DE69838977T2

DE69838977T2 - WAVELENGTHELECTIVE OPTICAL DEVICE COMPRISING AT LEAST ONE BRAGG GRID STRUCTURE

Info

Publication number: DE69838977T2
Application number: DE69838977T
Authority: DE
Inventors: Torsten Augustsson
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2018-03-06
Also published as: SE9700829D0; HK1027164A1; CA2282421C; SE520432C2; KR100520027B1; TW384405B; SE9700829L; CA2282421A1; DE69838977D1; KR20000075849A; JP3686088B2; JP2001514766A

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische wellenlängenselektive Vorrichtung und dann insbesondere eine Vorrichtung zum Multiplexen/Demultiplexen optischer Übertragungskanäle in einem optischen Netzwerk, wie beispielsweise einem Abzweigmultiplexer.The The present invention relates to an optical wavelength-selective Device and then in particular a device for multiplexing / demultiplexing optical transmission channels in an optical Network, such as a branch multiplexer.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Eine Anzahl unterschiedlicher Verfahren zum Erhöhen der Kapazität existierender optischer Fasern in einem Netzwerk ist dem Stand der Technik bekannt. Ein Verfahren besteht im Verwenden eines Wellenlängenmultiplexens (WDM), um das Ausmaß zu verbessern, bis zu welchem verfügbare Bandbreiten auf der optischen Faser im optischen Netzwerk genutzt werden können. Jedoch erfordert diese Technik das Vorsehen einer Einrichtung, die Übertragungskanäle multiplexen und demultiplexen kann, die sich auf unterschiedliche sogenannte optische Trägerwellenlängen im optischen Netzwerk legen.A Number of different methods for increasing the capacity of existing ones Optical fibers in a network are known in the art. One method is to use wavelength division multiplexing (WDM) the extent too improve to what available Bandwidths used on the optical fiber in the optical network can be. However, this technique requires the provision of a device that multiplex transmission channels and can demultiplex, focusing on different so-called optical carrier wavelengths in optical network.

Ein Typ eines Multiplexens von besonderem Interesse in Bezug auf sogenannte Busnetzwerke oder Ringnetzwerke ist ein Abzweigmultiplexen, d. h. ein Prozess, bei welchem einer oder mehrere sogenannte Informationskanäle, die auf den vorgenannten Trägerwellenlängen angeordnet sind, von einem Informationsfluss abgesetzt oder zu diesem hinzugefügt werden.One Type of multiplexing of particular interest with respect to so-called Bus networks or ring networks is a branch multiplexing, i. H. one Process in which one or more so-called information channels, the arranged on the aforementioned carrier wavelengths are deposited or added to an information flow.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es ist bekannt, dass die Kapazität eines optischen Übertragungssystems auf viele unterschiedliche Arten erhöht werden kann. Beispielsweise werden bei einem Wellenlängenmultiplexen Übertragungskanäle auf unterschiedlichen Trägerwellenlängen multiplext und demultiplext, um einen Informationsfluss zu erhalten.It is known that the capacity an optical transmission system can be increased in many different ways. For example In wavelength division multiplexing, transmission channels become different Carrier wavelengths multiplexed and demultiplexed to obtain an information flow.

Hohe Leistungsverluste in Bezug auf sowohl Abzweigkanäle als auch Übertragungskanäle sind ein Beispiel für ein Problem, dem bei bekannten Techniken begegnet wird.Height Power losses with respect to both branch channels and transmission channels are a example for a problem encountered in known techniques.

Ein weiteres Problem ist eines eines Beibehaltens eines akzeptierbaren Kanal-Übersprechpegels.One Another problem is one of maintaining an acceptable one Channel crosstalk level.

Die vorliegende Erfindung greift diese Probleme mit der Hilfe einer optischen Vorrichtung an, die wenigstens eine MMI-Struktur, wenigstens ein Bragg-Gitter und wenigstens zwei sogenannte Zugangshohlleiter zur Verbindung mit externen optischen Vorrichtungen oder optischen Fasern enthält.The The present invention addresses these problems with the aid of a optical device, the at least one MMI structure, at least a Bragg grating and at least two so-called access waveguides for connection to external optical devices or optical Contains fibers.

Die vorgenannte MMI-Struktur (Multimode-Interferenz) hat die Fähigkeit zum Ermöglichen, dass eine Lichtintensitätsverteilung an einem der Eingänge der MMI-Struktur auf alle Ausgänge der MMI-Struktur abgebildet wird. MMI-Strukturen können daher dazu verwendet werden, Licht aufzuteilen. Im Fall der vorliegenden Erfindung wird die Länge des MMI-Hohlleiters derart gewählt, um eine 1:1-Abbildung zu erhalten, anders ausgedrückt wird im optimalen Fall das gesamte Licht, das von einem ersten Zugangshohlleiter hereinkommt, der an dem MMI-Hohlleiter vorgesehen ist, an einem zweiten Zugangshohlleiter nach außen fokussiert, der auf der entgegengesetzten Seite relativ zu dem ersten Zugangshohlleiter angeordnet ist. Eine grundsätzlichere Theorie hinter MMI-Strukturen wird in der Patentspezifikation DE 2506272 und in L. B. Soldano und E. C. M. Pennings, "Optical Multi-Mode Interference Devices Based an Self-Imaging: Principles and Application", J. Lightwave Technol., Vol. 13(4), S. 615–627, 1995, behandelt.The aforementioned MMI structure (multimode interference) has the capability of allowing a light intensity distribution at one of the inputs of the MMI structure to be mapped to all outputs of the MMI structure. MMI structures can therefore be used to split light. In the case of the present invention, the length of the MMI waveguide is chosen so as to obtain a 1: 1 mapping, in other words, in the optimal case, all the light coming in from a first access waveguide provided on the MMI waveguide , Focused on a second access waveguide outwardly disposed on the opposite side relative to the first access waveguide. A more fundamental theory behind MMI structures is given in the patent specification DE 2506272 and in LB Soldano and ECM Pennings, "Optical Multi-Mode Interference Devices Based on Self-Imaging: Principles and Application," J. Lightwave Technol., Vol. 13 (4), pp. 615-627, 1995.

Eine Bragg-Gitter wird zum Filtern von Licht verwendet. Dieser Filterprozess enthält ein Zulassen, das Licht von bestimmten Wellenlängen durch das Gitter läuft, während Licht anderer Wellenlängen reflektiert wird. Es kann gesagt werden, dass ein Bragg-Gitter eine gewisse Form eines wellenlängenselektiven Spiegels bildet. Eine Reflexion bestimmter Wellenlängen kann auf mehrere unterschiedliche Weisen erreicht werden. Jedoch ist es typisch für solche Verfahren, dass eine Reflexion durch Ändern eines sogenannten Materialindex auf periodische Weise im Hohlleiter stattfindet.A Bragg grating is used to filter light. This filtering process contains Allowing light of specific wavelengths to pass through the grating while light is on other wavelengths is reflected. It can be said that a Bragg grating is a some form of wavelength-selective Mirror forms. A reflection of certain wavelengths can can be achieved in several different ways. However, that is it is typical of such methods that reflect by changing a so-called material index takes place periodically in the waveguide.

Die erfinderische Vorrichtung kann auch ein sogenanntes Phasensteuerelement enthalten. Das Phasensteuerelement beeinflusst eine sogenannte optische Wellenlänge in einem Hohlleiter. Dies wird durch Anlegen eines externen Signals an dem Hohlleiter bewirkt.The Inventive device may also be a so-called phase control element contain. The phase control element influences a so-called optical wavelength in a waveguide. This is done by applying an external signal effected on the waveguide.

Ein Verfahren zum Erreichen der Phasensteuerung besteht im Unterziehen des Hohlleiters einem elektrischen Feld, das den effektiven Brechungsindex im Hohlleiter ändert.One Method of achieving the phase control is to undergo of the waveguide an electric field, the effective refractive index in the waveguide changes.

Die Phasensteuerung kann auch dadurch erreicht werden, dass der Hohlleiter thermischen Änderungen ausgesetzt wird.The Phase control can also be achieved in that the waveguide thermal changes is suspended.

Ein Verfahren zum permanenten Ändern des Index in einem Hohlleiter besteht im Aussetzen des Hohlleiters gegenüber ultraviolettem Licht. Auf dieses wird normalerweise derart Bezug genommen, dass der Hohlleiter mit UV beschrieben wird. Die Technik wird am häufigsten verwendet, um eine periodische Brechungsindexvariation zu erreichen, ein sogenanntes UV- Schreiben. Die Technik kann auch für Einstell- oder Abstimmzwecke verwendet werden.One Process for permanent change the index in a waveguide consists in exposing the waveguide across from ultraviolet light. This is usually referred to in this way taken that the waveguide is described with UV. The technology becomes most common used to achieve a periodic refractive index variation, a so-called UV-writing. The technique can also work for Setting or Abstimmenzwecke be used.

Die vorgenannten Filtrierverfahren und Verfahren zum Bewirken einer Phasensteuerung in einem Hohlleiter sind nur anhand eines Beispiels angegeben und schließen daher nicht die Anwendung von nicht genannten Verfahren in Bezug auf die Erfindung aus.The the aforesaid filtering method and method for effecting a Phase control in a waveguide are only by way of example indicated and closed therefore not related to the application of unspecified procedures to the invention.

Die Erfindung enthält eine MMI-Struktur, in welcher ein Bragg-Gitter angeordnet ist. Das Bragg-Gitter ist vorzugsweise im Zentrum der MMI-Struktur angeordnet. Zugangshohlleiter sind auf der MMI-Struktur vorgesehen. Die Platzierung dieser Zugangshohlleiter auf der MMI-Struktur ist entscheidend für die Funktion der optischen Vorrichtung. Die Erfindung löst das vorgenannte Problem mittels einer Anzahl unterschiedlicher Ausführungsbeispiele der MMI-Struktur einerseits und der Zugangshohlleiter zusammen mit dem Bragg-Gitter andererseits.The Invention contains an MMI structure in which a Bragg grating is arranged. The Bragg grid is preferably located in the center of the MMI structure. Access waveguides are provided on the MMI structure. The placement of these access waveguides on the MMI structure is critical to the function of the optical Contraption. The invention solves the aforementioned problem by means of a number of different embodiments the MMI structure on the one hand and the access waveguide together with the Bragg grid on the other hand.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine optische Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die geringere Leistungsverluste, ein geringeres Kanalübersprechen und kleinere Leistungsvariationen zwischen unterschiedlichen Übertragungskanälen im Vergleich mit bekannter Technologie hat.The Object of the present invention is thus to provide an optical Device available to provide the lower power losses, a lower channel crosstalk and smaller performance variations between different transmission channels in comparison with known technology.

Ein Vorteil, der durch die vorliegende Erfindung geboten wird, besteht darin, dass die Vorrichtung kompakter als bekannte Vorrichtungen ist.One Advantage offered by the present invention in that the device is more compact than known devices is.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die erfinderische optische Vorrichtung relativ billig hergestellt werden kann.One Another advantage is that the inventive optical Device can be made relatively cheap.

Die Erfindung wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele und auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.The Invention will now be described in more detail with reference to its preferred embodiments and also with reference to the accompanying drawings become.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 stellt ein Ausführungsbeispiel einer optischen wellenlängenselektiven Vorrichtung gemäß der Erfindung dar. 1 illustrates an embodiment of an optical wavelength-selective device according to the invention.

2 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfinderischen optischen wellenlängenselektiven Vorrichtung dar. 2 FIG. 10 illustrates another embodiment of the inventive optical wavelength-selective device. FIG.

3 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfinderischen optischen wellenlängenselektiven Vorrichtung dar. 3 represents a further embodiment of an inventive optical wavelength-selective device.

4 stellt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfinderischen optischen wellenlängenselektiven Vorrichtung dar. 4 represents yet another embodiment of an inventive optical wavelength-selective device.

5 stellt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfinderischen optischen wellenlängenselektiven Vorrichtung dar. 5 represents yet another embodiment of an inventive optical wavelength-selective device.

6 stellt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfinderischen optischen wellenlängenselektiven Vorrichtung dar. 6 represents yet another embodiment of an inventive optical wavelength-selective device.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION PREFERRED EMBODIMENTS

1 stellt ein Ausführungsbeispiel einer erfinderischen optischen wellenlängenselektiven Vorrichtung dar. Die optische wellenlängenselektive Vorrichtung enthält ein Bragg-Gitter 50 und einen MMI-Hohlleiter. Das Bragg-Gitter 50 kann in dem MMI-Hohlleiter so angeordnet sein, dass seine Mittenlinie mit der Mittenlinie des MMI-Hohlleiters übereinstimmt. Wie es aus 1 klar wird, kann das Bragg-Gitter auch bei einem Abstand von L/2 + Lphc von einer kurzen Seite des MMI-Hohlleiters angeordnet sein, wobei Lphc den Versatz aus der Mitte bzw. dem Zentrum des MMI-Hohlleiters anzeigt. Lphc kann entweder positiv oder negativ sein. Das Bragg-Gitter ist aus dem Zentrum des MMI-Hohlleiters versetzt, um die modenabhängige Phasenverschiebung zu kompensieren, die sonst die Funktion der Vorrichtung bedrohen würde. Das Bragg-Gitter hat eine gegebene Breite, die LBg genannt wird. Der MMI-Hohlleiter hat eine gegebene Länge, die in 1 als L bezeichnet ist. 1 illustrates an embodiment of an inventive optical wavelength-selective device. The optical wavelength-selective device includes a Bragg grating 50 and an MMI waveguide. The Bragg grid 50 may be arranged in the MMI waveguide so that its center line coincides with the center line of the MMI waveguide. Like it out 1 becomes clear, the Bragg grating may also be located at a distance of L / 2 + Lphc from a short side of the MMI waveguide, with Lphc indicating the offset from the center of the MMI waveguide. Lphc can be either positive or negative. The Bragg grating is offset from the center of the MMI waveguide to compensate for the mode-dependent phase shift that would otherwise threaten the operation of the device. The Bragg grating has a given width called LBg. The MMI waveguide has a given length, which in 1 is denoted as L.

Sogenannte Zugangshohlleiter 1, 2, 3, 4 können an den kurzen Seiten des MMI-Hohlleiters vorgesehen sein. Das Ausführungsbeispiel der 1 enthält vier Zugangshohlleiter, d. h. zwei Zugangshohlleiter auf jeder kurzen Seite. Die Anzahl von Zugangshohlleitern kann von einem Ausführungsbeispiel zu einem anderen in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung der optischen wellenlängenselektiven Vorrichtung variieren. Die Mittenlinien 10, 20, 30 und 40 der Zugangshohlleiter sind in der Figur gezeigt worden. Der Abstand von einer langen Seite des MMI-Hohlleiters zu der Mittenlinie 10 des Zugangshohlleiters 1 ist in 1 als a bezeichnet. Der Abstand von derselben langen Seite des MMI-Hohlleiters zu der Mittenlinie 20 des Zugangshohlleiters 2 ist in 1 als b bezeichnet. Gleichermaßen ist der Abstand von der langen Seite des MMI-Hohlleiters zu den übrigen Zugangshohlleitern 3 und 4 jeweils als c und d bezeichnet. Die Abstände a und c können gleich sein und die Abstände b und d können auch gleich sein. Die Abstände a, b, c und d werden von der effektiven Breite We des MMI-Hohlleiters, der Anzahl von Bildern und dem Typ eines betreffenden MMI-Hohlleiters abhängen. Eine profunde Theorie hinter unterschiedlichen MMI-Hohlleiters wird in einem Artikel von Pierre A. Besse et al., mit dem Titel Optical Bandwidth and Fabrication Tolerances of Multimode Interference Couplers, J. Lightwave Technology, Vol. 12(4), S. 1004–1009, 1994 behandelt.So-called access waveguides 1 . 2 . 3 . 4 may be provided on the short sides of the MMI waveguide. The embodiment of 1 contains four access waveguides, ie two access waveguides on each short side. The number of access waveguides may vary from one embodiment to another, depending on the intended use of the optical wavelength-selective device. The middle lines 10 . 20 . 30 and 40 the access waveguide have been shown in the figure. The distance from a long side of the MMI waveguide to the centerline 10 of access waveguide 1 is in 1 referred to as a. The distance from the same long side of the MMI waveguide to the centerline 20 of access waveguide 2 is in 1 designated as b. Likewise, the distance from the long side of the MMI waveguide to the remaining access waveguides 3 and 4 each referred to as c and d. The distances a and c can be the same and the distances b and d can also be the same. The distances a, b, c and d will depend on the effective width We of the MMI waveguide, the number of images and the type of a respective MMI waveguide. A profound theory behind different MMI waveguides is discussed in an article by Pierre A. Besse et al., Entitled Optical Bandwidth and Fabrication Tolerances of Multimode Interference Couplers, J. Lightwave Technology, Vol. 12 (4), p. 1004- 1009, 1994.

Die effektive Breite We des MMI-Hohlleiters hängt von der Wellenlänge λ, der Brechungsindexstufe im MMI-Hohlleiter, der physikalischen Breite des MMI-Hohlleiters und der Polarisierung des Lichts ab.The effective width We of the MMI waveguide depends on the wavelength λ, the refractive index stage in the MMI waveguide, the physical width of the MMI waveguide and the polarization of the light.

Die Länge des MMI-Hohlleiters wird von der effektiven Breite We des Hohlleiters und der erwünschten Leistung abhängen.The Length of the MMI waveguide is made by the effective width We of the waveguide and the desired Depend on performance.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 sind die Zugangshohlleiter an ihren Verbindungen zu dem MMI-Hohlleiter breiter als an ihren freien Enden. Diese Struktur wird normalerweise als Kegelstruktur bezeichnet. Der Effekt dieser Struktur besteht im Ändern des optischen Felds im Vergleich mit einem geraden Zugangshohlleiter. Dies resultiert in einer größeren Fehlertoleranz in Bezug auf eine Fehlerkorrektur der Zugangshohlleiter. Zusätzlich wird der Effekt zu einem großen Ausmaß in den Moden niedrigerer Ordnung liegen, was von Vorteil ist, weil das Bragg-Gitter eine modenabhängige Phasenverschiebung für reflektierte Kanäle ergeben wird.In the embodiment of the 1 For example, the access waveguides are wider at their connections to the MMI waveguide than at their free ends. This structure is usually referred to as a cone structure. The effect of this structure is to change the optical field as compared to a straight access waveguide. This results in a greater fault tolerance with respect to error correction of the access waveguides. In addition, the effect will be to a great extent in the lower order modes, which is advantageous because the Bragg grating will give a mode dependent phase shift for reflected channels.

Die dargestellte optische wellenlängenselektiven Vorrichtung kann auch ein Phasensteuerelement enthalten. Dieses Phasensteuerelement kann auf irgendeine einer Anzahl unterschiedlicher Weisen angeordnet sein. Eine Anzahl denkbarer Arten zum Anordnen des Phasensteuerelements sind unter Zusammenfassung der Erfindung am Anfang behandelt worden und sind einem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt und werden daher in diesem Dokument nicht detaillierter beschrieben werden.The illustrated optical wavelength selective Device may also include a phase control element. This Phase control element may be any of a number of different Be arranged wise. A number of conceivable ways to arrange of the phase control element are in summary of the invention have been treated at the beginning and are known to a person skilled in the art and therefore will not be described in more detail in this document become.

2 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfinderischen optischen wellenlängenselektiven Vorrichtung dar. Wie bei dem früher beschriebenen Ausführungsbeispiel enthält das Ausführungsbeispiel der 2 ein Bragg-Gitter 50 und einen MMI-Hohlleiter. Die Breite des Bragg-Gitters ist mit LBg bezeichnet. Die Länge des MMI-Hohlleiters ist mit L bezeichnet, wie in dem Fall des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels. Der Unterschied zwischen diesem Ausführungsbeispiel und dem ersten Ausführungsbeispiel besteht in der Form des MMI-Hohlleiters. Der Hohlleiter ist kegelförmig, was gleich den Zugangshohlleitern 1, 2, 3 und 4 ist. Die langen Seiten des MMI-Hohlleiters sind für einen kurzen Abstand auf beiden Seiten um das Bragg-Gitter in der Längsrichtung des MMI-Hohlleiters wechselseitig parallel und orthogonal zu einer imaginären Mittenlinie in der Längsrichtung des MMI-Hohlleiters. Die Breite des MMI-Hohlleiters direkt benachbart zu dem Bragg-Gitter ist als W2 bezeichnet. Die Breite der kurzen Seiten des MMI-Hohlleiters ist mit W1 bezeichnet, wobei W1 < W2. 2 illustrates another embodiment of the inventive optical wavelength-selective device. As in the previously described embodiment, the embodiment of the 2 a Bragg grid 50 and an MMI waveguide. The width of the Bragg grating is designated LBg. The length of the MMI waveguide is denoted by L, as in the case of the previously described embodiment. The difference between this embodiment and the first embodiment is the shape of the MMI waveguide. The waveguide is cone-shaped, which is equal to the access waveguides 1 . 2 . 3 and 4 is. The long sides of the MMI waveguide are mutually parallel and orthogonal to an imaginary centerline in the longitudinal direction of the MMI waveguide for a short distance on both sides around the Bragg grating in the longitudinal direction of the MMI waveguide. The width of the MMI waveguide directly adjacent to the Bragg grating is designated W2. The width of the short sides of the MMI waveguide is denoted by W1, where W1 <W2.

Wie es aus der 2 klar werden wird, kann der MMI-Hohlleiter einen schließlichen Teil mit einer Länge L3 enthalten. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Länge L3 gleich Null sein. Die Struktur ist zwischen der Breite W1 und W2 des MMI-Hohlleiters kegelförmig. Die Kegelstruktur kann linear, parabolisch oder irgendeine andere Form sein. Im dargestellten Fall besteht die Aufgabe der Kegelstruktur im Reduzieren des Unterschieds zwischen den Ausbreitungsmoden und damit im Reduzieren des Unterschieds bezüglich der sogenannten effektiven Durchdringungstiefe der reflektierten Moden im Gitter.As it is from the 2 will become clear, the MMI waveguide may include a final part with a length L3. In another embodiment, the length L3 may be zero. The structure is tapered between the width W1 and W2 of the MMI waveguide. The cone structure may be linear, parabolic or any other shape. In the illustrated case, the purpose of the cone structure is to reduce the difference between the propagation modes and thus to reduce the difference in the so-called effective depth of penetration of the reflected modes in the grating.

Zugangshohlleiter 1, 2, 3 und 4 sind auf den kurzen Seiten des MMI-Hohlleiters angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel der 2 sind zwei solche Zugangshohlleiter auf jeder kurzen Seite angeordnet. Die Mittenlinien 10, 20, 30 und 40 der jeweiligen Zugangshohlleiter 1, 2, 3 und 4 sind in der Figur gezeigt worden, wie bei der Darstellung des ersteren Ausführungsbeispiels. Der Abstand von einem Ende der kurzen Seite zu der Mittenlinie 10 des Zugangshohlleiters 1 ist als a bezeichnet. Der Abstand von demselben einen Ende der kurzen Seite zu der Mittenlinie 20 des Zugangshohlleiters 2 ist als b bezeichnet. Gleichermaßen sind die Abstände der übrigen Zugangshohlleiter von der anderen kurzen Seite als c und d bezeichnet. Die Abstände a und c können gleich sein und die Abstände b und d können auch gleich sein. Wie es unter Bezugnahme auf das erstere Ausführungsbeispiel angegeben ist, kann das Bragg-Gitter entweder in dem Zentrum bzw. der Mitte des MMI-Hohlleiters angeordnet sein oder kann etwas aus der Mitte versetzt sein. Das Bragg-Gitter ist aus der Mitte des Hohlleiters aus genau demselben Grund wie demjenigen versetzt, der in Bezug auf das erstere Ausführungsbeispiel angegeben ist, anders ausgedrückt, um irgendeine modenabhängige Phasenverschiebung zu kompensieren.Access waveguides 1 . 2 . 3 and 4 are arranged on the short sides of the MMI waveguide. In the embodiment of the 2 two such access waveguides are arranged on each short side. The middle lines 10 . 20 . 30 and 40 the respective access waveguide 1 . 2 . 3 and 4 have been shown in the figure as in the illustration of the former embodiment. The distance from one end of the short side to the center line 10 of access waveguide 1 is referred to as a. The distance from the same one end of the short side to the center line 20 of access waveguide 2 is designated as b. Likewise, the distances of the remaining access waveguides from the other short side are designated as c and d. The distances a and c can be the same and the distances b and d can also be the same. As stated with reference to the former embodiment, the Bragg grating may be located either in the center of the MMI waveguide or may be slightly offset from the center. The Bragg grating is offset from the center of the waveguide for exactly the same reason as that stated with respect to the former embodiment, in other words, to compensate for any mode-dependent phase shift.

3 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfinderischen optischen wellenlängenselektiven Vorrichtung dar. Der einzige Unterschied zwischen diesem Ausführungsbeispiel und dem Ausführungsbeispiel der 2 besteht darin, dass die optische sogenannte Pfadlänge in Bezug auf eine Anzahl von Zugangshohlleitern gewesen ist. Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 ist die optische Pfadlänge für die Zugangshohlleiter 2 und 3 erweitert worden, indem die Hohlleiter auf einem nach außen vorstehenden Teil des MMI-Hohlleiters angeordnet sind. Die Breite von diesen nach außen vorstehenden Teilen ist in 3 jeweils als e und f bezeichnet worden. Die Abstände e und f können in Abhängigkeit von dem erwünschten Ergebnis gleich oder unterschiedlich sein. Es ist natürlich möglich, irgendeinen der Zugangshohlleiter, einen oder mehrere der Hohlleiter, auf irgendeiner Form von Einrichtung auf dem MMI-Hohlleiter, die die optische Pfadlänge ändern wird, anzuordnen. Der Zweck eines Änderns der Pfadlänge von gegebenen Zugangshohlleitern besteht im Kompensieren modenabhängiger Phasenverschiebungen. 3 represents a further embodiment of an inventive optical wavelength-selective device. The only difference between this embodiment and the embodiment of 2 is that the optical so-called path length has been with respect to a number of access waveguides. In the embodiment of the 3 is the optical path length for the access waveguides 2 and 3 has been extended by the waveguides are arranged on an outwardly projecting part of the MMI waveguide. The width of these outwardly projecting parts is in 3 each have been designated as e and f. The distances e and f may be the same or different depending on the desired result. It is of course possible to arrange any of the access waveguides, one or more of the waveguides, on any form of device on the MMI waveguide that will change the optical path length. The purpose of changing the path length of given access waveguides be is in compensating mode-dependent phase shifts.

Wenn wir annehmen, dass die Länge L des MMI-Hohlleiters einem sogenannten Kreuzungsmode bzw. Quermode entspricht, ist es möglich, einen sogenannten Strichmode durch Erhöhen der Länge des MMI-Hohlleiters auf 2L zu erhalten. Wie es sich aus dem Ausdruck ableiten lässt, ist mit Kreuzungsmode ein Mode gemeint, bei welchem wenigstens ein Wellenlängenkanal, der von einer Seite des MMI-Hohlleiters ankommt, durch den MMI-Hohlleiter übertragen wird, um auf einen Zugangshohlleiter auf der anderen Seite des MMI-Hohlleiters fokussiert zu werden, der lateral in Bezug auf den Zugangshohlleiter versetzt ist, von welchem das Signal austrat. Ein Beispiel für einen Kreuzungsmode ist dann, wenn ein Wellenlängenkanal von dem Zugangshohlleiter 10 übertragen und auf den Zugangshohlleiter 40 fokussiert wird. Mit Strichmode ist gemeint, dass ein Wellenlängenkanal von einem Zugangshohlleiter auf einer Seite des MMI-Hohlleiters übertragen und auf einen entsprechenden Zugangshohlleiter fokussiert wird, der auf der anderen Seite des MMI-Hohlleiters angeordnet ist. Ein Beispiel eines Strichmodes ist dann, wenn ein Wellenlängenkanal von dem Zugangshohlleiter 10 übertragen und auf den Zugangshohlleiter 30 fokussiert wird.Assuming that the length L of the MMI waveguide corresponds to a so-called cross mode, it is possible to obtain a so-called bar mode by increasing the length of the MMI waveguide to 2L. As can be deduced from the expression, by crossing mode is meant a mode in which at least one wavelength channel arriving from one side of the MMI waveguide is transmitted through the MMI waveguide to an access waveguide on the other side of the MMI Waveguide, which is offset laterally with respect to the access waveguide, from which the signal emerged. An example of a crossing mode is when a wavelength channel from the access waveguide 10 transferred and onto the access waveguide 40 is focused. By bar mode, it is meant that a wavelength channel is transmitted from an access waveguide on one side of the MMI waveguide and focused onto a corresponding access waveguide located on the other side of the MMI waveguide. An example of a stroke mode is when a wavelength channel from the access waveguide 10 transferred and onto the access waveguide 30 is focused.

4 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfinderischen optischen wellenlängenselektiven Vorrichtung dar. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei MMI-Hohlleiter einzeln nacheinander angeordnet. Die MMI-Hohlleiter sind entweder durch einen Hohlleiter oder durch eine optische Faser miteinander verbunden worden. Die Struktur von jeweiligen MMI-Hohlleitern ist im Wesentlichen gleich der in 2 gezeigten Struktur, außer an den Enden, an welchen sie miteinander verbunden sind. Es wird aus der 4 gesehen werden, dass diese Enden nur einen Zugangshohlleiter enthalten. Weiterhin liegt ein Teil p, q jeweiliger kurzer Seiten nicht orthogonal zu der Mittenlinie des Zugangshohlleiters. Der Grund dafür besteht darin, zu ermöglichen, dass unerwünschtes Licht im MMI-Hohlleiter an diesem Teil der Struktur gebrochen wird und davon verschwindet. Eine Kaskade von zwei sequentiell angeordneten MMI-Hohlleitern hat den Effekt zum Reduzieren eines Übersprechens. Es ist auch möglich, bei diesem Ausführungsbeispiel ein Phasensteuerelement von der Art zu enthalten, die in Zusammenfassung der Erfindung angegeben ist. Irgendeine erforderliche Anzahl von Zugangshohlleitern kann auf den zwei MMI-Hohlleitern angeordnet sein, obwohl die Zugangshohlleiter vorzugsweise zwei bezüglich der Anzahl auf einer Seite und zwei bezüglich der Anzahl auf der anderen, entgegengesetzten Seite sein werden. Wie es aus der Figur klar wird, kann das Bragg-Gitter aus der Mitte des MMI-Hohlleiters versetzt sein oder kann in der Mitte des Hohlleiters angeordnet sein. 4 illustrates another embodiment of an inventive optical wavelength-selective device. In this embodiment, two MMI waveguides are arranged individually one after the other. The MMI waveguides have been interconnected by either a waveguide or an optical fiber. The structure of respective MMI waveguides is substantially the same as in FIG 2 shown structure, except at the ends where they are connected to each other. It will be from the 4 can be seen that these ends contain only one access waveguide. Furthermore, a portion p, q of respective short sides is not orthogonal to the centerline of the access waveguide. The reason for this is to allow unwanted light in the MMI waveguide to refract and disappear from this part of the structure. A cascade of two sequentially arranged MMI waveguides has the effect of reducing crosstalk. It is also possible, in this embodiment, to include a phase control element of the type indicated in summary of the invention. Any required number of access waveguides may be disposed on the two MMI waveguides, although the access waveguides will preferably be two in number on one side and two in number on the other, opposite side. As can be seen from the figure, the Bragg grating may be offset from the center of the MMI waveguide or may be located in the middle of the waveguide.

5 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfinderischen optischen wellenlängenselektiven Vorrichtung dar, bei welchem zwei MMI-Hohlleiter direkt kombiniert worden sind. 5 illustrates another embodiment of an inventive optical wavelength-selective device in which two MMI waveguides have been directly combined.

Wie es aus der 5 gesehen werden wird, ist der MMI-Hohlleiter dieses Ausführungsbeispiels lediglich auf der Seite kegelförmig, an welcher die Zugangshohlleiter angeordnet sind. Die jeweiligen langen Seiten der MMI-Hohlleiter sind zwischen den zwei Bragg-Gittern wechselseitig parallel. Die Mittenlinie von einem MMI-Hohlleiter ist in Bezug auf die Mittenlinie des anderen MMI-Hohlleiters in lateraler Richtung parallel versetzt. Um unerwünschte Lichtreflexionen in den MMI-Hohlleitern zu eliminieren, sind die Teile p und q an jeweiligen MMI-Hohlleitern gewinkelt, wobei die Teile bei dem vorgenannten lateralen parallelen Versatz der Mittenlinie sozusagen übriggelassen sind. Dieses Ausführungsbeispiel kann auch ein Phasensteuerelement von der Art enthalten, die unter Zusammenfassung der Erfindung am Anfang angegeben ist. Irgendeine erwünschte Anzahl von Zugangshohlleitern kann bei den freien Enden jeweiliger MMI-Hohlleiter angeordnet sein, wobei eine praktische Grenze in Bezug auf diese Anzahl durch die Dimensionen der MMI-Hohlleiter bestimmt wird.As it is from the 5 will be seen, the MMI waveguide of this embodiment is tapered only on the side on which the access waveguides are arranged. The respective long sides of the MMI waveguides are mutually parallel between the two Bragg gratings. The centerline of one MMI waveguide is offset parallel with respect to the centerline of the other MMI waveguide in the lateral direction. In order to eliminate unwanted light reflections in the MMI waveguides, the parts p and q are angled on respective MMI waveguides, the parts being left over at the aforementioned lateral parallel offset of the centerline, so to speak. This embodiment may also include a phase control element of the type initially indicated in Summary of the Invention. Any desired number of access waveguides may be located at the free ends of respective MMI waveguides, a practical limit on this number being determined by the dimensions of the MMI waveguides.

Als Alternative für ein Anordnen der Zugangshohlleiter an den vorgenannten nach außen vorstehenden Teilen kann der Brechungsindex des MMI-Hohlleiters in Verbindung mit geeigneten Zugangshohlleitern geändert werden, während derselbe Effekt erreicht wird, das heißt durch Ändern der Pfadlänge innerhalb des MMI-Hohlleiters mit dem Zweck eines Kompensierens von modenabhängigen Phasenverschiebungen. Diese Alternative ist in 6 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Brechungsindex des MMI-Hohlleiters in einem rechteckförmigen Bereich 60 direkt benachbart zu einem Paar von Zugangshohlleitern erhöht worden, wobei die longitudinale Mittenlinie des Rechtecks mit den Mittenlinien der jeweiligen Zugangshohlleiter übereinstimmt. Diese Änderung bezüglich eines Brechungsindex kann durch Transformieren von existierendem Material in dem MMI-Hohlleiter durch beispielsweise ein UV-Schreiben erreicht werden. Die Form und die Dimensionen der Brechungsindexänderung sind beim Erreichen dieses Effekts entscheidend.As an alternative to arranging the access waveguides on the aforementioned outwardly projecting parts, the refractive index of the MMI waveguide can be changed in conjunction with suitable access waveguides while achieving the same effect, that is, by changing the path length within the MMI waveguide for the purpose of Compensating for mode-dependent phase shifts. This alternative is in 6 shown. In this embodiment, the refractive index of the MMI waveguide is in a rectangular area 60 directly adjacent to a pair of access waveguides, the longitudinal center line of the rectangle coinciding with the center lines of the respective access waveguides. This change in refractive index can be achieved by transforming existing material in the MMI waveguide by, for example, UV writing. The shape and dimensions of refractive index change are critical in achieving this effect.

Die erfinderische Vorrichtung kann auf geeignete Weise aus solchen Materialien wie Quarz (SiO₂), polymeren Materialien, einem Halbleitersystem oder Lithiumniobat (LiNbO₃) hergestellt werden, obwohl vorzugsweise Quarz verwendet wird.The inventive device can be suitably made from such materials as quartz (SiO ₂ ), polymeric materials, a semiconductor system or lithium niobate (LiNbO ₃ ), although quartz is preferably used.

Es wird verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen und dargestellten beispielhaft gezeigten Ausführungsbeispiele davon beschränkt ist und dass Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche durchgeführt werden können.It will be understood that the invention is not limited to those described above and illustrated Exemplary embodiments thereof are limited thereto and that modifications can be made within the scope of the following claims.

Claims

Optical branch multiplexer comprising at least one MMI waveguide and at least two so-called access waveguides ( 1 . 2 ), which are arranged on a first side of the MMI waveguide, and at least one access waveguide ( 3 . 4 ) disposed on a second side of the MMI waveguide, the first and second sides being short sides of the MMI waveguide, the short sides being shorter than at least one other side of the MMI waveguide; characterized in that the access waveguides ( 1 . 2 . 3 . 4 ) have a so-called cone structure, so that the access waveguides ( 1 . 2 . 3 . 4 ) are wider at their connections to the MMI waveguide than at their free ends; and that at least one Bragg grating structure ( 50 ) is arranged in the MMI waveguide.

Optical branch multiplexer device according to claim 1, characterized in that the Bragg grating structure ( 50 ) is arranged in the middle of the MMI waveguide.

Optical branch multiplexer device according to claim 1, characterized in that the Bragg grating structure ( 50 ) is offset with respect to the center line of the MMI waveguide, which center line is perpendicular to the direction of propagation of light in the MMI waveguide.

An optical branch multiplexer according to claim 2 or 3, characterized in that the device is a thermal, contains optically or electrically active phase control element.

Optical branch multiplexer device according to claim 4, characterized in that the MMI waveguide has a cone structure on each side of the Bragg grating structure ( 50 ) so that the MMI waveguide is wider at its connection to the Bragg grating structure than at its other end.

An optical branch multiplexer according to claim 5, characterized in that the cone structure on the MMI waveguide is linear.

An optical branch multiplexer according to claim 5, characterized in that the cone structure on the MMI waveguide parabolic.

Optical branch multiplexer device according to claim 6 or 7, characterized in that at least one access waveguide ( 1 ) is arranged on one side of the MMI waveguide such that the optical path length of this access waveguide differs from the optical path lengths of the remaining access waveguides (FIG. 2 . 3 . 4 ) will be.

Optical branch multiplexer device according to claim 6 or 7, characterized in that it comprises at least three access waveguides ( 1 . 2 . 3 . 4 ) and that at least one access waveguide ( 1 . 3 ) is arranged on the first and second sides of the MMI waveguide such that the optical path lengths of the at least one access waveguide disposed on the first and second sides of the MMI waveguide are different from the optical path lengths of the remaining access waveguides (FIG. 2 . 4 ).

An optical branch multiplexer according to claim 8 or 9, characterized in that an access waveguide a first MMI waveguide with an access waveguide on one second MMI waveguide is coupled.

Optical branch multiplexer device according to claim 1, characterized in that a part ( 60 ) of the MMI waveguide adjacent to at least one access waveguide in the MMI waveguide has a refractive index different from the refractive index of other parts of the MMI waveguide.

Optical branch multiplexer device according to claim 11, characterized in that the device comprises at least two MMI waveguides and at least two Bragg grating structures ( 50 ), wherein at least one so-called access waveguide ( 1 . 2 ) is arranged on a first side of a first MMI waveguide and at least one access waveguide ( 3 . 4 ) is disposed on a second side of a second MMI waveguide, and wherein the first and second sides are short sides of the MMI waveguide, the short sides being shorter than at least one other side of the MMI waveguide; that a second short side of the first MMI waveguide and a first side of the second MMI waveguide are mutually coupled; that the access waveguides have a so-called cone structure, so that the access waveguides ( 1 . 2 . 3 . 4 ) are wider at their connections to the MMMI waveguide than at their free ends; and that the Bragg grating structures are arranged in the MMI waveguides.

An optical branch multiplexer according to claim 12, characterized in that the second side of the first MMI waveguide and the first side of the second MMI waveguide laterally relative to each other are offset.

An optical feeder multiplexer according to claim 13, characterized in that the MMI waveguides have a cone structure on each side Bragg grating structures ( 50 ) so that the MMI waveguides are wider at their connections to the Bragg grating structure than at their other end.