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Die
Erfindung betrifft eine mehrstufige kombinierte optische Vorrichtung,
die bei Gebrauch zwischen optischen Fasern eingesetzt wird, zum
Transmittieren von Licht, das sich in einer Richtung ausbreitet,
zum Sperren von Licht, das sich in der entgegengesetzten Richtung
ausbreitet, und zum Separieren der einfallenden Lichtleistung.
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Allgemein
enthält
eine mehrstufige kombinierte optische Vorrichtung einen optischen
Isolator zum Sperren eines Umkehrstrahles unter Verwendung von Polarisationsmodi
sowie erste und zweite Kollimatoren, die an Licht empfangenden und
emittierenden Flächen
des optischen Isolators angeordnet sind, zum Fokussieren des Lichtes,
das auf die ersten und zweiten optischen Fasern einfällt beziehungsweise
von diesen abgegeben wird.
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Ein
herkömmlicher
Polarisationsmodi verwendender optischer Isolator, der auf einem
Lichtpfad zwischen zwei optischen Fasern angeordnet ist, transmittiert
Vorwärtsstrahlen
und sperrt Umkehrstrahlen.
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Zu
diesem Zweck umfasst der optische Isolator einen ersten Polarisator
in Form eines doppelbrechenden Kristallkeiles, einen Faraday-Dreher
und einen zweiten Polarisator. Damit wird Licht, das sich in Vorwärtsrichtung
ausbreitet, das heißt
Strahlen, die sich der Reihe nach von dem ersten Polarisator zu
dem Faraday-Dreher und zu dem zweiten Polarisator ausbreiten, in
einen ordentlichen Strahl und einen außerordentlichen Strahl separiert,
während
sie durch die ersten und zweiten Polarisatoren laufen, um anschließend zu
den optischen Fasern geleitet zu werden. Hierbei ist die Differenz
zwischen dem Lichtpfad des ordentlichen Strahles und des außerordentlichen
Strahles als Abgang (walk-off) definiert. Ist der Abgang groß, so entsteht
zwischen dem ordentlichen Strahl und dem außerordentlichen Strahl eine
Zeitverzögerung,
die eine Polarisationsmodusdispersion erzeugt.
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Zur
Lösung
des vorbeschriebenen Problems hat der Anmelder der vorliegenden
Erfindung in der
UK-Patentanmeldung
mit der Nummer 9710814.6 einen Polarisationsmodi verwendenden
optischen Isolator vorgeschlagen, der den Abgang ohne zusätzliche
optische Elemente verringern kann.
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Der
vorgeschlagene optische Isolator ist derart aufgebaut, dass er die
Ausbreitung eines Umkehrstrahles dadurch unterdrückt, dass er die Ausbreitungspfade
des Vorwärtsstrahles
und des Umkehrstrahles verschieden macht, und wird beim Transmittieren
eines Kanalsignals, das heißt
eines einzelnen Lichtsignals, verwendet. In einem optischen Verstärker, so
beispielsweise einem erbiumdotierten Faserverstärker EDFA (Erbium doped fiber amplifier),
müssen
ein optischer Isolator zum Leiten des Information enthaltenden einfallenden
Lichtes in einer Ausbreitungsrichtung und ein optischer Isolator zum
Unterdrücken
des rückfallenden
Lichtes zum Transmittieren einer erbiumdotierten Faser EDF (Erbium
doped fiber) separat vorgesehen sein, was ein Hindernis mit Blick
auf die Gestaltung eines kompakten optischen Verstärkers darstellt.
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Um
die Lichtleistung eines einfallenden Strahles zu detektieren, sind
zudem eine reflektierende/transmittierende Platte zum Transmittieren
eines Großteils
der einfallenden Strahlen und Reflektieren von Teilen hiervon sowie
ein Fotodetektor zum Empfangen des von der reflektierenden/transmittierenden Platte
reflektierten Lichtes an einem vorderen Ende des optischen Isolators
installiert. Die reflektierende/transmittierende Platte steigert
Kosten, Größe und Komplexität des optischen
Verstärkers.
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Die
Druckschrift
FR 2737584 beschreibt
einen Lichtverstärker,
der mit nur einem mehrstufigen optischen Isolator ausgestattet ist,
um Größe und Herstellungskosten
zu verringern. Der mehrstufige optische Isolator verfügt über zwei
Eingangsports auf der einen Seite und zwei Ausgangsports auf der
anderen Seite. Eine Pumpquelle erzeugt Licht, das zur Verstärkung von
schwachem Eingangslicht verwendet wird. Ein Wellenlängenunterteilungsmodulator
2 nimmt
eine Unterteilungsmodulation von Wellenlängen des von der Pumpquelle
erzeugten Lichtes und des durch den zweiten Ausgang des mehrstufigen optischen
Isolators weitergeleiteten Lichtes vor. Eine optische Faser verstärkt das
Licht aus dem Wellenlängenunterteilungsmodulator
und emittiert verstärktes
Licht durch den ersten Eingangsport des mehrstufigen optischen Isolators.
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Die
Druckschrift
US 5,402,260 beschreibt
ein Element für
einen optischen Isolator, das durch abwechselndes gegenseitiges
Verbinden von wenigstens einem flachen plattenförmigen Faraday-Dreher und zwei
oder mehr flachen plattenförmigen
Polarisatoren gebildet wird, wobei das optische Isolatorelement
eine äußere periphere
Oberfläche
aufweist, die derart zugeschnitten ist, dass, wenn die äußere periphere
Oberfläche
parallel zu einer optischen Achse angeordnet ist, die Einfalls-
und die Ausfallsflächen des
Elementes um einen vorgegebenen Winkel in Bezug auf eine Fläche senkrecht
zu der opti schen Achse geneigt sind. Das optische Isolatorelement kann
mit einer rechteckigen Konfiguration in Entsprechung zur Anordnungsform
einer Vielzahl von laseraktiven Bereichen einer Laserfeldanordnung
ausgebildet sein.
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Die
Druckschrift
EP 0 661 579 beschreibt
einen optischen Isolator, der sich eines Paares von polarisationsselektiven
Elementen, so beispielsweise von doppelbrechenden Keilen, und eines
integralen Faraday-Drehers in Fluchtung hierzu bedient, um eine
optische Signalisolierung ohne Zuhilfenahme der herkömmlichen
polarisationsunabhängigen
optischen Isolatoren zu eigenen Polarisationsmodusdispersion durchzuführen. Bewerkstelligt
wird die optische Isolation mittels Durchleiten eines vorwärts geleiteten
optischen Signals durch ein erstes doppeltbrechendes Element, das
das optische Signal in zwei orthogonale Zustände separiert. Die beiden orthogonalen
Polarisationszustände
wechseln beim Eintritt von dem Faraday-Dreher in das zweite doppeltbrechende
Element der Art nach und werden wiederum von dem zweiten doppeltbrechenden
Element abgelenkt, sodass sie von dem zweiten Element parallel zueinander
und, nachdem sie sich um dieselbe optische Pfadlänge ausgebreitet haben, ohne
eine Polarisationsmodusdispersion ausgehen. Beide Polarisationszustände des
sich umgekehrt ausbreitenden optischen Signals sind dem Winkel nach
ausreichend abgelenkt, sodass eine Kopplung mit dem optischen Signalpfad
vermieden wird.
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Die
Aufgabe wenigstens der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine mehrstufige kombinierte optische Vorrichtung
zur Implementierung einer Zweikanalstruktur bereitzustellen, durch
die eine Rückwärtsausbreitung
von wenigstens zwei Strahlen unterdrückt werden kann.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird eine mehrstufige kombinierte optische
Vorrichtung gemäß Definition
in dem beigefügten
Anspruch 1 bereitgestellt. Weitere Merkmale der Vorrichtung ergeben
sich aus den abhängigen
Ansprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung.
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Entsprechend
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird eine mehrstufige kombinierte optische Vorrichtung
bereitgestellt, die umfasst: einen ersten Kollimator zum Kollimieren
eines Strahles, der von einer ersten optischen Faser emittiert wird;
einen optischen Isolator mit einem ersten Polarisator zum doppeltgebrochenen
Transmittieren eines einfallenden Strahles in einen ordentlichen Strahl
und einen außerordentlichen
Strahl, einen Faraday-Dreher zum Transmittieren des einfallenden Strahles
gedreht und einen zweiten Polarisator zum inversen Transmittieren
des einfallenden ordentlichen Strahles und des außerordentlichen
Strahles mit einer der Reihe nach gegebenen Anordnung auf einem
optischen Pfad; einen zweiten Kollimator zum Fokussieren des durch
den zweiten Polarisator transmittierten Lichtes auf eine zweite
optische Faser; einen dritten Kollimator, gegenüberliegend der Licht empfangenden
Fläche
des ersten Polarisators und auf einer Position angeordnet, die von
der des ersten Kollimators verschieden ist, zum Fokussieren eines von
einer dritten optischen Faser emittierten Strahles; und einen vierten
Kollimator, gegenüberliegend der
Licht emittierenden Fläche
des ersten Polarisators und auf einer Position angeordnet, die von
der des zweiten Kollimators verschieden ist, zum Fokussieren eines
von dem dritten Kollimator emittierten Strahles über den optischen Isolator
auf eine vierte optische Faser. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch
aus, dass sie des Weiteren umfasst: eine reflektierende/transmittierende
Platte, ausgebildet auf einer Licht empfangenden Fläche des
ersten Polarisators, wobei die Licht empfangende Fläche dem ersten
Kollimator gegenüberliegt;
einen ersten Fotodetektor zum Empfangen eines ersten einfallenden Strahles,
reflektiert von der reflektierenden/transmittierenden Platte und
zum Detektieren der optischen Leistung des ersten einfallenden Strahles;
und einen zweiten Fotodetektor zum Empfangen eines zweiten einfallenden
Strahles, reflektiert von der reflektierenden/transmittierenden
Platte, und zum Detektieren der optischen Leistung des zweiten einfallenden Strahles.
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Vorzugsweise
umfasst die mehrstufige kombinierte optische Vorrichtung des Weiteren:
einen Kollimator zum Fokussieren von einfallenden Strahlen auf den
ersten und/oder den zweiten Fotodetektor auf dem optischen Pfad
zwischen der reflektierenden/transmittierenden Platte und dem ersten
Fotodetektor und/oder zwischen der reflektierenden/transmittierenden
Platte und dem zweiten Photodetektor.
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Vorzugsweise
ist von dem ersten und dem zweiten Polarisator jeder geformt, um
einen doppeltbrechenden Kristallkeil zu bilden, dessen Bodenfläche breiter
als seine Oberseitenfläche
ist, wobei der erste und der zweite Polarisator linear symmetrisch zueinander
um den Faraday-Dreher angeordnet sind.
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Vorzugsweise
ist eine Glasferrule zum Fluchten von jeder der ersten bis einschließlich vierten
optischen Faser an Enden hiervon bereitgestellt.
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Vorzugsweise
sind der erste bis einschließlich
vierte Kollimator jeweils Gradientenlinsen.
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Für ein besseres
Verständnis
der Erfindung und zur Darlegung, wie Ausführungsbeispiele derselben in
der Praxis aussehen, wird nachstehend beispielhalber Bezug auf die
begleitende diagrammartige Zeichnung genommen, die sich folgt zusammensetzt.
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1 zeigt
eine optische Anordnung einer mehrstufigen kombinierten optischen
Vorrichtung.
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2 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die eine Verbindungsbeziehung
zwischen einer Glasferrule und einem Polarisator zeigt.
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3 zeigt
eine optische Anordnung einer mehrstufigen kombinierten optischen
Vorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung.
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4 zeigt
eine optische Anordnung einer mehrstufigen kombinierten optischen
Vorrichtung entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist eine mehrstufige kombinierte
optische Vorrichtung auf optischen Pfaden zwischen ersten bis einschließlich vierten
optischen Fasern 10, 20, 30 und 40 zum
Transmittieren von Lichtsignalen angeordnet. Die mehrstufige kombinierte
optische Vorrichtung transmittiert die von den ersten und dritten
optischen Fasern 10 und 30 emittierten Strahlen
zu den jeweiligen zweiten und vierten optischen Fasern 20 und 40 entsprechend
einem Polarisationsmodus eines einfallenden Strahles und unterdrückt die
von den zweiten und vierten optischen Fasern 20 und 40 emittierten
Strahlen, sodass sich diese nicht zu den ersten und dritten optischen
Fasern 10 und 30 ausbreiten.
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Zu
diesem Zweck enthält
die mehrstufige kombinierte optische Vorrichtung erste und dritte
Kollimatoren 51 und 55 zum Fokussieren der von
den ersten und dritten optischen Fasern 10 und 30 transmittierten
ersten und zweiten einfallenden Strahlen I und II,
einen optischen Isolator 60 sowie zweite und vierte Kollimatoren 53 und 57 zum
Fokussieren der von dem optischen Isolator 60 emittierten
Strahlen auf die zweiten und vierten optischen Fasern 20 und 40.
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Die
ersten und dritten Kollimatoren 51 und 53 sind
in Bezug auf eine Licht empfangende Fläche des optischen Isolators 60 gegenüberliegend,
wobei der erste Kollimator 51 den von der ersten optischen
Faser 10 ausgestrahlten Strahl fokussiert, um kollimiertes
Licht herzustellen.
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Hierbei
sind die ersten und dritten Kollimatoren 51 und 55 an
verschiedenen Positionen einer Licht empfangenden Fläche 61a des
optischen Isolators 60 angeordnet, wobei diese Anordnung
verhindert, dass die von den jeweiligen Kollimatoren 51 und 55 transmittierten
ersten und zweiten einfallenden Strahlen I und II miteinander
interferieren.
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Der
optische Isolator 60 enthält einen ersten Polarisator 61 zum
doppeltbrechenden Transmittieren der ersten und zweiten einfallenden
Strahlen I und II, einen Faraday-Dreher 63 zum
Drehtransmittieren der einfallenden Strahlen sowie einen zweiten Polarisator 65 zum
Umkehrtransmittieren eines einfallenden ordentlichen Strahles und
eines außerordentlichen
Strahles, wobei diese Elemente der Reihe nach entlang eines optischen
Pfades angeordnet sind. Hierbei weist der erste Polarisator 61 die
Form eines doppeltbrechenden Kristallkeiles auf, separiert den ersten
einfallenden Strahl I in erste und zweite Strahlen I' und I'' und separiert den zweiten einfallenden
Strahl II in dritte und vierte Strahlen II' und II''. Die ersten und dritten Strahlen I' und II' sind ordentliche Strahlen,
die entsprechend einem ordentlichen Brechungsindex no des
ersten Polarisators 61 gebrochen werden, während die
zweiten und vierten Strahlen I'' und II'' außerordentliche Strahlen sind,
die entsprechend einem außerordentlichen
Brechungsindex ne des ersten Polarisators 61 gebrochen
werden.
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Der
erste Polarisator 61 weist eine vorgegebene optische Kristallachse
auf, und die ersten und dritten Strahlen I' und II' weisen Polarisationsrichtungen
parallel zu der optischen Kristallachse des ersten Polarisators 61 auf,
während
die zweiten und vierten Strahlen I'' und II'' Polarisationsrichtungen vertikal
zu der optischen Kristallachse aufweisen.
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Der
Faraday-Dreher 63 dreht die Polarisationsrichtung eines
einfallenden Strahles um einen vorgegebenen Betrag und transmittiert
den Strahl.
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Der
zweite Polarisator 65 weist genau wie der erste Polarisator 61 die
Form eines doppeltbrechenden Kristallkeiles auf, verfügt jedoch über eine andere
optische Kristallachse, die von derjenigen des ersten Polarisators 61 verschieden
ist. Mit anderen Worten, die optische Kristallachse des zweiten Polarisators 65 ist
um einen vorgegebenen Winkel in einer entgegengesetzten Richtung
der Polarisationsdrehung des Faraday-Drehers 63 in Bezug
auf die optische Kristallachse des ersten Polarisators 61 verdreht.
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Damit
werden die von dem zweiten Polarisator 65 transmittierten
ersten und dritten Strahlen I' und II' zu außerordentlichen Strahlen, während die zweiten
und vierten Strahlen I'' und II'' zu ordentlichen Strahlen werden.
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Die
ersten und zweiten Polarisatoren 61 und 65 sind
linear symmetrisch um dem Faraday-Dreher 63 angeordnet
und weisen Keilformen auf, deren Bodenflächen breiter als die Oberseitenflächen sind.
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Der
zweite Kollimator 53 ist derart angeordnet, dass er einer
Licht emittierenden Fläche 65a des optischen
Isolators 60 gegenüberliegt
und die von dem optischen Isolator 60 emittierten ersten
und zweiten Strahlen I' und II' auf die zweite
optische Faser 20 fokussiert. Der vierte Kollimator 57 ist
derart angeordnet, dass er der Licht emittierenden Fläche 65a des
optischen Isolators 60 gegenüberliegt und die von dem optischen
Isolator 60 emittierten dritten und vierten Strahlen II' und II'' auf die vierte optische Faser 40 fokussiert.
Hierbei sind die zweiten und vierten Kollimatoren 53 und 57 an
wechselseitig verschiedenen Positionen angeordnet, sodass sie die jeweiligen
ersten und zweiten einfallenden Strahlen I und II fokussieren
können.
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Hierbei
sind die ersten bis einschließlich
vierten optischen Fasern 10, 20, 30 und 40 vorzugsweise durch
eine Glasferrule 70, wie in 1 und 2 gezeigt
ist, gefluchtet.
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Zudem
sind die ersten bis einschließlich
vierten Kollimatoren 51, 53, 55 und 57 vorzugsweise Gradientenlinsen 50 (graded
index lens GRIN), wie in 2 gezeigt ist, wobei die Gradientenlinse 50 mit der
Glasferrule 70 über
eine Halterung 75 gekoppelt ist.
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Nachstehend
wird der Betrieb der mehrstufigen kombinierten optischen Vorrichtung
entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung anhand 1 und 2 beschrieben.
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Zunächst wird
der durch die erste optische Faser 10 transmittierte erste
einfallende Strahl 1 in dem ersten Kollimator 51 fokussiert
und an der Licht empfangenden Fläche 61a des
ersten Polarisators 61 empfangen. Der empfangene erste
einfallende Strahl wird entlang der optischen Kristallachse des ersten
Polarisators 61 doppeltbrechend in den ersten Strahl I', der ein ordentlicher
Strahl ist, und den zweiten Strahl I'',
der ein außerordentlicher
Strahl ist, gebrochen und zu dem zweiten Kollimator 53 über den Faraday-Dreher 63 und
den zweiten Polarisator 65 geleitet. Entlang der Drehpolarisa tionsrichtung
des Faraday-Drehers 63 und der optischen Kristallachse des
zweiten Polarisators 65 wird hierbei der erste Strahl I' zu dem außerordentlichen
Strahl und der zweite Strahl I'' zu
dem ordentlichen Strahl. Damit fallen die ersten und zweiten Strahlen I' und I'' parallel zueinander ohne Differenz
zwischen ihren optischen Pfaden auf den zweiten Kollimator 53 ein.
Das einfallende Licht wird von dem zweiten Kollimator 53 transmittiert
und fokussiert, sodass es anschließend durch die zweite optischen
Faser 20 ausgegeben wird.
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Der
zweite einfallende Strahl II, der durch die dritte optische
Faser 30 eingegeben wird, wird in dem dritten Kollimator 55 fokussiert
und anschließend
an die vierte optische Faser 40 über den optischen Isolator 60 und
den vierten Kollimator 57 transmittiert. Die Änderungen
an dem zweiten einfallenden Strahl II sind im Wesentlichen
dieselben wie diejenigen an dem ersten einfallenden Strahl I,
weshalb auf eine Detailbeschreibung hiervon verzichtet wird.
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Von
den zweiten und vierten optischen Fasern 20 und 40 auf
den optischen Isolator 60 einfallende Strahlen (nicht gezeigt)
breiten sich auf Ausbreitungspfaden aus, die von denjenigen der
ersten und zweiten einfallenden Strahlen I und II verschieden
sind, sodass ihre Transmission zu den ersten und dritten optischen
Fasern 10 und 30 unterdrückt wird.
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Wie
in 3 gezeigt ist, ist eine mehrstufige kombinierte
optische Vorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung auf optischen Pfaden entlang erster bis einschließlich vierter
optischer Fasern 10, 20, 30 und 40 zum
Transmittieren von Lichtsignalen angeordnet und enthält erste
und zweite Kollimatoren 51 und 53 zum Fokussieren
der von den ersten und zweiten optischen Fasern 10 und 20 transmittierten
ersten und zweiten einfallenden Strahlen I und II,
einen optischen Isolator 60',
dritte und vierte Kollimatoren 55 und 57 zum Fokussieren
der von dem optischen Isolator 60' emittiertem Strahlen auf die dritten
und vierten optischen Fasern 30 und 40 sowie erste
und zweite Fotodetektoren 71 und 75 zum Empfangen
des von dem optischen Isolator 60' reflektierten Lichtes.
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Hierbei
sind die Strukturen der ersten bis einschließlich vierten Kollimatoren 51, 53, 55 und 57 und ihre
optische Anordnung im Wesentlichen dieselben wie diejenigen bei
der vorbeschriebenen ersten Vorrichtung, weshalb auf eine detaillierte
Erläuterung hiervon
verzichtet wird.
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Der
optische Isolator 60' enthält einen
ersten Polarisator 61 zum doppeltbrechenden Transmittieren
der ersten und zweiten einfallenden Strahlen I und II,
einen Faraday-Dreher 63 zum Drehtransmittieren der einfallenden
Strahlen, einen zweiten Polarisator 65 zum Umkehrtransmittieren
eines einfallenden ordentlichen Strahles und eines außerordentlichen
Strahles und eine reflektierende/transmittierende Platte 67,
die an der Licht empfangenden Fläche 61a des
ersten Polarisators 61 ausgebildet ist, wobei diese Elemente
der Reihe nach entlang eines optischen Pfades angeordnet sind. Die
reflektierende/transmittierende Platte 67 kann durch Beschichten
eines Materials mit vorgegebener Reflektivität, das heißt eines Materials, das den
Großteil
der einfallenden Strahlen transmittieren und Teile hiervon reflektieren
kann, auf gängige
Weise, so beispielsweise mittels chemischer Dampfaufbringung oder Sputtern,
hergestellt werden.
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Die
reflektierende/transmittierende Platte 67 transmittiert
den Großteil
der von den ersten und zweiten optischen Fasern 10 und 20 emittierten
ersten und zweiten einfallenden Strahlen I und II und
reflektiert einen vorgegebenen Anteil hiervon. Die von der reflektierenden/transmittierenden
Platte 67 transmittierten ersten und zweiten einfallenden
Strahlen I und II werden hin zu dem ersten Polarisator 61 geleitet,
während
die von der reflektierenden/transmittierenden Platte 67 reflektierten
Strahlen auf die ersten und zweiten Fotodetektoren 71 und 75 einfallen.
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Hierbei
sind die Strukturen der ersten und zweiten Polarisatoren 61 und 65 und
des Faraday-Drehers 63 sowie deren optische Anordnung im Wesentlichen
dieselben wie bei dem vorbeschriebenen ersten Ausführungsbeispiel,
weshalb auf eine detaillierte Erläuterung derselben verzichtet
wird.
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Die
jeweiligen von der reflektierenden/transmittierenden Platte 67 reflektierten
Strahlen werden in den ersten und zweiten Fotodetektoren 71 und 75 empfangen.
Die ersten und zweiten Fotodetektoren 71 und 75 detektieren
die optische Leistung der von dem einfallenden Licht durch die ersten
und zweiten optischen Fasern 10 und 20 transmittierten
Lichtsignale, woraus der Verstärkungsgrad
der durch einen vorbestimmten optischen Verstärker (nicht gezeigt) transmittierten
Lichtsignale detektiert werden kann.
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Wie
in 4 gezeigt ist, können zudem fünfte und
sechste Kollimatoren 73 und 77 zum Fokussieren
der einfallenden Strahlen und Vergrößern der Lichtdetektionseffizienz
auf dem optischen Pfad beziehungsweise den optischen Pfaden zwischen
der reflektierenden/transmittierenden Platte 67 und dem ersten
Fotodetektor 71 und/oder zwischen der reflektierenden/transmittierenden
Platte 67 und dem zweiten Fotodetektor 75 vorgesehen
sein.
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Nachstehend
wird der Betrieb der mehrstufigen kombinierten optischen Vorrichtung
entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung anhand 3 beschrieben.
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Der
durch die erste optische Faser 10 transmittierte erste
einfallende Strahl I wird in dem ersten Kollimator 51 fokussiert
und fällt
anschließend
auf die reflektierende/transmittierende Platte 67 ein.
Die reflektierende/transmittierende Platte 67 transmittiert den
Großteil
der einfallenden Strahlen hin zu dem ersten Polarisator 61 und
reflektiert einen Teil der Strahlen zu dem ersten Fotodetektor 71.
Der erste Fotodetektor 71 detektiert die optische Leistung
der Strahlen der Transmission aus den einfallenden Strahlen durch
die optische Faser 10. Der in dem ersten Polarisator 61 empfangene
erste einfallende Strahl I wird hin zu dem zweiten Kollimator 53 über den
Faraday-Dreher 63 und den zweiten Polarisator 65 in
einem doppeltbrechenden Zustand in den ersten Strahl I', der ein ordentlicher
Strahl ist, und den zweiten Strahl I'',
der ein außerordentlicher
Strahl ist, entlang der optischen Kristallachse des ersten Polarisators 61 geleitet.
Entlang der Drehpolarisationsrichtung des Faraday-Drehers 63 und
der optischen Kristallachse des zweiten Polarisators 65 werden hierbei
der erste Strahl I' zu
einem außerordentlichen Strahl
und der zweite Strahl I'' zu einem ordentlichen Strahl.
Damit fallen die beiden Strahlen I' und I'' auf den
dritten Kollimator 55 parallel zueinander ohne Differenz
zwischen ihren optischen Pfaden ein. Das einfallende Licht transmittiert
der dritte Kollimator 55, damit dieses dann fokussiert
und durch die dritte optische Faser 30 ausgegeben werden
kann.
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Der
durch die zweite optische Faser 20 empfangene zweite einfallende
Strahl II wird in dem zweiten Kollimator 53 fokussiert
und fällt
auf die reflektierende/transmittierende Platte 67 ein.
Ein Großteil
der Strahlen wird durch die reflektierende/transmittierende Platte 67 transmittiert,
während
ein geringer Teil der Strahlen hiervon reflektiert wird und sodann
auf den zweiten Fotodetektor 75 einfällt. Die optische Leistung
des von der zweiten optischen Faser 20 ausgestrahlten Lichtes
kann aus dem durch den zweiten Fotodetektor 75 detektierten
Licht detektiert werden. Die durch die reflektierende/transmittierende Platte 67 transmittierten
Strahlen breiten sich hin zu der vierten optischen Faser 40 über den
ersten Polarisator 61, den Faraday-Dreher 63,
den zweiten Polarisator 65 und den vierten Kollimator 57 aus.
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Die
vorstehend beschriebene mehrstufige kombinierte optische Vorrichtung
kann die Ausbreitungsrichtung von ersten und zweiten einfallenden Strahlen
unter Verwendung eines einzigen optischen Isolators leiten. Daher
kann, da nur ein einziger optischer Isolator notwendig ist, dann,
wenn die mehrstufige kombinierte optische Vorrichtung in einem optischen
Verstärker
eingesetzt wird, der zwei optische Isolatoren benötigt, eine
einfache optische Anordnung erreicht werden. Damit wird die Anzahl
der Elemente verringert und die Herstellungseffizienz verbessert.
Die optische Leistung der durch die zwei optischen Fasern transmittierten
Lichtsignale kann einfach und bequem durch Bilden einer reflektierenden/transmittierenden
Platte auf einer Licht empfangenden Fläche eines Polarisators detektiert
werden.