DE69633550T2

DE69633550T2 - Optische Koppelvorrichtung und optischer Schalter zur Verwendung in dieser Koppelvorrichtung

Info

Publication number: DE69633550T2
Application number: DE69633550T
Authority: DE
Inventors: Johannes J.G.M. Van Der Tol; Mattijs O. Van Deventer
Original assignee: Koninklijke KPN NV
Current assignee: OL Security LLC
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2016-11-22
Also published as: US5761353A; EP0778487B1; EP0778487A1; DE69633550D1; NL1001841C2; ATE278975T1

Description

A. Technischer Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft das Feld der optischen Koppelvorrichtungen, beispielsweise zur Kopplung von optischen Verbindungen in optischen Netzwerken und von optischen Schaltern, die darin benutzt werden. Insbesondere betrifft sie einen integrierten optischen Schalter. Weiterhin bezieht sie sich insbesondere auf optische Koppelvorrichtungen, die einen solchen integrierten optischen Schalter einsetzen.
Die Druckschriften [1] und [2] beschreiben beispielsweise eine optische Koppelvorrichtung, die mit sechs Verbindungspunkten versehen ist, die von 1 bis 6 durchnummeriert sind, jeweils eine zum Verbinden einer optischen Verbindung, und die mit Schaltmitteln ausgestattet ist, um optische Durchverbindungen zwischen den sechs Verbindungspunkten zu implementieren. Die Schaltmittel der Koppelvorrichtung umfassen drei Schaltzustände,
– einen ersten Schaltzustand, in dem Durchverbindungen zwischen dem ersten und dem vierten Verbindungspunkt, zwischen dem zweiten und dem fünften Verbindungspunkt und zwischen dem dritten und sechsten Verbindungspunkt bestehen,
– einen zweiten Schaltzustand, in dem Durchverbindungen zwischen dem ersten und fünften Verbindungspunkt und zwischen dem dritten und sechsten Verbindungspunkt bestehen, und
– einen dritten Schaltzustand, in dem Durchverbindungen zwischen dem ersten und vierten Verbindungspunkt und zwischen dem zweiten und sechsten Verbindungspunkt bestehen.
Die bekannte Koppelvorrichtung wird als (eine Komponente von) ein(em) optisches(n) Schaltsystem in einem selbstheilenden optischen Netzwerk mit einer Ringstruktur eingesetzt, einem sogenannten "selbstheilenden Ring-"Netzwerk. Das in der Druckschrift [1] beschriebene Netzwerk, insbesondere das in Zusammenhang mit 2 und 3(a), (b) und (c) beschriebene Netzwerk (siehe auch die zugehörigen 4.20(a), (b) und (c) in der Druckschrift [2]), ist ein bidirektionales Netzwerk, welches zwei oder mehr Knoten umfasst, die miteinander in einer Ringstruktur verbunden sind. Die Ringstruktur umfasst für jede der zwei Signaltransportrichtungen zwei körperlich getrennte Ringe, einen Arbeitsring und einen Schutzring, die von zwei getrennten optischen Fasern ausgebildet sind. Zu übertragende Signale werden auf dem Arbeitsring für die gewünschte Signaltransportrichtung von einem Knoten aufgesetzt und werden von dem betreffenden Arbeitsring durch einen anderen Knoten abgenommen oder übernommen. Zum Zwecke des Aufsetzens der Signale auf den Ring und der Abnahme von diesem ist jeder Knoten mit einem Netzwerkelement versehen, welches als ein Hinzufüge/Abnahme-Multiplexer bekannt ist (ADM für Add/drop-Multiplexer). Jeder Knoten ist weiterhin mit dem besagten optischen Schaltsystem versehen. Falls ein Teil des Netzwerkes ausfallen sollte, beispielsweise im Falle eines Kabelbruches zwischen zwei aufeinanderfolgenden Knoten in der Ringstruktur, oder falls (ein ADM in) einem) Knoten ausfällt, werden die Signale mit der Hilfe des optischen Schaltsystems für jede Signaltransportrichtung nicht über den Arbeitsring, sondern über den Schutzring in die entgegengesetzte Richtung gerichtet, so dass es möglich ist, alle anderen, nicht defekten Knoten für die Übertragung über die Ringstruktur verfügbar zu halten. Dieses bekannte optische Schaltsystem umfasst für jede der zwei Signaltransportrichtungen eine optische Koppelvorrichtung des oben genannten Typs. Diese Koppelvorrichtung umfasst einen Schaltkreis (das besagte Schaltmittel) mit drei Schaltern, nämlich einen ersten und einen zweiten Schalter, die 1 × 2-Schalter (Schalter OP_B und OP_A in der 3) sind, und einen dritten Schalter, der ein 2 × 2-Schalter (Schalter OP_C) ist. Der dritte Schalter ist ein Kreuz/Stangen-Schalter mit zwei Eingangsanschlüssen (A und B) und zwei Ausgangsanschlüssen (AA und BB), wobei einer der Eingangsanschlüsse (A) mit dem anderen Anschluss (einem zweiten sekundären Anschluss (BB)) des ersten Schalters verbunden ist, und einer der Ausgangsanschlüsse (AA) mit dem anderen Anschluss (einem zweiten sekundären Anschluss B) des zweiten Schalters verbunden ist, wohingegen der andere Eingangsanschluss (B) und der andere Ausgangsanschluss (BB) jeweils mit dem zweiten und mit dem fünften Verbindungspunkt verbunden sind. Ein Ausgang und ein Eingang des ADM sind jeweils mit dem ersten und sechsten Verbindungspunkt verbunden. Das einlaufende und das auslaufende Ende des Arbeitsringes sind jeweils mit dem dritten und dem vierten Verbindungspunkt verbunden, wohingegen das einlaufende und das auslaufende Ende des Schutzringes jeweils mit dem zweiten und dem fünften Verbindungspunkt verbunden sind. Ein Nachteil dieser bekannten Koppelvorrichtung ist diejenige, dass ein Umschalten eines Signals, welches über den Arbeitsring getragen wird, auf ein Signal, welches über den Schutzring getragen wird, jeweils die getrennte Betätigung von drei Schaltern erfordert. Da drei getrennte betätigbare Schalter in acht möglichen Schaltzuständen resultieren, von denen nur drei benutzt werden, ist diese bekannte Koppelvorrichtung und die Betätigung der Schaltmittel unnötig kompliziert. Dies gilt noch mehr für eine integrierte Form der Koppelvorrichtung
B. Zusammenfassung der Erfindung
Gemäss einem ersten Aspekt ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein integriertes optisches Design eines neuen Typs eines optischen 2 × 2-Schalters zu liefern, der im Nachhinein als ein Halbkreuz/Stangen-Schalter bezeichnet werden wird. Der neue Typ des Schalters macht es möglich, die drei erforderlichen Schaltzustände der Koppelvorrichtung durch das Mittel einer Kombination von zweien solcher Schalter zu erreichen. Der Halbkreuzschalter hat zwei Hauptanschlüsse und zwei sekundäre Anschlüsse und hat zwei Schaltzustände, einen parallelen Status- oder Stangenzustand, in dem die zwei Hauptanschlüsse optisch mit zwei unterschiedlichen sekundären Anschlüssen durchverbunden sind, und einen halb gekreuzten Zustand, in dem nur die zwei Hauptanschlüsse miteinander durchverbunden sind und die zwei sekundären Anschlüsse in keiner Weise in einer Durchverbindung involviert sind.
Die Druckschrift [3] beschreibt einen digitalen optischen Schalter, der auf zwei asymmetrischen Y-Verzweigungen basiert, von denen eine schaltbar ist und die mit dem jeweils anderen über ihre Stämme verbunden sind. Der bekannte digitale optische Schalter ist ein 2 × 2-Schalter des gemeinsamen Kreuz/Stangen-Typs, der nicht eingesetzt werden kann, um die oben beschriebene optische Koppelvorrichtung mit nur zwei von diesen umzusetzen.
Um das Ziel der vorliegenden Erfindung gemäss dem ersten Aspekt zu erreichen, ist ein integrierter optischer Schalter gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eingesetzt worden, wobei für dessen Definition die Druckschrift [3] eingesetzt worden ist, und welcher gemäss der Erfindung das charakteristische Merkmal des Anspruchs 1 aufweist.
Gemäss einem zweiten Aspekt ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein integriertes optisches Design einer Kombination von zwei solcher Halbkreuz/Stangen-Schalter zu liefern. Zu diesem Zweck ist ein integrierter optischer Schalter gemäss Anspruch 1 mit dem charakteristischen Merkmal des Anspruchs 2 versehen.
Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der integrierten optischen Schalter sind in den Unteransprüchen 3 bis 6 zu den Ansprüchen 1 und 2 niedergelegt.
Gemäss einem dritten Aspekt ist es das Ziel der Erfindung, eine optische Koppelvorrichtung der Art zu liefern, wie sie in der Bezugnahme auf die Druckschriften [1]und [2] beschrieben worden ist. Zu diesem Zweck hat die Koppelvorrichtung gemäss der Erfindung das charakteristische Merkmal des Anspruchs 8.
Die Schaltmittel von solch einer optischen Koppelvorrichtung haben weiterhin einen vierten Schaltzustand, in dem in einer Anwendung, wie sie in der Druckschrift [1] beschrieben ist, ein ADM mit dem ersten und mit dem sechsten Verbindungspunkt verbunden ist, beispielsweise zu Testzwecken, und sie kann vollständig von einem Arbeitsring entkoppelt werden, der mit dem dritten und vierten Verbindungspunkt verbunden ist. Abhängig von der sequentiellen Abfolge, in der die zwei Halbkreuz/Stangen-Schalter in Bezug aufeinander in der Koppelvorrichtung positioniert sind, bestehen zwei Möglichkeiten
C. Druckschriften

1. T.–H Wu and W. Way "A novel passive protected SONET bidirectional self-healing ring architecture", MILCOM 91, Band 2, Seiten 10894.0900;
2. T.–H. Wu, "Fiber network service survivability" Artech House, Boston, 1992, insbesondere Abschnitt 4.4.1. "Passive protected bidirectional self-healing ring architecture (BSHR4//PPR)", Seiten 162–167
3. WO-88/07220-A; und
4. W. K. Burns and A. F. Milton, "Mode conversation in planar dielectric separating waveguides", IEEE J. Quant. Electron., Band QE-11, Nr. 1, Januar 1975, Seiten 32–39.

Alle Druckschriften gelten als in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung aufgenommen.
D. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun in grösserem Detail unter Bezugnahme auf eine Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen näher beschrieben, wobei auf eine Zeichnung Bezug genommen wird, die die folgenden Figuren beinhaltet. Es zeigen
1 zeigt in schematischer Weise einen Netzwerkknoten eines selbstheilenden ringförmigen optischen Netzwerkes mit einer bekannten optischen Koppelvorrichtung,
2 zeigt in a und b in funktionaler Weise einen optischen Schalter gemäss der Erfindung in zwei unterschiedlichen Schaltzuständen,
3 zeigt in den a bis d in schematischer Weise eine erste Version einer optischen Koppelvorrichtung gemäss der Erfindung in vier unterschiedlichen Schaltzuständen,
4 zeigt in a bis d in schematischer Weise eine zweite Version einer optischen Koppelvorrichtung gemäss der Erfindung in vier unterschiedlichen Schaltzuständen,
5 zeigt in schematischer Weise eine erste Version eines Wellenleitermusters eines optischen Schalters gemäss der Erfindung in einer Draufsicht,
6 zeigt in schematischer Weise eine zweite Version eines Wellenleitermusters eines optischen Schalters gemäss der Erfindung in einer Draufsicht,
7 zeigt in schematischer Weise eine Querschnittsansicht eines Wellenleitermusters aus der 5 entsprechend der Linie VII-VII,
8 zeigt in schematischer Weise eine Querschnittsansicht eines Wellenleitermusters aus der 6 entsprechend der Linie VIII-VIII,
9 zeigt in a und b in schematischer Weise zwei Versionen einer optischen Koppelvorrichtung gemäss der Erfindung, wobei die besagte Vorrichtung auf dem Wellenleitermuster aus der 5 basiert,
10 zeigt in schematischer Weise ein Wellenleitermuster einer asymmetrischen Y-Verzweigung,
11 zeigt in schematischer Weise ein Wellenleitermuster einer asymmetrischen X-Verzweigung,
12 zeigt in schematischer Weise eine dritte Version eines Wellenleitermusters eines optischen Schalters gemäss der Erfindung in einer Draufsicht,
13 zeigt in schematischer Weise eine dritte Version der optischen Koppelvorrichtung gemäss der Erfindung, basierend auf einem optischen Schalter gemäss der 12.
E. Beschreibung der beispielhaften Ausführungsbeispiele
Die Druckschriften [1] und [2] beschreiben eine optische Koppelvorrichtung, die als eine Komponente in einem Netzwerkknoten eines optischen Schaltsystems in einem selbstheilenden ringförmigen optischen Netzwerk eingesetzt wird. Die 1 zeigt in schematischer Weise einen Netzwerkknoten K, der in einem Arbeitsring w und in einem Schutzring p eines solchen Netzwerkes eingebunden ist. Der Netzwerkknoten umfasst einen Zufügungs/Fallenlassen-Multiplexer 11, der im folgenden kurz als ADM bezeichnet wird, und eine optische Koppelvorrichtung 10. Der ADM hat einen Eingang i und einen Ausgang u. Die Koppelvorrichtung 10 hat sechs Verbindungspunkte, die mit den Zahlen 1, 2, 3, 4, 5 und 6 versehen sind. Der Ausgang u und der Eingang i des ADM sind jeweils mit den Verbindungspunkten 1 und 6 der Koppelvorrichtung 10 verbunden. Die Enden w1 und w2 des Arbeitsringes w sind jeweils mit den Verbindungspunkten 3 und 4 verbunden, wohingegen die Enden p1 und p2 des Schutzringes p jeweils mit den Verbindungspunkten 2 und 5 verbunden sind. Die Koppelvorrichtung 10 umfasst einen optischen Schaltkreis, der aus zwei 1 × 2-Schaltern S1 und S2 und aus einem 2 × 2-Schalter S3 besteht. Die Koppelvorrichtung 10 hat die Schaltzustände:

– einen ersten Schaltzustand st1 (Signalrichtung in Übereinstimmung mit den Einfachpfeilen), in dem das Ende w1 des Arbeitsringes w über den Schalter S2 mit dem Eingang i des ADM durchverbunden ist, wobei der Ausgang u des ADM über den Schalter S1 mit dem Ende w2 des Arbeitsringes w verbunden ist, und in dem die Enden p1 und p2 des Schutzringes p direkt miteinander über den Schalter S3 durchverbunden sind;
– einen zweiten Schaltzustand st2 (Signalrichtung in Übereinstimmung mit den Doppelpfeilen), in dem das Ende w1 des Arbeitsringes w über einen Schalter 52 mit dem Eingang i des ADM durchverbunden ist, und der Ausgang u des ADM über den Schalter S1 und den Schalter S3 mit dem Ende p2 des Schutzringes p durchverbunden ist, und
– einen dritten Schaltzustand st3 (Signalrichtung in Übereinstimmung mit den Dreifachpfeilen), in dem das Ende p1 des Schutzringes p über den Schalter S3 und den Schalter S2 mit dem Eingang i des ADM durchverbunden ist, und der Ausgang u des ADM über den Schalter S1 mit dem Ende w2 des Arbeitsringes w durchverbunden ist.

Diese bekannte Koppelvorrichtung hat den Nachteil, dass es im Falle eines Signaltransports, der von dem Arbeitsring zu dem Schutzring überzuschalten ist, immer notwendig ist, dass zwei der drei Schalter in dem Schaltkreis getrennt zu betätigen und umzuschalten sind. Im Nachhinein wird ein neuer Typ von Schalter beschrieben. Zwei solcher Schalter können in solch einer Weise kombiniert werden, das eine Koppelvorrichtung erhalten wird, in der die gewünschten Umschaltungen nur das Betätigen eines einzigen Schalters erfordern, während das Betätigen von zwei Schaltern die Option beinhaltet, dass ein Schaltzustand erreicht wird, der für Testzwecke geeignet ist.
Der optische Schalter und die optischen Koppelvorrichtungen, die auf diesem optischen Schalter basieren, werden zuerst in einem mehr funktionellen Zusammenhang beschrieben. Dies wird von einer Beschreibung der Implementationen von einigen Materialsystemen gefolgt, die in der integrierten Optik üblich sind. Die 2 zeigt in den a und b einen optischen Schalter 20 in zwei unterschiedlichen Schaltzuständen ss1 beziehungsweise ss2. Der Schalter 20 ist mit vier optischen Verbindungspunkten 21, 22, 23 und 24 verbunden. Der Schalter 20 hat weiterhin einen ersten Hauptanschluss 25 und einen zweiten Hauptanschluss 26, die jeweils mit einem Verbindungspunkt 21 und 24 verbunden sind, und einen ersten sekundären Anschluss 27 und einen zweiten sekundären Anschluss 28 mit dem Verbindungspunkt in 22 und 23 verbunden sind. In dem ersten Schaltzustand ss1 sind der erste Hauptanschluss 25 und der zweite Hauptanschluss 26 optisch mit dem ersten sekundären Anschluss 27 und dem zweiten sekundären Anschluss 28 in solch einer Weise durchverbunden, dass eine optische Verbindung zwischen den Verbindungspunkten 21 und 23 und zwischen den Verbindungspunkten 22 und 24 besteht. In dem zweiten Schaltzustand ss2 sind nur der erste Hauptanschluss 25 und der zweite Hauptanschluss 26 optisch miteinander durchverbunden, wohingegen die zwei sekundären Anschlüsse 27 und 28 nicht in irgendeiner Durchverbindung involviert sind. Der Schaltzustand ss1 wird daher im folgenden als Stabzustand bezeichnet wird, wohingegen der Schaltzustand ss2 als halbgekreuzter Zustand des Schalters 20 bezeichnet werden wird.
Die 3 mit ihren a, b, c und d zeigt eine erste Version einer Koppelvorrichtung 30, die auf zwei Schaltern 31 und 32 basiert, die vom Typ her identisch sind zu der in der 2 gezeigten. Wie die bekannte Koppelvorrichtung 10 der 1 hat die Koppelvorrichtung sechs Verbindungspunkte, die entsprechend mit den Zahlen 1, ..., 6 durchnummeriert sind. Der Schalter 31 ist mit einem ersten Hauptanschluss 33, einem zweiten Hauptanschluss 34, einem ersten sekundären Anschluss 35 und einem zweiten sekundären Anschluss 36 versehen. Der Schalter 32 ist mit einem ersten Hauptanschluss 37, einem zweiten Hauptanschluss 38, einem ersten sekundären Anschluss 39 und einem zweiten sekundären Anschluss 40 versehen. Der zweite Hauptanschluss 34 des Schalters 31 ist in optischer Weise mit dem ersten Hauptanschluss 37 des Schalter 32 verbunden. Die a der 3 zeigt die Koppelvorrichtung in dem Schaltzustand st1, der angenommen wird, falls die Schalter 31 und 32 beide in dem Schaltzustand ss1 sind. Die b der 3 zeigt die Koppelvorrichtung in dem Schaltzustand st2, der angenommen wird, falls die Schalter 31 und 32 in den Schaltzuständen ss2 und ss1 sind. Die c der 3 zeigt die Koppelvorrichtung in dem Schaltzustand st3, der angenommen wird, falls die Schalter 31 und 32 in den Schaltzuständen ss1 beziehungsweise ss2 sind. Die d der 3 zeigt die Koppelvorrichtung in einem Schaltzustand st4, der angenommen wird, falls die Schalter 31 und 32 beide im Schaltzustand ss2 sind. Im Schaltzustand st4 wird ein ADM, der mit den Verbindungspunkten 1 und 6 verbunden ist, in vollständiger Weise sowohl vom Arbeitsring w als auch vom Schutzring p entkoppelt sein.
Die 4 mit den a, b, c und d zeigt in schematischer Weise in einer Art und Weise, die identisch zu der der 3 ist, eine zweite Version einer Koppelvorrichtung 30', die auf den zwei Schaltern 31 und 32 basiert, wobei die sequentielle Abfolge der Schalter 31 und 32 in Bezug auf den weg gewechselt worden ist, in dem sie miteinander verbunden sind. Dies ist durch die optische Verkoppelung des ersten sekundären Anschlusses 39 des Schalters 32 mit dem zweiten sekundären Anschluss 36 des Schalters 31 erreicht worden.
Die a der 4 zeigt die Koppelvorrichtung 30' in dem Schaltzustand st1, der angenommen wird, falls die Schalter 31 und 32 beide im Schaltzustand ss1 sind. Die b der 4 zeigt die Koppelvorrichtung 30' in dem Schaltzustand st2, der angenommen wird, falls die Schalter 31 und 32 in den Schaltzuständen ss2 und ss1 sind. Die c der 4 zeigt die Koppelvorrichtung in dem Schaltzustand st3, die Angenommen wird, falls die Schalter 31 und 32 in den Schaltzuständen ss1 beziehungsweise ss2 sind.
Die d der 4 zeigt die Koppelvorrichtung in einem Schaltzustand st4', der angenommen wird, falls die Schalter 31 und 32 beide im Schaltzustand ss2 sind. In diesem Schaltzustand st4' wird ein ADM, der mit den Verbindungspunkten 1 und 6 verbunden ist, in vollständiger Weise von dem Arbeitsring w abgekoppelt und in dem Schutzring p eingebunden sein. Sowohl der Schaltzustand st4 der Koppelvorrichtung 30 als auch der Schaltzustand st4' der Koppelvorrichtung 30' können für Testzwecke verwendet werden. Abhängig davon, welche Testsituation in einem Arbeitsystem erforderlich ist, können die erste oder die zweite Version der Koppelvorrichtung in einem Netzwerkknoten eingesetzt werden.
Die Druckschrift [4] beschreibt dass das Verhalten eines Wellenleiters, der sich in der Art und Weise eines Y verzweigt, im Nachhinein als Y-Verzweigung bezeichnet, mit Hilfe einer Variablen ausgedrückt werden kann, die als "Modenwandelfaktor" (kurz MCF) bezeichnet wird: MCF: = Δβ/(θΓ), wobei Δβ der Unterschied in der Ausbreitungskonstante in den zwei Ästen der Y-Verzweigung, θ der Winkel zwischen den zwei Ästen und T der seitliche Kontrast ist, das heisst die Dämpfungskonstante des abklingenden elektromagnetischen Feldes, welches ein optisches Signal in der Verzweigungsregion begleitet. Je grösser der absolute Wert dieses Faktors ist, das heisst, je grösser die Asymmetrie ist, die zwischen den Ausbreitungskonstanten in den zwei Ästen der Y-Verzweigung besteht, desto effizienter wird die Y-Verzweigung als Modenteiler arbeiten. Solch eine Y-Verzweigung, die als Modenteiler arbeitet, wird im Nachhinein als asymmetrische Y-Verzweigung bezeichnet werden. Um eine Modenteilung von mindestens 20 dB zu erreichen (weniger als 1% eines Modes nullter Ordnung, welcher in den Wellenleiter injiziert worden ist, endet in dem Arm mit der geringsten Ausbreitungskonstante), hat der Faktor grösser als 1,5 zu sein.
Im Nachhinein wird ein optischer Schalter beschrieben, der auf zwei asymmetrischen Y-Verzweigungen basiert, die miteinander über eine der Äste gekoppelt sind, und wobei das Schaltprinzip mit der Hilfe der a und b der 2 beschrieben ist.
Die 5 zeigt in schematischer Weise in einer Draufsicht eine erste Version eines solchen Schalters. Auf einem Substrat 50 ist ein Wellenleitermuster aufgetragen, welches zwei kanalförmige Wellenleiter 51 und 52 umfasst, die im Nachhinein als Hauptkanäle bezeichnet werden; ausserhalb von dem Wechselwirkungsbereich des jeweils anderen. Die Hauptkanäle 51 und 52 haben Y-förmige Verzweigungen 53 und 54, die jeweils miteinander verbunden sind. In einem Verzweigungspunkt 56 der Verzweigung 53 zweigt ein kanalförmiger Wellenleiter 55, der im folgenden als Seitenkanal bezeichnet wird, von dem Hauptkanal 51 in einem spitzen Winkel θ ab und in einem Verzweigungspunkt 57 der Verzweigung 54 kommt er zum Hauptkanal 52 hinzu, ebenfalls in einem spitzen Winkel θ. Die Y-förmigen Verzweigungen 53 und 54 bilden asymmetrische Y-Verzweigungen. Die Hauptkanäle verlaufen in vorteilhafter Weise aber nicht in notwendiger Weise parallel zueinander. Die Hauptkanäle 51 und 52 und der Seitenkanal 55 sind Einzelmoden-Wellenleiter. Die Ausbreitungskonstanten in den Hauptkanälen sind im wesentlichen gleich, aber sie unterscheiden sich von der Ausbreitungskonstante im Seitenkanal. Auf oder nahe zum Seitenkanal 55 sind Schaltmittel 58 zur Veränderung der Ausbreitungskonstante des Seitenkanals 55 angeordnet. Eine Variation in dieser Art und Weise bedeutet, dass wechselnd zwei Zustände eingenommen werden können: ein erster Zustand sp1, in dem die Ausbreitungskonstante in dem Seitenkanal 55 kleiner ist als die Ausbreitungskonstanten in den Hauptkanälen 51 und 52; und ein zweiter Zustand sp2, in dem die Ausbreitungskonstante in dem Seitenkanal 55 grösser ist als die Ausbreitungskonstanten in den Hauptkanälen 51 und 52. Der Schalter arbeitet wie folgt ein optisches Signal I₁, welches an dem einen Ende 51.1 des Hauptkanals 51 eintritt, breitet sich als geführter Mode nullter Ordnung in der Richtung der Verzweigung 53 aus. In der Verzweigung 53 wählt das optische Signal den Kanal mit der höchsten Ausbreitungskonstante. In dem ersten Zustand sp1 ist die Ausbreitungskonstante in dem Hauptkanal 51 grösser als die Ausbreitungskonstante in dem Seitenkanal 55 und das optische Signal breitet sich weiterhin in einem Ende 51.2 des Hauptkanals 51 aus. Ein optisches Signal I₂, welches an dem einen Ende 52.1 des Hauptkanals 52 während des ersten Zustandes sp1 eintritt, breitet sich als geführter Mode nullter Ordnung durch den Hauptkanal 52 in Richtung eines zweiten Endes 52.2 aus und in dieser Art und Weise geht es durch die Verzweigung 54 unverändert hindurch. In dem zweiten Zustand sp2 ist die Ausbreitungskonstante in dem Seitenkanal 55 grösser als die Ausbreitungskonstante in dem Hauptkanal 51 und das optische Signal I₁ breitet sich über den Seitenkanal 53 in Richtung der Verzweigung 54 aus und verläuft unverändert über den Verzweigungspunkt 57 der Verzweigung 54 zu dem Ende 52.2 des Hauptkanals 52. Da in dem Zustand sp2 in der Verzweigung 54 die Ausbreitungskonstante grösser ist als in dem Seitenkanal 55, wird das optische Signal I₂ in der Verzweigung 54 nahe zum Verzweigungspunkt 57 in ein geführtes Modensignal erster Ordnung gewandelt. Da der Hauptkanal 52 ein Einzel-Mode-Kanal ist, wird dieses geführte Modensignal erster Ordnung dennoch den Verzweigungspunkt 57 überwinden und von dem Hauptkanal 52 wegstrahlen und nicht das zweite Ende 52.2 des Hauptkanals 52 erreichen.
Die Zustände sp1 und sp2 können in gleicher Weise mit der Hilfe von gekoppelten Schaltmitteln 58.1 und 58.2 implementiert werden, die in lokaler Weise die Ausbreitungskonstanten gleichzeitig in den Hauptkanälen 51 und 52 in einem Abschnitt 51.3 des Hauptkanals 51 stromabwärts des Verzweigungspunktes 56 in der Verzweigung 53 beziehungsweise die in einem Abschnitt 52.3 des Hauptkanals 52 stromaufwärts des Verzweigungspunktes 57 in der Verzweigung 54 modulieren. Dies ist in der 6 dargestellt.
Wie die Schaltmittel ausgewählt werden, hängt vom Materialsystem ab, in dem das Wellenleitermuster des Schalters implementiert ist.
Damit ist es möglich, eine Modulation des Brechungsindex zu nutzen und damit der Ausbreitungskonstante über elektrooptische, thermo-optische und andere Effekte zu bewirken. Die Grösse und das Zeichen jeglicher Änderung der Ausbreitungskonstanten, die durch das Schaltmittel induziert wird, muss dergestalt sein, dass der MCF in den zwei Zuständen sp1 und sp2 ungefähr den gleichen absoluten Wert aufweist, aber von umgekehrtem Vorzeichen ist. Der absolute Wert des Wechsels muss daher ungefähr 2Δβ sein. Nur in diesem Falle werden die zwei Verzweigungen in beiden Zuständen als asymmetrische Y-Verzweigungen mit einem identischen Teilungsverhältnis arbeiten. Zusätzlich wird für ein gegebenes Materialsystem und Schaltmittel, die daraufhin zugeschnitten sind, die Position der Schaltmittel und die Ausbreitungskonstanten in den Hauptkanälen und dem Seitenkanal vorzugsweise in solch einer Weise ausgewählt, dass im Falle, dass die Schaltmittel nicht mit Energie versehen sind, der optische Schalter den Zustand sp1 annehmen wird. Dies bedeutet, dass in der Version der 5 im passiven Zustand der effektive Brechungsindex des Seitenkanals 55 kleiner ist als die effektiven Brechungsindizes von mindestens den Abschnitten 51.3 und 52.3 der Hauptkanäle und dass das Schaltmittel eine Erhöhung des Brechungsindexes in dem Seitenkanal 55 zu induzieren hat. In der Version der 6 ist das, was die Schaltmittel zu induzieren haben, eine Verminderung des Brechungsindexes.
In einem auf Halbleitermaterial basierenden Materialsystem wie Indiumphosphid (InP) sind beide Optionen möglich. Der elektrooptische Effekt kann eingesetzt werden, um eine Erhöhung des Brechungsindexes zu erreichen, wohingegen eine Injektion von Ladungsträgern eine Verminderung des Brechungsindexes bewirkt. Das Einsetzen eines solchen Materialsystems macht es möglich, die gesamte Wellenleiterstruktur des Schalters über das Mittel von einem identischen Typ eines Wellenleiters des Stufentyps zu implementieren.
Die 7 zeigt in schematischer Weise eine Querschnittsansicht des Schalters aus der 5 entsprechend der Linie VII-VII, welcher auf Indiumphosphid basiert, und in dem der elektro-optische Effekt eingesetzt wird. Zwischen einem Substrat 71 und einer Oberschicht 72, die beide aus InP bestehen, besteht eine lichtführende Schicht 73, die aus InGaAsP besteht und eine Dicke t hat. Die Oberschicht 72 hat stufenförmige Erhebungen 72.1, 72.2 und 72.3, um jeweils die Hauptkanäle 51 und 52 sowie den Seitenkanal 55 zu definieren. Die stufenförmigen Erhöhungen 72.1 und 72.2 haben eine Breite der stufenförmigen Erhöhung w₁ und die 72.3 hat eine Breite w₂ < w₁. Eine erste Elektrode 74 ist oberhalb der stufenförmigen Erhebung 72.3 angeordnet, welche den Seitenkanal 55 definiert. Eine zweite Elektrode 75 ist (beispielsweise als Blattelektrode) auf der Unterseite des Substrats 71 angeordnet, unterhalb der stufenförmigen Erhöhung 72.3. Eine variable Spannungsquelle kann über die Anschlüsse 76 und 77 an den Elektroden 74 und 75 befestigt werden, um eine Spannung V zur variablen Erzeugung eines elektrischen Feldes zwischen den Elektroden zu liefern, was zu einer variablen Erhöhung des Brechungsindexes in dem Seitenkanal 55 führt, der die stufenförmige Erhöhung 72.3 definiert. Die Elektrode 74 muss sich nicht über die gesamte Länge des Seitenkanals 55 hinweg erstrecken. Es kann zwei elektrisch verbundene Abschnitte geben, die sich von den Verzweigungspunkten 56 und 57 ausgehend erstrecken.
In einer zur 7 ähnlichen Art und Weise zeigt die 8 eine Querschnittsansicht des Schalters nach der 6 entsprechend und entlang der Linie VIII-VIII, basierend auf Indiumphosphid, bei dem das Mittel der Ladungsträgerinjektion eingesetzt wird. Nun umfasst die erste Elektrode 74 zwei elektrisch getrennte Abschnitte 74.1 zu 74.2. Eine variable Stromquelle I kann über die Anschlüsse 76 und 77 mit den Elektroden 74 und 75 verbunden werden, um einen Strom zu liefern, über den die Ladungsträgerinjektion in der Oberschicht 72 am Orte der stufenförmigen Erhebungen 72.1 und 72.2 erreicht werden kann, was zu einer Verminderung des Brechungsindexes in den Abschnitten 51.3 und 52.3, die durch die stufenförmigen Erhebungen definiert worden sind, des Hauptkanals 51 und 52 des Hauptkanals 51 und 52 führt.
Eine Implementation des Schalters gemäss der 7 hat den Vorteil, das die erste Elektrode aus nur einem Teil hergestellt werden kann. Die Implementation entsprechend der 8 hat den Vorteil, das ein Wechsel im Brechungsindex aufgrund der Ladungsträgerinjektion sehr viel grösser ist als durch den elektro-optischen Effekt. Im Ergebnis kann der Winkel θ sehr viel grösser gewählt werden, relativ gesehen, und die Länge des Schalter kann damit erheblich kürzer ausgeführt werden.
Um die Koppelvorrichtungen zu implementieren, die funktional unter Bezugnahme auf die a bis d der 3 und den a bis d der 4 beschrieben worden sind, sind die Wellenleitermuster der zwei Schalter Sw (1) und w (2) in Übereinstimmung mit den 5 oder 6 miteinander in solch einer Weise gekoppelt, dass die Hauptkanäle von einem Schalter fluchtend mit dem anderen Schalter ausgerichtet sind. Es bestehen zwei hier dargestellte Optionen in den a und b der 9. Eine Trennlinie Z1 (gestrichelte Linie) unterscheidet die Wellenleitermuster des Schalter Sw (1) von denen des Schalters Sw (2). Komponenten der Wellenleitermuster haben die selben Bezugszeichen wie in der 5, versehen mit einem Hinweis (1) oder (2), welcher auf die Schalter Sw (1) beziehungsweise Sw (2) hinweisst. Die Enden der Hauptkanäle sind in Übereinstimmung mit den sechs Verbindungspunkten 1, ..., 6 der Koppelvorrichtung bezeichnet. Eine erste Option ist diejenige, dass das Ende 51.1 des ersten Hauptkanals 51 des Schalters Sw (2) direkt mit dem Ende 52.2 des zweiten Hauptkanals 52 des Schalters Sw (1) verbunden ist. Diese Option, die in der a der 9 dargestellt ist, implementiert die Koppelvorrichtung der 3. Die zweite Option ist die, dass das Ende 52.1 des zweiten Hauptkanals 51 des Schalters Sw (1) direkt mit dem Ende 51.2 des ersten Hauptkanals 51 des zweiten Schalters Sw (2) verbunden ist. Diese in der b der 9 dargestellte Option implementiert die Koppelvorrichtung der 4.
Für den optischen Schalter ist eine zweite Version des Wellenleitermusters möglich, in der die Schaltmittel in dem Seitenkanal eingesetzt werden können, was eine Verminderung des Brechungsindexes bedingt. Diese zweite Version basiert auf einigen Leitungscharakteristika, die für eine asymmetrische Y-Verzweigung mit einem bimodalen Stamm spezifisch sind.
Die 10 zeigt in schematischer Weise ein Wellenleitermuster von solch einer asymmetrischen Y-Verzweigung. Diese Y-Verzweigung hat einen bimodalen Stamm 101, einen schmalen monomodalen Ast 102 und einen breiten monomodalen Ast 103, einen Verzweigungspunkt 104 und einen Verzweigungswinkel θ. Es ist festzuhalten, dass die Adjektive "schmal" und "breit" symbolisch für geringere und höhere Ausbreitungskonstanten der Äste eingesetzt werden. Solch eine Y-Verzweigung arbeitet wie folgt. Ein optisches Signal L1, welches sich in dem schmalen Ast 102 in Übereinstimmung mit einem geführten Mode nullter Ordnung in der Richtung des Verzweigungspunktes 104 ausbreitet, breitet sich in dem bimodalen Stamm 101 in Übereinstimmung mit einem geführten Mode erster Ordnung aus. Entgegengesetzt wird sich ein optisches Signal L2, welches sich in dem bimodalen Ast 101 ausbreitet, in Übereinstimmung mit einem geführten Mode erster Ordnung in Richtung des Verzweigungspunktes 104 in Übereinstimmung mit einem geführten Mode nullter Ordnung in dem schmalen Ast 102 ausbreiten, wohingegen ein optisches Signal L3, welches sich in dem bimodalen Ast 101 in Übereinstimmung mit einem Mode nullter Ordnung ausbreitet, andererseits weiter in dem breiten Ast 103 ausbreiten. Für die Signale L1 und L2 wirkt eine solche Y-Verzweigung daher als Modenwandler, wohingegen die Y-Verzweigung als ein Modenteiler für die Signale L2 und L3 arbeitet.
Falls zwei solche asymmetrischen Y-Verzweigungen "Rücken an Rücken" über ihre bimodalen Stämme verbunden sind, wird eine doppel-asymmetrische X-Verzweigung erhalten. Das Wellenleitermuster einer solchen X-Verzweigung, welches schematisch in der 11 dargestellt ist, besteht aus zwei wellenleitenden Kanälen, die einander kreuzen, dass heisst ein erster Kanal wird von zwei schmalen Ästen 111 und 112 gebildet, die miteinander über einen bimodalen Stamm 113 gekoppelt sind, und ein zweiter Kanal wird von zwei breiten Ästen 114 und 115 gebildet, die in gleicher Weise über einen bimodalen Stamm 113 gekoppelt sind. Ein optisches Signal L4, welches in den einen schmalen Ast 111 injiziert wird, wird sich weiter über den bimodalen Stamm hinaus über den anderen schmalen Ast 112 ausbreiten. Falls jedoch die Ausbreitungskonstante in dem breiten Ast 115 (künstlich) unterhalb der Ausbreitungskonstante des schmalen Astes 112 gemindert wird, wird sich das Signal weiter über den breiten Ast 115 ausbreiten. Es ist in diesem Zusammenhang festzustellen, dass derselbe Effekt erreicht werden kann durch eine entsprechende Erhöhung der Ausbreitungskonstante in dem schmalen Ast 112. Solch eine X-Verzweigung wird als Y-förmige Verzweigung in dem Wellenleitermuster der 5 anstelle der Verzweigungen 53 und 54 eingesetzt. Einer der breiten Äste, in diesem Falle der Ast 114, wird nicht eingesetzt. Solch ein nicht eingesetzter Ast wird auch als Blindast bezeichnet. 12 zeigt die zweite Version eines Wellenleitermusters für diesen Schalter. Dieses Wellenleitermuster umfasst einen ersten Hauptkanal 121 mit monomodalen Enden 121.1 und 121.2 und ein bimodales Zwischenstück 121.3 und einen zweiten Hauptkanal 122 mit monomodalen Enden 122.1 und 122.2 und ein bimodales Zwischenstück 122.3. Die Hauptkanäle 121 und 122 sind von den bimodalen Zwischenstücken 121.3 und 122.3 ausgehend über einen Seitenkanal 123 gekoppelt, die einen spitzen Winkel Φ mit jedem der beiden Hauptkanäle bildet. Auf oder nahe zu dem Seitenkanal 123 sind die Schaltmittel 124 zur Verminderung der Ausbreitungskonstanten in dem Seitenkanal angeordnet. Die Hauptkanäle 121 und 122 haben Blindseiten-Äste 121.4 beziehungsweise 122.4. Verglichen mit der ersten Version, die aus zwei gekoppelten Y-förmigen Verzweigungen mit einem monomodalem Stamm bestehen, besteht diese zweite Version aus vier Y-förmigen Verzweigungen mit einem bimodalen Stamm. Eine erste Y-förmige Verzweigung 125 wird durch das monomodale Ende 121.1 ausgebildet; das bimodale Zwischenstück 121.3 und der Blindseitenast 121.4. Eine zweite Y-förmige Verzweigung 126 wird von dem bimodalen Zwischenstück 121.3, dem monomodalen Ende 121.2 und dem Seitenkanal 123 gebildet; ein dritter Y-förmiger Ast wird von dem monomodalen Ende 122.1, dem bimodalen Zwischenstück 122.3 und dem Seitenkanal 123 gebildet; und eine vierte Y-förmige Verzweigung wird schliesslich durch das bimodale Zwischenstück 122.3, das monomodale Ende 122.2 und den Blindseitenast 122.4 gebildet. Diese zweite Version hat in präziser Weise dieselbe Schaltfunktion wie die erste Version. Zusätzlich hat sie eine spezielle Eigenschaft, falls sich der Schalter in einem Zustand befindet, in dem die Ausbreitungskonstante in dem Seitenkanal 123 abgesenkt worden ist. In diesem Fall wird sich ein Signal I₃, welches in das Ende 121.1 des Hauptkanals 121 injiziert worden ist, über die Zwischenstücke 121.3 und 122.3 und den Seitenkanal 123, der zwischen ihnen liegt, ausbreiten und über das Ende 122.2 des Hauptkanals 122 austreten. Ein Signal I4, welches gleichzeitig in das Ende 122.1 des zweiten Hauptkanals 122 injiziert worden ist, breitet sich dann über die Zwischenstücke 122.3 und den Blindast 122.4 aus, von dem es dann dem einen Ende 129 ausgestrahlt werden wird. Um einen nachteiligen Effekt auf die ausgesandten Signale zu verhindern, ist solch ein Blindast vorzugsweise ausgezogen, beispielsweise zu einer Kante des Chips, auf dem das Schaltmuster implementiert worden ist.
Als Ergebnis der zwei Wellenleitermuster, die in Übereinstimmung mit der zweiten Version in einer Weise ähnlich zu der, die in der ersten Version in den a bis b der 9 dargestellt sind, zusammengekoppelt sind, werden Koppelvorrichtungen wiederum erhalten, die die Schaltfunktionen in Übereinstimmung mit den a bis d der 3 und den a bis d der 4 aufweisen.
In Bezug auf die Koppelvorrichtung, die der der a der 9 entspricht, ist eine weitere Version möglich, die in der Länge jedoch um ein Drittel kürzer ist.
Diese Version ist in der 13 dargestellt. Eine Trennlinie in Z2 (gestrichelte Linie) unterscheidet die Wellenleitermuster eines Schalters Sw (3) und eines Schalters Sw (4). Komponenten der Wellenleitermuster haben dieselben Bezugszeichen wie in der 12 und sind mit dem Zusatz (3) oder (4) versehen, was sich auf den betreffenden Schalter Sw (3) beziehungsweise Sw (4) bezieht. Die Enden der Hauptkanäle werden in Übereinstimmung mit den sechs Verbindungspunkten als 1, ..., 6 der Koppelvorrichtungen bezeichnet. Die Schaltmuster der Schalter Sw (3) und Sw (4) sind nun nicht über ein Ende eines Hauptkanals von jedem Schalter verbunden. In dieser Version sind die Muster in solch einer Weise miteinander verbunden, dass das bimodale Zwischenstück 122.3 (3) des Hauptkanals 122 (3) des Schalters Sw (3) direkt mit dem bimodalen Zwischenstück 121.3 (4) des Hauptkanals 121 (4) des Schalters Sw (4) zusammenläuft. Solch eine Koppelung ist im Hinblick auf die Tatsache möglich, dass die zweite Verzweigung 126 (4) des Schalters Sw (4) die Funktion annimmt, welche eine vierte Verzweigung 128 (3) für den dritten Schalter Sw (3) haben würde, wohingegen die dritte Verzweigung 127 (3) des Schalters Sw (3) die Funktion annimmt, die eine erste Verzweigung 125 (4) für den Schalter Sw (4) haben würde. Solch eine vierte Verzweigung für den Schalter Sw (3) und solch eine erste Verzweigung für den Schalter Sw (4) sind daher überflüssig und diese Version für die Koppelvorrichtung ist daher wesentlich kürzer als zwei mal die Länge des eingesetzten Schalters und hat zwei Blindäste weniger. Diese weitere Version hat zudem die spezielle Eigenschaft, dass, falls das Schaltmittel in beiden Seitenkanälen 123 (3) und 123 (4) mit Energie versehen ist und daher ein optisches Signal, das an dem Verbindungspunkt 1 injiziert worden ist, zum Verbindungspunkt 6 geleitet wird, ein Signal, welches zur selben Zeit am Verbindungspunkt 2 injiziert worden ist, zu dem Verbindungspunkt 5 geführt wird. Dies bedeutet, dass in diesem Zustand die optische Verbindung zwischen den Verbindungspunkten 2 und 5 intakt bleibt, im Gegensatz zu der Koppelvorrichtung in Übereinstimmung mit der a der 9.
Unter Bezugnahme auf die 7 und 8 sind zwei Implementationen der optischen halbgekreuzten/stangenförmigen Schalter auf Indiumphosphid-Basis bereits beschrieben. Ein anderes geeignetes Material ist Lithiumniobat in Bezug auf die grossen elektro-optischen Effekte, die gute Qualität der damit gebildeten Wellenleiter und die geringen Kopplungsverluste mit Glasfasern. Im Hinblick auf eine geeignete Wahl der Kristallorientierung eines Substrates aus Lithiumniobat, der Richtung der Wellenleiter auf diesem und der Polarität eines elektrischen Feldes, welches anzuwenden ist, um den Brechungsindex zu ändern, ist eine Erhöhung im Brechungsindex für beide Polarisationen gleichzeitig möglich. Solch ein Schalter in Übereinstimmung mit 5 und Koppelvorrichtungen in Übereinstimmung mit den a bis b der 9 können implementiert werden. Hier sind, wie im Falle des digitalen optischen Schalters, der in der Druckschrift [3] beschrieben worden ist, Schalter möglich, die Teilungswinkel von 1 bis 3 mrad (0.06–0.17 Grad), eine Schaltspannung von wenigen 10 Volt und eine Übersprecheigenschaft von besser als 20 dB aufweisen. Dies macht die Koppelvorrichtung ungefähr 2 Zentimeter lang. Andere attraktive Materialien zur Implementierung der Schalter und Koppelvorrichtungen sind polbare glasförmige organische Polymere. Wellenleiter sind bereits in dünnen Schichten eines solchen Materials implementiert worden. Im gepolten Zustand haben diese Materialien relativ grosse elektro-optische Eigenschaften. Weiterhin zeigen diese Materialien einen thermo-optischen Effekt, der sehr viel grösser ist als der elektro-optische Effekt. Eine Erhöhung der Temperatur wird von einer Verminderung des Brechungsindexes begleitet, so dass die in den 6 und 12 gezeigten Versionen bevorzugte Ausführungsformen der Schalter sind. Dieser grosse Effekt macht es möglich, die Schalter mit Teilungswinkeln in der Grössenordnung von einem Grad zu implementieren, so dass die Länge einige Millimeter kurz sein kann, während das Schalten nur einige wenige Milliwatt erfordert.

Claims

Integrierter optischer Schalter: – mit einem Eingangsabschnitt, der mit einem ersten optischen Eingangsleiter (51.1; 1) und einem zweiten optischen Eingangsleiter (52.1; 2) versehen ist, – mit einem Ausgangsabschnitt, der mit einem ersten optischen Ausgangsleiter (51.2; 4) und einem zweiten optischen Ausgangsleiter (52.2; 5) versehen ist, und – mit einem optischen Schaltabschnitt, der versehen ist – mit zwei asymmetrischen Y-Verzweigungen (53, 54; (51(1), 55(1)), (52(1), 55(1))), wobei jede mit einem optischen wellenleitenden Stamm und einem ersten und einem zweiten optischen wellenleitenden Ast versehen ist, wobei die ersten optischen wellenleitenden Äste der zwei asymmetrischen Y-Verzweigungen mit dem ersten Ausgangsleiter (51.2) bzw. mit dem zweiten Eingangsleiter (52.1) verbunden sind, und – mit Mitteln zur Veränderung eines Unterschiedes in der optischen Ausbreitungskonstante zwischen optischen Ausbreitungskonstanten in den ersten und zweiten wellenleitenden Ästen einer asymmetrischen Y-Verzweigung, dadurch gekennzeichnet, – dass die Stämme der zwei asymmetrischen Y-Verzweigungen mit dem ersten Eingangsleiter (51.1; 1) bzw. mit dem zweiten Ausgangsleiter (52.2; 5) gekoppelt sind, – dass die zweiten Äste (55; 55(1)) der zwei asymmetrischen Y-Verzweigungen miteinander verbunden sind, und – dass die verändernden Mittel (58; 58.1, 58.2; 58(1)) so positioniert sind, um einen Unterschied in der optischen Ausbreitungskonstante zwischen einer optischen Ausbreitungskonstante in den zweiten Ästen, die miteinander gekoppelt sind, und den optischen Ausbreitungskonstanten in den ersten Ästen der zwei asymmetrischen Y-Verzweigungen zu verändern.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass der Eingangsabschnitt weiterhin mit einem dritten optischen Eingangsleiter (3) versehen ist, – dass der Ausgangsabschnitt weiterhin mit einem dritten optischen Ausgangsleiter (6) versehen ist, – dass der Schaltabschnitt weiterhin umfasst: – eine dritte asymmetrische Y-Verzweigung (51(2), 55(2)), welche mit einem optischen wellenleitenden Stamm und einem ersten und einem zweiten (55(2)) optischen wellenleitenden Ast versehen ist, – eine vierte asymmetrische Y-Verzweigung (52(2), 55(2)), welche mit einem optischen wellenleitenden Stamm und einem ersten und einem zweiten (55(2)) optischen wellenleitenden Ast versehen ist, wobei der Stamm und der erste Ast der besagten vierten Y-Verzweigung jeweils mit dem dritten Ausgangsleiter bzw. mit dem dritten Eingangsleiter verbunden sind, und dass der zweite Ast mit dem zweiten Ast der dritten Y-Verzweigung gekoppelt ist, und – mit weiteren verändernden Mitteln (58(2)), die so positioniert sind, um einen Unterschied in der optischen Ausbreitungskonstante zwischen einer optischen Ausbreitungskonstante in den miteinander gekoppelten zweiten Ästen, der dritten und der vierten Y-Verzweigungen und den optischen Ausbreitungskonstanten in den ersten Ästen der dritten und vierten asymmetrischen Y-Verzweigungen zu verändern.
Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ast der dritten Y-Verzweigung mit dem ersten Ast der zweiten Y-Verzweigung zusammenfällt, dass die ersten Äste miteinander gekoppelt sind, auf der einen Seite über den Stamm der zweiten Y-Verzweigung mit dem zweiten Ausgangsleiter (5) und auf der anderen Seite über den Stamm der dritten Y-Verzweigung mit dem zweiten Eingangsleiter (2).
Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stamm der dritten Y-Verzweigung mit dem Stamm der zweiten Y-Verzweigung zusammenfällt, wobei die besagten Stämme miteinander gekoppelt sind, auf der einen Seite über den ersten Ast der dritten Y-Verzweigung mit dem zweiten Ausgangsleiter (5) und auf der anderen Seite über den ersten Ast der zweiten Y-Verzweigung mit dem zweiten Eingangsleiter (2).
Schalter nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsleiter und die Ausgangsleiter und die Y-Verzweigungen aus monomodalen Wellenleitern ausgebildet sind, wobei der zweite Ast (55; 55(1); 55(2)) von jeder Y-Verzweigung eine niedrige Ausbreitungskonstante als der erste Ast der selben Y-Verzweigung aufweist, wobei der besagte erste Ast dem zuletzt erwähnten zweiten Ast entspricht, und dass die besagten Mittel und die besagten weiteren Mittel so ausgestaltet sind, um eine variable Erhöhung in der Ausbreitungskonstanten in den zweiten Ästen der Y-Verzweigungen über die Ausbreitungskonstante in den ersten Ästen der Y-Verzweigung zu bewirken.
Schalter nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, – dass die Eingangsleiter (121.1, 122.1; 1, 2, 3), die Ausgangsleiter (121.2, 122.2; 4, 5, 6) und die ersten (121.2, 122.1; 121(3), 122(3), 121(4), 122(4)) und zweiten (123; 123(3), 123(4)) Äste der besagten Y-Verzweigungen aus monomodalen Wellenleitern ausgebildet sind, und die Stämme (121.3, 122.3; 122.3(3), 121.3(4)) der besagten Y-Verzweigungen aus bimodalen Wellenleitern bestehen, – dass der zweite Ast (123; 123(3), 123(4)) von jeder Y-Verzweigung eine grössere Ausbreitungskonstante als der erste Ast der selben Y-Verzweigung aufweist, wobei der besagte erste Ast dem zweiten Ast entspricht, – dass die besagten Mittel (124) und die besagten weiteren Mittel (124(3), 124(4)) so ausgestaltet sind, um eine variable Verminderung der Ausbreitungskonstanten in den zweiten Ästen der Y-Verzweigungen bis unterhalb der Ausbreitungskonstante in den ersten Ästen der Y-Verzweigungen zu bewirken, und – dass ein bimodaler Stamm (121.3; 122.3), der mit einem der monomodalen Eingangs- (121.1; 1) und Ausgangs- (122.2; 6) -Leiter gekoppelt ist, mit dem besagten einen der monomodalen Eingangs- und Ausgangs-Leiter über eine blinde asymmetrische Y-Verzweigung (125; 128; 125(3); 128(4)) gekoppelt ist, welche mit zwei Ästen versehen ist, von denen ein Ast den betreffenden Eingangsleiter (121.1; 1) oder Ausgangsleiter (122.2; 6) ausbildet.
Optische Koppelvorrichtung, die mit vier optischen Verbindungspunkten versehen ist, wobei jede für die Verbindung einer optischen Verbindung vorgesehen ist, und mit Mitteln zum Schalten zwischen zwei Schaltzuständen, wobei die zwei Schaltzustände umfassen – einen ersten Schaltzustand (ss1), in dem optische durchgehende Verbindungen zwischen einem ersten (21) und einem dritten (23) Verbindungspunkt und zwischen einem zweiten (22) und einem vierten (24) Verbindungspunkt bestehen, und – einen zweiten Schaltzustand (ss2), in dem eine optische Durchverbindung zwischen dem ersten (21) und dem vierten (24) Verbindungspunkt besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen optischen Schalter nach Anspruch 1 oder 6 umfasst, wobei die ersten und zweiten optischen Eingangsleiter (51.1, 52.1) jeweils die ersten und zweiten Verbindungspunkte liefern, und die ersten und zweiten optischen Ausgangsleiter (51.2, 52.2) jeweils die dritten und vierten Verbindungspunkte liefern.
Optische Koppelvorrichtung, die mit sechs Verbindungspunkten versehen ist, die mit den Zahlen von eins bis sechs durchnummeriert sind, jede zum Verbinden einer optischen Verbindung, und mit Schaltmitteln zum Implementieren von optischen Durchverbindungen zwischen den sechs Verbindungspunkten, wobei die Schaltmittel drei Schaltzustände umfassen, – einen ersten Schaltzustand (31(ss1), 32(ss1)), in dem Durchverbindungen zwischen dem ersten und dem vierten Verbindungspunkt, zwischen dem zweiten und dem fünften Verbindungspunkt und zwischen dem dritten und dem sechsten Verbindungspunkt bestehen, – einen zweiten Schaltzustand (31(ss2), 32 (ss1)), in dem Durchverbindungen zwischen dem ersten und dem fünften Verbindungspunkt und zwischen dem dritten und dem sechsten Verbindungspunkt bestehen, und – einen dritten Schaltzustand (31(ss1), 32(ss2)), in dem Durchverbindungen zwischen dem ersten und dem vierten Verbindungspunkt und zwischen dem zweiten und dem sechsten Verbindungspunkt bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen optischen Schalter nach einem der Ansprüche 2–6 umfasst, dass die ersten, zweiten und dritten optischen Eingangsleiter jeweils die ersten, zweiten und dritten Verbindungspunkte (1, 2, 3) liefern, und dass die ersten, zweiten und dritten Ausgangsleiter jeweils die vierten, fünften und sechsten Verbindungspunkte (4, 5, 6) liefern.