einer Wand 114 des Gehäuses 104 durch eine
Hülse 116 gesichert
ist. Elektrische Verbindungen (nicht gezeigt) sind von dem Laser 100 zu
den Anschlussleitungen 118 des Gehäuses 104 hergestellt.
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Auf ähnliche
Weise ist der Faser-Anschlussdraht 120 des VOA-Gehäuses 108 an
einer Wand 122 des Gehäuses 108 durch
eine Hülse 124 gesichert.
Elektrische Verbindungen (nicht gezeigt) sind von dem VOA 106 zu
den Anschlussleitungen 126 des Gehäuses 108 hergestellt.
Der Anschlussdraht 112 ist mit dem Anschlussdraht 120 durch
eine Spleißstelle 128 verbunden.
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Diese
Anordnung ist nachteilhaft erstens insofern, dass sie zwei hermetische
mit Anschlussdraht verbundene Gehäuse benötigt, die kostspielig und sperrig
sind, und zweitens, da sie erfordert, dass die Anschlussdrähte verbunden
werden. Ein Spleißen
hat den Vorteil einer stabilen Verbindung mit geringem Verlust,
ist aber ein schwieriger Prozess und erfordert, dass der Sender
und der VOA an demselben Schaltungssatz befestigt sind, wodurch
die Anzahl von Sendern reduziert wird, die an dem Schaltungspack
befestigt sein kann, und somit in dem Gestell.
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Verbindungskabel
sind einfacher zu verwenden, aber Verbinder weisen allgemein höhere und
variablere Verluste auf als Spleißstellen. Im Allgemeinen würde eine
Verbindung zwischen dem Sender-Anschlussdraht und dem Verbindungskabel
an dem Vorderpanel des Sender-Schaltungspacks und eine Verbindung
zwischen dem Verbindungskabel und dem VOA-Anschlussdraht an dem Vorderpanel des
VOA-Schaltungspacks vorhanden sein. Die VOA-Schaltungspacks können auf
einem Regal unter den Sender-Schaltungspacks positioniert sein, wodurch
die Anzahl von Regalen, die für
Sender verfügbar
sind, und die Anzahl von Sendern, die in dem Gestell befestigt werden
können,
reduziert wird.
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Es
besteht ein weiterer Nachteil. Bei herkömmlichen Anschlussdrähten und
Verbindungskabeln ist der Zustand der Polarisation an dem Eingang zu
dem VOA unbekannt, und so muss der VOA von einem polarisationsunabhängigen Typ
sein, der üblicherweise
größer, komplexer
und teurer ist als ein polarisationsabhängiger Typ. Alternativ könnten polarisationsbeibehaltende
(PM = Polarisation Maintaining) Anschlussdrähte und Verbindungskabel verwendet
werden. Eine PM-Faser ist teurer als eine Standardfaser und das
Anordnen von Sendern und Verbindungskabeln mit einer PM-Faser ist
schwieriger als mit einer Standardfaser.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines optischen Isolators 102,
der geeignet für
ein gemeinschaftliches Häusen
in einem Gehäuse
mit einem Laser ist. Der gezeigte Isolator ist eine Entwicklung,
offenbart in der US-A-6
055 102, eines Typs, der zuerst beschrieben wurde in „Compact
Optical Isolator",
F. J. Sansalone, Applied Optics, Bd. 10, Nr. 10, S. 2.329–2.331,
Oktober 1971. Ein Granatmaterial wird als der Faraday-Rotator verwendet
und ein Seltenerdmagnet liefert das Magnetfeld. Der Isolator 102 weist
einen Magnet 200 auf, der eine quadratseitige Öffnung 202 aufweist,
in der ein Isolatorelement 204 angeordnet ist. Der Magnet 200 ist
im Allgemeinen U-förmig
im Querschnitt und weist zwei Befestigungsbereiche 206 auf,
die innerhalb derselben Ebene liegen, zum Befestigen des optischen
Isolators 102 auf einer Planaren Oberfläche. Das Isolatorelement 204 ist
ein Laminat, das einen Faraday-Rotator 208 sandwichartig
angeordnet zwischen einem „Eingangs"-Polarisator 210a und
einem „Ausgangs"-Polarisator 210b aufweist.
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3 ist
ein Diagramm eines variablen Flüssigkristall-Optikdämpfers 300.
Ein polarisierter, gebündelter
Lichtstrahl 302 fällt
von Links durch eine erste Glasplatte 304, eine dünne Schicht
aus Flüssigkristallmaterial 306 und
eine zweite Glasplatte 308 ein. Die Innenflächen der
Glasplatten 304, 308 sind mit einem transparenten,
leitfähigen
Material abgedeckt, wie z. B. Indiumzinnoxid, um Elektroden 312, 314 zu
bilden. Die Komponenten 304 bis 314 weisen eine
Flüssigkristallzelle 316 auf.
Schließlich
fällt das Licht
auf einen Polarisator 318. Wenn sich das Licht durch das
Flüssigkristallmaterial 306 ausbreitet, dreht
sich seine Polarisationsebene, und der Drehungswinkel hängt von
dem RMS-Wert des
Potentials zwischen den Elektroden ab, und somit variiert der Bruchteil,
der durch den Polarisator 318 übertragen wird, ansprechend
auf den RMS-Wert des Potentials zwischen den Elektroden, das durch
eine Steuerung (nicht gezeigt) gesteuert wird. Es wird darauf hingewiesen, dass,
um die maximale Dämpfung zu
erreichen, es notwendig ist, dass die Polarisationsebene des gebündelten
Lichtstrahls 302 genau, im Allgemeinen orthogonal, zu der
Polarisationsebene des Polarisators 318 ausgerichtet ist.
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4 ist
ein Diagramm eines alternativen variablen Flüssigkristall-Optikdämpfers 300,
der zusätzlich
zu den Elementen, die in 3 gezeigt sind, einen zweiten
Polarisator 322 aufweist, der vor der ersten Glasplatte 304 angeordnet
ist, um den Polarisationszustand des Lichts einzurichten, das auf
die Flüssigkristallzelle 316 einfällt, da
die Polarisatoren 318, 322 besser als Teil derselben
Anordnung ausgerichtet werden können
als die Polarisationsebene des gebündelten Lichtstrahls 302 mit
der Polarisationsebene des Polarisators 318 ausgerichtet
werden kann.
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5 ist
ein schematischer Querschnitt eines variablen Faraday-Rotator-Optikdämpfers bzw. Dämpfungsglieds 400 eines.
Ein polarisierter, gebündelter
Lichtstrahl 402 fällt
von links durch ein Faraday-Rotator-Material 406 und einen
Polarisator 408 ein. Das Faraday-Rotator-Material 406 und
der Polarisator 408 sind innerhalb eines Solenoids 410 angeordnet.
Wenn sich das Licht durch das Faraday-Rotator-Material 406 ausbreitet, dreht
sich seine Polarisationsebene und der Drehwinkel hängt von
dem Wert des Magnetfeldes ab, das durch den Strom erzeugt wird,
der in dem Solenoid 410 fließt, und so variiert der Bruchteil,
der durch den Polarisator übertragen
wird, ansprechend auf den Strom, der in dem Solenoid 410 fließt, was
durch eine Steuerung (nicht gezeigt) gesteuert wird.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die variablen optischen Dämpfer 300 und 400 im
Wesentlichen eine Polarisations-Dreheinrichtung
aufweisen (z. B. eine Flüssigkristallzelle 316 oder
das Faraday-Rotator-Material 406), gefolgt von einem Polarisator 318 oder 408.
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Eine
gewissermaßen ähnliche
Anordnung ist offenbart in der US-A-5 978 135. Darin ist eine Anordnung
im Wesentlichen ähnlich
zu einem optischen Isolator, d. h. mit einem Polarisator, der vor
einem magneto-optischen Element angeordnet ist, um den Polarisationszustand
des Lichts einzurichten, das auf das magneto-optische Element einfällt (siehe 4), offenbart,
wo eine geeignete Auswahl der Zusammensetzung des magneto-optischen
Elements zu einer thermisch variablen Drehung der Polarisationsebene
und somit einem variablen optischen Dämpfer führen kann.
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Die
europäische
Patentanmeldung Nr. 03010459.0 (Veröffentlichungsnummer
EP1361473A , relevant
unter Artikel 54(3) EPC) offenbart einen integrierten magneto-optischen
Modulator mit einem optischen Isolator, der eine Optikisolatoreinheit,
eine Magnetooptikmodulatoreinheit und eine Impedanz-Einstelleinrichtung
aufweist. Hier sind die Optikisolatoreinheit und die Magnetooptikmodulatoreinheit
in einem einzelnen Gehäuse
enthalten.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Funktionen einer
variablen Dämpfung
und Isolation für
ein optoelektronisches Modul auf eine Weise zu liefern, die die
Stückteileanzahl
reduziert hat und kompakter und günstiger ist als der Stand der Technik.
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Ein
Modul, das einen variablen optischen Dämpfer und einen optischen Isolator
aufweist, ist bekannt aus der
GB 2 345 761 A , auf der der Oberbegriff der
unabhängigen
Ansprüche
basiert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird dieses Ziel dank einer Anordnung erreicht, die die
Merkmale aufweist, die in den nachfolgenden Ansprüchen ausgeführt sind.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf Komponenten für eine solche
Anordnung sowie auf ein Verfahren zum Anordnen einer solchen Anordnung.
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Die
Erfindung schafft einen integrierten, variablen optischen Dämpfer (VOA)
und Isolator, der folgende Vorteile aufweist: kompakte Größe, da nur
ein hermetisches Gehäuse
erforderlich ist und keine Anschlussdrähte zum Verbinden vorliegen;
eine einfache Verwendung, da keine Anforderung vorliegt, Anschlussdrähte zu verbinden;
und reduzierte Kosten, da nur ein hermetisches Gehäuse erforderlich
ist, und keine Anforderung, Anschlussdrähte zu verbinden.
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Es
bestehen zusätzlich
Vorteile zum weiteren Reduzieren von Größe und Kosten, weil, da der VOA
und der Isolator integriert sind, keine Ungewissheit bei dem Polarisationszustand
vorliegt und somit der VOA vom kostengünstigeren und kompakteren polarisationsabhängige Typ
sein kann. Ferner weisen Isolatoren und einige VOAs Polarisatoren
an ihren Eingängen
und Ausgängen
auf, und durch Integrieren des VOA und des Isolators kann ein Polarisator
beseitigt werden, wodurch Größe und Kosten
weiter reduziert werden. Die Erfindung wird nun ausschließlich Beispielhaft
Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren der Zeichnungen beschrieben,
in denen:
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1 bis 5 die
sich auf den Stand der Technik beziehen, vor angehend beschrieben
wurden,
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6 und 7 Querschnittansichten
von zwei Ausführungsbeispie
len einer Anordnung gemäß der Erfindung
sind, und
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8 schematisch
ein Verfahren zum Anordnen einer Anordnung gemäß der Erfindung beginnend bei
Komponenten derselben zeigt.
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6 zeigt
eine variablen optischen Dämpfer 500,
der in demselben polarisierten, gebündelten Lichtstrahl 502 platziert
ist wie ein Isolator 102, wobei der VOA 500 und
der Isolator 102 eine integrierte Anordnung aufweisen,
bezeichnet durch 600.
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Der
VOA weist im Wesentlichen ein Polarisationsdrehmedium 504 und
eine Polarisator 506 auf. Das Polarisationsdrehmedium kann
z. B. eine Flüssigkristallzelle 316 mit
zugeordneten Elektroden 312, 314 oder ein Faraday-Rotator-Material 406 mit
einem zugeordneten Solenoid 410 sein, wobei solche Details
in 3 bis 5 gezeigt wurden.
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Der
Isolator 102 ist im Wesentlichen von der Art, die in 2 gezeigt
ist, und umfasst ein Laminat, das einen Faraday-Rotator 208 aufweist,
der sandwichartig zwischen einem Eingangspolarisator und einem Ausgangspolarisator
positioniert ist.
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Aus
diesem Grund werden durch 6 bis 8 Elemente
oder Teile, die identisch zu oder entsprechend zu Elementen oder
Teilen sind, die bereits in 2 bis 5 beschrieben
wurden, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, die bereits in
jenen vorangehenden Figuren erscheinen.
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Die
Anordnung der Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass der VOA 500 und
der Isolator 102 einen gemeinsamen Polarisator gemeinschaftlich verwenden
können,
der in der Tat durch den Polarisator dargestellt ist, bezeichnet
als 506. Derselbe ist zwischen dem Polarisations-Rotations-Medium oder -Material 504 des
variablen optischen Dämpfers
und des Rotators 208 des Polarisators positioniert, so dass
der Polarisator 506 auch die Rolle des Eingangspolarisators
des optischen Isolators spielt.
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7 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel
einer integrierten VOA- und Isolator-Anordnung 600 der
vorliegenden Erfindung, bei der der VOA 500 mit einem zusätzlichen
Polarisator 604 ergänzt
ist, um die maximale Dämpfung
zu verbessern. Bei einer solchen alternativen Anordnung ist das
Polarisations-Rotationsmedium 504 des variablen optischen Dämpfers 500 somit
sandwichartig zwischen dem zusätzlichen
Polarisator 604 und dem Polarisator 506 angeordnet, der
dem variablen optischen Dämpfer und
dem optischen Isolator gemeinsam ist.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass bei der Anordnung gemäß dem Stand
der Technik, gezeigt in 1, viele potentielle Reflexionsquellen
zwischen dem Isolator und dem VOA vorliegen, und somit, wenn die
Positionen des Isolators und des VOAs ausgetauscht werden würden, der
Laser anfälliger
für eine
Störung
sein würde.
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Bei
den Anordnungen aus 6 und 7 ist die
einzige zusätzliche
vorgeschaltete Komponente der VOA, der entworfen sein kann, um eine
Rückreflexion
zu minimieren, und so kann die Reihenfolge der Komponenten unter
Verwendung anderer Kriterien, z. B. geometrischer Art, bestimmt
werden.
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Während eine
integrierte Anordnung, wie sie in 6 oder 7 gezeigt
ist, am vorteilhaftesten ist, kann es sein, das eine solche Komponente
nicht geeignet mit einer Quelle verbunden sein kann, da die VOA-
und Isolator-Techniken vielleicht nicht beide für eine einzelne Komponentenfirma
verfügbar
sind.
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In
diesem Fall kann die Anordnung 600 in zwei Abschnitte 700, 702 geteilt
sein, wie in 8 gezeigt ist, wo die VOA-Funktion
und die Isolations-Funktion primär
durch einen ersten Abschnitt oder eine Komponente 700 bzw.
durch einen zweiten Abschnitt oder eine Komponente 702 ausgeführt werden.
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Die
Anordnungen, die in 6 und 7 gezeigt
sind, können
somit angeordnet werden durch:
- – Bereitstellen
der ersten Komponente 700, die das Polarisations-Rotationsmedium 504 des
VOA 500, den gemeinsamen Polarisator 506, der
in optischer Ausrichtung verbunden ist, und möglicherweise den Polarisator 604 umfasst,
- – Bereitstellen
der zweiten Komponente 702, die den optischen Rotator 208 des
Isolators 102 verbunden mit dem Ausgangspolarisator 210b umfasst,
und
- – Anordnen
der ersten 700 und der zweiten 702 Komponente
durch Verursachen, dass der gemeinsame Polarisator 506 zwischen
dem Polarisations-Rotationsmedium 504 und dem optischen Rotator 208 positioniert
ist.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die erste Komponente 700 den „gemeinsamen" Polarisator 506 aufweist (und
nicht die zweite Komponente 702 den Polarisator 506 aufweist),
da der Polarisator 506 gut mit dem Polarisator 604 ausgerichtet
sein kann, um die maximale Dämpfung
zu erreichen, während
die Ausrichtung zwischen der ersten Komponenten 700 und
der zweiten Komponente 702 weniger kritisch für die Werte
der Isolation sind, die typischerweise erforderlich sind.
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Die
zwei Faraday-Rotatoren, die in dem Isolator 102 und dem
VOA 500 umfasst sind, könnten beide
Granatmaterialien sein. Vorteilhafterweise können sie unterschiedliche Materialien
sein. Zum Beispiel könnte
das Isolatormaterial der „Verriegelungs"-Typ sein, bezeichnet
in der US-A-5 978 135, der nicht auf geringe externe Magnetfelder
anspricht, wohingegen das VOA-Material auf das variable Feld des
Solenoids ansprechen muss.
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Natürlich, ohne
Verbindlichkeit im Hinblick auf das zugrundeliegende Prinzip der
Erfindung, können
die Details und Ausführungsbeispiele
im Hinblick darauf variieren, was ausschließlich beispielhaft beschrieben
und gezeigt wurde, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen,
wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird.