DK163692B - Optisk kommunikationsanlaeg - Google Patents

Optisk kommunikationsanlaeg Download PDF

Info

Publication number
DK163692B
DK163692B DK370583A DK370583A DK163692B DK 163692 B DK163692 B DK 163692B DK 370583 A DK370583 A DK 370583A DK 370583 A DK370583 A DK 370583A DK 163692 B DK163692 B DK 163692B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
fiber
wavelength
energy
wavelengths
resonant
Prior art date
Application number
DK370583A
Other languages
English (en)
Other versions
DK370583D0 (da
DK370583A (da
DK163692C (da
Inventor
Jr John Wilbur Hicks
Original Assignee
Polaroid Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Polaroid Corp filed Critical Polaroid Corp
Publication of DK370583D0 publication Critical patent/DK370583D0/da
Publication of DK370583A publication Critical patent/DK370583A/da
Publication of DK163692B publication Critical patent/DK163692B/da
Application granted granted Critical
Publication of DK163692C publication Critical patent/DK163692C/da

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29331Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
    • G02B6/29335Evanescent coupling to a resonator cavity, i.e. between a waveguide mode and a resonant mode of the cavity
    • G02B6/29337Cavities of the linear kind, e.g. formed by reflectors at ends of a light guide
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2821Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29331Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
    • G02B6/29335Evanescent coupling to a resonator cavity, i.e. between a waveguide mode and a resonant mode of the cavity
    • G02B6/29338Loop resonators
    • G02B6/2934Fibre ring resonators, e.g. fibre coils
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29331Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
    • G02B6/29335Evanescent coupling to a resonator cavity, i.e. between a waveguide mode and a resonant mode of the cavity
    • G02B6/29338Loop resonators
    • G02B6/29343Cascade of loop resonators
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/29395Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device configurable, e.g. tunable or reconfigurable

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Description

DK 163692B
i
Opfindelsen angår et optisk kommunikationsanlæg af den i krav 1's indledning angivne art.
Der er gjort mange forsøg på at tilvejebringe afstemt dispersiv, lateral kobling mellem to fiberkerner. Imidlertid har det vist sig, at opbygningen af et filter efter dette princip med en bredde på under 1 o/oo af centerbølgelængden er vanskelig. Disse vanskeligheder fremkommer på grund af begrænsninger i processen til trækning af fibrene, hvilket giver en variation i fiberdiameteren. Teknikken omkring trækning af fibre forbedres fra dag til dag, og de nævnte vanskeligheder forsvinder med forbedringerne i fibertrækningsteknikken. Ikke desto mindre eksisterer vanskelighederne endnu, og der er et aktuelt behov for filtre med en bredde på under 1 A i én til to μιη området.
Smalbåndsfiltrering som beskrevet i det foregående afsnit er anvendelig, idet der i store kommunikationssystemer sker en reduktion af prisen for hovedledninger, når antallet af signalkanaler pr. fiber øges. Endvidere øges antallet af mulige sluser i en fordelingscentral, når antallet af kanaler pr. fiber øges. For at forklare den sidste af de foregående anvendelser af smalbåndsfiltre, må fordeling karakteriseres bredt ved to slags teknik.
Ved en almindelig måde til at fordele signaler påkræves, at m linier krydser n linier i en rektangulær matrix med en kontakt i hvert krydsningspunkt. I et sådant system indgår et stort antal to-stillingskontakter.
En anden metode anvender udsendelse fra m sendere. Hver sender anvender en af mange mulige "kanaler". Fordelingen sker da ved at afstemme den rigtige modtagersluse til den samme kanal som den valgte sendende sluse.
Ved udsendelsesfordeling giver en multikanalstransmissionslinie en forbedring i forhold til fritrumsudsendel- 2
DK 163692 B
se, idet energien i hver enkelt kanal ikke behøver at være så stor. Kanalenergi føres af en fælles linie, indtil den passerer en sluse, der fjerner energien fra linien. Fiberoptik giver en forbedring i forhold til eksisterende udsendelsesfordelingscentraler, idet et meget stort antal kanaler kan bæres af en enkelt fiberlinie.
Hvis en single mode fiber bærer 10 kanaler spredt over 1/10 af det optiske spektrum lige under singlemodegræn-sen, vil den i båndbreddemæssig betydning først være fuldt belastet, når modulationshastigheden i hver kanal er omkring 5 x 10^ impulser pr. sekund. (Det antages, at bølgelængdeområdet er omkring 1 um). Sådanne modulationshastigheder er svære at opnå med den aktuelle teknologi. Endvidere spreder impulserne sig relativt hurtigt, når de går gennem en længdefiber på grund af spredning i gruppehastigheden. Yderligere lader det ikke til, at der er nogen, der har brug for et enkelt - informationssignal med mere end videobåndbredde. Derfor vil det for at belaste en sådan 100 bølgelængdes kanals fibre, være nødvendigt at tidsmultiplexe ca. 1000 videosignaler. Organer til tidsmultiplexering er forholdsvis dyre, og med det nuværende teknologiske stade for elektronikken, er det ikke muligt at tidsmultiplexe videobåndbreddelængder til ho- 10 vedlinier med modulationshastigheder på 5 x 10 impulser pr. sekund. Det er næppe muligt ved modulationshastighe- g der på 5 x 10 impulser pr. sekund.
Af de ovennævnte grunde vil det være yderst fordelagtigt at være i stand til at anvende 10 000 til 100 000 bølgelængdekanaler på en enkelt fiber og ikke skulle bruge nogen tidsmultiplexering overhovedet. For at opnå dette, er det nødvendigt at filtrere med en ' liniebredde på 1/100 000 til 1/1000 000 af grundbølgelængden, hvilket i 1 μπι bølgelængdeområdet bliver 0,01 nm til 0,001 nm. Der er intet afgørende ved disse nøjagtige tal. Der er endda nogle begrænsede fordele ved et filter med 0,1 nm linie- 3
DK 163692 B
bredde i forhold til et 1 nm bredt.
Der er forskellige anvendelser for bølgelængdefiltre, men i den til illustration netop anvendte skal man gøre følgende: 1. Lede en smal spektrallinie ind i en særskilt bane.
2. Forstyrre de øvrige bølgelængdekanaler så lidt som muligt. Hvis man f.eks. fjerner halvdelen af energien i de resterende kanaler, vil det nedsætte antallet af brugbare modtagersluser væsentligt. Det er ikke nødvendigt at anbringe alle n modtagere på en enkelt linie. Det samme sæt af signalbærende kanaler kan udsendes på adskillige parallelle linier, således at alle modtagerne ikke behøver at være på den samme linie. Imidlertid er det en fordel at de ufiltrerede kanaler forstyrres så lidt som muligt og at anvende så få parallelle linier i en fordelingscentral som muligt.
Et andet anvendelsesområde er et fiberoptisk fordelingssystem. I et sådant system, adresserer en lokal fordelingscentral en bestemt modtager på en fælles fordelingslinie ved at anbringe et signal på linien med den bølgelængde, til hvilken modtageren er afstemt. Det vil sige, at modtageren har en afstemt linieafgrening, der fjerner en bølgelængdekanal fra den fælles linie. Igen er det ønskeligt, at de uafgrenede kanaler er så uforstyrrede som muligt. Fordelen ved at forøge kanalantallet på en lokal fordelingslinie fra 100 til 1000 eller 10 000 er ikke overvældende, men der er en periferisk fordel ved anvendelsen af denne opfindelse udover liniebredde. Fordelen er den ifølge opfindelsen opnåede temperaturstabilitet for en given liniebredde. En anden periferisk fordel er den lethed, med hvilken man kan udføre linieafgreningen.
4
DK 163692 B
Den eksisterende teknologi giver andre fremgangsmåder til smalbåndsliniefiltrering. F.eks. er det sædvanlige udvalg af organer til optisk smalbåndsliniefiltrering til rådighed såsom, prismer, diffraktionsgitre, Fabry-Perrot in-terferometre og lignende. De lider alle under deres geometri. 1 ingen af disse konstruktioner er det let at få det filtrerede lys ind i én fiber og resten af lyset ind i en anden fiber.
Fabry-Perrot interferometret er det eneste nævnte, der kan opnå liniebredder så små som 0,1 nm i et lille rumfang. Den typiske gittermonochromator, der kan opløse 0,1 3 nm, er 3 m lang og har et volumen på omkring 14 m . Det er tydeligvis ikke et passende apparat til den anvendelse.
Et optisk kommunikationsanlæg med lateral retningskobling af optiske fibre (dispersiv såvel som ikke-dispersiv) er beskrevet i EP-A-37 793. Endvidere kendes fra DE-A-19 39 447 et apparat til overføring af lysenergi i forbindelse med filtrering af bølgelængder ved anvendelse af resonanshulrum i kombination med retningskobling (ét hulrum såvel som flere forskellige hulrum arrangeret i serie) i strimmelbølgeledere.
Opfindelsen har til formål at angive en sådan udformning af et optisk kommunikationsanlæg .af den omhandlede art, at der tilvejebringes frekvensselektiv kobling mellem optiske bølgeledere ved hjælp af et resonanshulrum på en sådan måde, at uønskede sidebånd af resonansbølgelængder undertrykkes.
Dette formål opnås ved, at anlægget er udformet som angivet i krav l's kendetegnende del. Undertrykkelsen af uønskede sidebånd af resonansfrekvenser foretages således ved dispersiv kobling.
5
DK 163692 B
Hensigtsmæssige enkeltheder ved anlægget er angivet i krav 2-4.
Opfindelsen skal i det følgende nærmere beskrives med henvisning til tegningen, hvorpå fig. 1 viser en udførelsesform ifølge opfindelsen med anvendelse af en Fabry-Perrot struktur, i hvilken indgangs-og udgangsfibrene forbindes af et mellemliggende late-raltkoblet filterfiber i en langstrakt udførelsesform, fig. 2 viser en udførelsesform ifølge opfindelsen med en sløjfe fiber og indgangs- og udgangskobling ved hjælp af lateralkoblingsteknik, fig. 3 viser også en udførelse i form af et to-trinsfilter i en hybrid udformning med en- dispersiv lateral kobler kombineret med et resonanshulrumsfilter, som i en langstrakt udførelsesform ser ud som vist på fig. 3A, fig. 3B, 3C og 3D tjener til forklaring af virkemåden af det hybride to-trinsfilter i fig. 3, og fig. 4 viser den lineære udgave af lateralkobler-filtret i fig. 3.
Resonanshulrum er velkendte i den mere langbølgede del af det elektromagnetiske spektrum, men sådanne konstruktioner er en undtagelse i den optiske del af dette spektrum.
Selv når der anvendes resonanshulrum i den optiske del af spektret, lider de under høje tab pr. svingning og er ikke små nok til at arbejde i området med liniebredder fra 0,1 nm til 0,001 nm. Disse konstruktioner er almindeligvis udført i plan optik og ikke fiberoptik, og lystabet pr. svingning er relativt højt i sådanne plane konstruktioner. Ydermere har det vist sig svært at koble effektivt fra en fiber til en plan konstruktion. Den fysiske 6
DK 163692 B
udstrækning af eksisterende konstruktioner er så stor (30 cm eller mere i omkreds), at linieafstanden ved 1 um er 1/300 nm eller mindre med en liniebredde på 1/30000 nm.
Hvis man anvender en fiberkonstruktion udformet som et lineært resonanshulrum med højreflekterende metalbelægninger på enderne og singlemode drift med anlægskobling til de transmitterende fibre, opstår der vanskeligheder.
Den grundliggende vanskelighed deles med Fabry-Perrot in-terferometret. Denne vanskelighed beror på, at højreflek-tive metaloverflader absorberer størstedelen af det lys, som ikke reflekteres. Dette er uløseligt forbundet med reflektionsprocesseme i metalliske spejle. Derfor har denne konstruktion en meget lille gennemgangsvirkningsgrad ved den resonante bølgelængde.
I Fabry-Perrot interferometret kan dette undgås ved at anvende højreflekterende dielektriske flerlagsbelægninger. Sådanne flerlagsbelægninger er nødvendigvis ikke tynde sammenlignet med bølgelængden af det lys, der skal reflekteres.
På grund af deres tykkelse vil de ikke have høj virkningsgrad på en lineær fiberhulrumsresonators endeflader og de vil også danne et uønsket gab i den optiske vej.
En anden vanskelighed er, at den resterende ufiltrerede lysstråle, sendes tilbage i den fiber, der bragte lyset til hulrummet. Dette er alt andet end belejligt.
En tredie vanskelighed er fælles for alle enkle resonanshulrumskonstruktioner af denne slags. Der er mange resonanslinier med mere eller mindre ens afstand.
Betingelsen for resonans er, at alle faseskiftene fra faktorer, der påvirker lysets fase på en helt rundvan
DK 163692B
7 dring, må summeres til et helt antal bølgelængder. Det er indlysende, at hvis den optiske vej for en resonant bølgelængde er 1000 bølgelængder, da vil der være en anden resonant bølgelængde, hvor vejen er 999 bølgelængder og en anden ved 1001 osv. Medmindre mediet er meget skarpt dispersivt, vil disse opstå ved en ændring i bølgelængden på omkring 1/1000 af den oprindelige bølgelængde. I stedet for at frafiltrere en bølgelængde, vil ethvert simpelt resonanshulrumsfilter frafiltrere en række af bølgelængder.
Forholdet mellem liniebredde (for hver resonansbølgelængde) og afstanden mellem linierne er tilnærmelsesvis proportional med den brøkdel af energi, der tabes ved en rundvandring. Disse tab indeholder refleksionstab, spredning, transmissionstab og tab gennem ind- og udgangssluserne (idet det antages, at indgangskilden afbrydes momentant ).
En udførelsesform ifølge opfindelsen anvender et lateralt koblet lineært resonanshulrum med spejl-ender, som vist i fig. 1. Idet der henvises til fig. 1, vil det bemærkes, at det filtrerede lys, der i udgangsfiberen 14 uheldigvis bevæger sig til højre og venstre, også vil gå til venstre i indgangsfiberen 10. Energien i hver alternativ vej er den samme. Dette er en følge af, hvad der kan kaldes "regelen for sluselig fordeling af energi". Det vil sige, at udgangsenergien fra enhver mulig sluse vil være den samme, hvis slusernes kobling er den samme. I dette tilfælde kan enhver mulig tabsmekanisme betragtes som en fiktiv sluse. Hvis sluserne ikke er ligeligt koblede, vil lysudgangsenergien fra hver sluse være proportional med energikoblingen (eller med kvadratet på amplitudekoblingen). Den anden del af "sluseligefordelingsregelen" er, at 100% af lysenergien fra indgangsslusen vil være aftaget, når indgangssluseenergikoblingen er lig med summen af energikoblingen til alle udgangssluser inklusive tab.
Dette naturligvis ved resonans.
8
DK 163692 B
Fordelingen kan forbedres ved at udgangsfiberens 14 (fig.
1) venstre endeflade forsynes med et spejl. Den øvre fiber 14's venstre endeflade reflekterer da den filtrerede bølgelængde. På grund af interferenseffekter vil de ven-stregående og højregående bølgers amplituder blive adde ret. Hvis de er nøjagtigt i fase ved hulrummets (resonansbølgelængde), vil amplituden blive fordoblet og den mod højre rettede energi firdoblet.
En første opfattelse er, at 4/5 af lysenergien da vil gå i den ønskede retning. Dette er ikke rigtigt. Den sluse, der er årsag til den venstrerettede strøm i indgangsfiberen, er øjensynlig koblet lige så kraftigt til hulrummet som indgangsslusen. Den eneste måde at opnå 100% kobling fra indgangsporten på, er at fjerne den øvre fiber helt. Tilføjes en anden dobbeltkoblet sluse i den øvre del fremkommer en alvorlig mistilpasning af hulrummets sluser.
For små koblinger pr. sluse er det følgende tilnærmelsesvis rigtigt: 4(X + X2 + X3---)
Energi koblet ind = -=
(1 + Χχ + x2 + x3---)Z
Hvori Xi er forholdet mellem den i'te sluses energikoblingskonstant og indgangsslusens energikoblingskonstant (ikke amplitudekoblingskonstant).
og yderligere:
Energi koblet ind i ønskede sluser = 9
DK 163692 B
4<Xdl + Xd2 (1 + Χχ + X2---)2 I ét tilfælde er den første og uberegnelige sluse den nedre venstrerettede sluse, der har den samme koblingsvirkning som indgangsslusen. Hvis vi antager, at der ikke sker energitab på grund af refleksioner etc., er den eneste anden udgangssluse den øvre kombinationssluse. Idet den kombinerede (interfererede) sluses energikoblingseffektivitet defineres som X^, vil det brugbare udgangssignal være: 4Xd - som har maksimum for X. = 2 (2 + Xd)2 α men er rimelig flad fra X^ = 1 til 3.
Ideelt skulle da den energi, der kobles ud i den øvre fiber i én retning, være halv så stor som energien, der kobles ind fra den lavere fiber. Interferens forøger dette til det dobbelte af den energi, der kobles ind fra den lavere fiber, og i dette tilfælde går 50% af lyset ud gennem den øvre fiber, 25% går til venstre gennem den lavere fiber og 25% går forbi uden at blive afgrenet.
Udtrykt mere generelt siger den tredie del af "sluselige-fordelingsregelen", at energien i en brugbar udgangssluse maksimeres, hvis energikoblingen til denne sluse er lig med summen af koblingskoefficienterne til alle andre sluser, idet tabene regnes som fiktive sluser og idet indgangsslusen også antages at være en sluse.
Det vil sige, at energien til en ønsket udgangssluse maksimeres hvis:
DK 163692B
10 xd + xin + «tab + Σχ
Det antages, at alle koblingekoefficienteme er små. Den energi, der tæt ved en resonansbølgelængde kobles ud gen-5 nem den ønskede sluse, er da givet ved: 4xd o E ud = E ind 11 " "|2
d + »'tab + IXandre sluser + xd> 2r H
Δ λ 10 —- 2 K indgang 15
Hvor rA er afstanden i bølgelængder fra en resonanslinie og Δλ er afstanden mellem to resonanslinier. Heraf ses det klart, at punktet, hvor energien er det halve af spidsenergien, er givet ved: 20 rλ (1 + ΣΧ) K indgang Δλ 2ir i dette tilfælde: 25 indgangssignal lavere venstre udgangstab anvendelig udgangssignal + 2 +4 =8 1 + ΣΧ - 1 + 1 og K «= 0,01.
30 35
DK 163692 B
11
Ved halvenergipunktet gælder: τλ 8 (0,01) — = - s 0,013
Δλ 2 X
5 20% af spidsenergipunktet er 1 « -(1 * ΣΧ> Kln 10 “ 2* 3 0,026 i vort eksempel og 10% spidsenergipunktet er 15 rh (1 + ΣΧ) K.
— = 3 - in Δλ 2* s 0,039 i vort eksempel.
Hvis man anbringer signalkanaler med en afstand på 0,039
mV
Δλ, vil der ved brug af dette filter være 10% krydstale mellem kanalerne, hvilket eventuelt kan være acceptabelt og omkring 25 kanaler kan klemmes ind i én rækkefølge.
Det i fig. 2 viste apparat anvender en lukket sløjfefiber 25 16 mellem indgang- og udgangsfiberen, idet der anvendes lateralkobling til at lukke sløjfen og til kobling for ind- og udgangssignalerne, og idet hele konstruktionen anvendes som et resonanshulrumsbølgelængdefilter.
30
Denne konstruktion har den fordel at have meget lave tab pr. gennemløb. En omhyggeligt konstrueret lateralkobling kan have en gennemgangsvirkningsgrad godt over og 99% over et spektralt område på 1% af grundbølgelængden.
35 12
DK 163692 B
Den kan også udføres i størrelsesområdet fra 0,5 til 5 cm i diameter, hvilket er den størrelsesorden, der har interesse. Den nedre grænse kræver betydelig omhu.
En udgave er vist skematisk i fig. 3. Lyset kobles ind lateralt fra indgangs fiberen 10 til resonanselementets 50 indre laterale element 46 og kobler lateralt fra det ydre element 48 til udgangsfiberen 14. De ydre og indre elementer 46 og 48 danner en afstandslateralkobler, som udlagt lineært ser ud som vist i fig. 3A. Filterets resonansbølgelængde bestemmes ved længder af filterelementerne 46 og 48, idet lysenergien ved disse bølgelængder overføres mellem elementerne som vist på fig. 3A. Afbrydelserne i filterelementerne er placeret således, at de er sammenfaldende med de punkter, hvor alt energi for den bølgelængde, der har interesse, befinder sig i den anden arm, således at denne bølgelængde ser en ubrudt vej. For en bølgelængde, som er let forskudt i forhold til afstemningsbølgelængden, tabes noget af energien ved afbrydelsernes åbne endeflader. Således har resonanshulrummet et tab, der er rimeligt stærkt afhængigt af bølgelængden. Indføres der et teoretisk bølgelængdeafhængigt tab i udtrykket for energi, der er koblet fra hovedledningen, og hvis andre tab er 0,01 og energikoblingsfaktoren ind i hulrummet fra hovedledningen er 0,002 ses det, at energien overført til udgangen ville være: 4 (5) 20 -- = - s 16% (1 + 5 + 5Γ 121 hvis koblingen til udgangslinien er 0,01.
Hvis tabsfaktoren, der er bølgelængdeafhængig, ved den næste resonanslinie kun er 0,06, vil det fra hovedledningen afledte lys kun være: 13
DK 163692 B
4(5+5+5+30) 4 -_ = — s 10% (1 + 5 + 5 + 30) 40
Antages det, at tabsfaktoren ved den næste resonanslinie er steget til 0,12, vil den fra hovedledningen fjernede energi ved denne bølgelængde kun andrage 5,7% osv.
Resultatet er et udgangssignal som vist i fig. 3B. Virkemåden fra fig. 3B kan yderligere forbedres ved anvendelse af endnu et uafhængigt filter. Det fra hovedledningen fjernede lys ser ud som vist i fig. 3C, der kun viser den venstre side af det i fig. 3B viste komplette spektrum.
Dette er det bedste resultat, der er opnået. Kun 10% fjernes fra den næste nabolinie, 6% fra den følgende og endnu mindre fra den derefter følgende. På denne måde kan et stort antal enkeltliniefyringsfiltre anbringes på hovedledningen. Hvert stjæler en lille smule energi fra dets umiddelbare nabo, men dette er begrænset af afgre-ningsresonanskoblingen, som er 0,2%. Dette tillader anvendelse af måske 500 sådanne filtre i serie på en hovedlinie.
Der blev antaget en vis tabsfaktor. Faktisk kan kurven for det afstemte laterale filter anvendes som vist i fig.
3D. Det næste, der er brug for, er en bølgelængdeskala.
Der er givet en tommelfingerregel for den relative dispersion for to fibre.
Δη cos 0 = 1/3 (n^ - ^) hvor n.^ = brydningsindekset. (n1 - ^) værdier på O7OI* kan opnås. Derfor er det første nulpunkt på begge sider i en filterkobler på 2 cm længde med en bølgelængde på 1 n forskudt ca.' 3 nm. Tabet 0,5 nm fra spidsen vil være omkring 0,06. Indhylningskurven er i dette tilfælde meget bredere end antaget, idet linieafstanden for hulrumsreso- 14
DK 163692 B
natoren (2 cm lang) er 1/20 nm. Kurven for afgrenet energi fra hovedledningen vil først falde til 10% ved den tiende linie fra centrum. Denne situation er ikke anvendelig, men illustrerer behovet for en relativ dispersion større end 0,03. Det ville derfor være fordelagtigt med en dispersion på mindst 0,1.
Det er nødvendigt at reducere energiafgreningen ved den centrale linie og/eller at forøge den på hovedledningen til rådighed værende energi, således at der stadig er et for detekteringen passende energiniveau, selv om der stjæles energi fra nabofiltre og gennemgangsvirkningsgraden er temmelig lav. Selv med de opgivne parametre kan systemet arbejde.
En lineær udgave af det i fig. 3 viste filter er vist i fig. 4. I denne udførelsesform udgør filterelementerne 52 og 54 et afstemt dispersivt filterkoblingsled. Elementet 52 har et spejl 56 på dets venstre ende og elementet 54 har et spejl 58 på dets højre ende til bestemmelse af den rette længde. Koblingslængden mellem elementerne er valgt således, at den foretrukne bølgelængde tilgodeses, således at to-trinsfunktionen iværksættes. For at gøre filterkarakteristikken skarpere, kan de ikke spejlende ender gøres tabsgivende, således at ikke ønskede bølgelængder dæmpes.
Spejlene behøver ikke at være anbragt som vist. Afhængigt af længden på den dispersive kobling, kan spejlene være anbragt på den samme fiber, eller på den øvre fiber 54's højre endeflade og på den lavere endeflade på den lavere fiber 52. Kravet er, at de bestemmer et helt antal bølgelængder imellem sig, ved den foretrukne bølgelængde. 1 begge de her givne eksempler, arbejdede alle fiberelementerne i singlemode bølgelængdeområde, uden redegørelse for muligheden af to mulige polarisationer. Antagelsen 15
DK 163692 B
var, at indgangsfiberelementet kun fik én polarisations mode anslået og at koblingen mellem elementerne var således, at stimulering af den anden polarisations mode udgår. Dette er imidlertid ikke en nødvendig begrænsning.
Hvis dér i hvert enkelt tilfælde er anslået to polariseringer, vil et dobbelt sæt af resonanslinier opstå. Filteret fungerer stadig, men der må tages hensyn til tilstedeværelsen af de dobbelte linier, når filteret anvendes.
Selv begrænsningen til singlemode er ikke nødvendig, selv om det er den foretrukne udførelsesform. Eksistensen af flere modes i ethvert af resonanselementerne multiplikere og komplicerer resonansliniestrukturen, men forhindrer ikke konstruktionerne i at virke.
Med hensyn til single mode resonatorer og multi-mode input fiberelementer, adskiller opfindelsen sig fra andre bølgelængde-selektive filtre ved, at den giver en af indgangsfibrenes mode-struktur uafhængig filterliniestruk-tur. 1 de foregående filtre, bestemmes bølgelængden af forholdet mellem udbredelseskonstanten for en indgangsfiber mode og for udgangsfiberen.
I opfindelsen bestemmes filterlinien eller linierne kun af resonatoren. Kun graden af indgangskobling påvirkes af fasetilpasset lateral overførsel.
Ved anvendelse af en multi-mode fiber som indgangselement, er det derfor kun nødvendigt at frembringe tilstrækkelig god fasetilpasning ved den ønskede bølgelængde roed mindst en af indgangs fibrenes mode. Hvis energien i en multi-mode fiber er fordelt mellem en mængde mulige modes, er det umuligt at af grene en stor procentdel af den totale energi, da det ikke vil være muligt at fasetilpasse til alle modes. Faktisk kan der kun tilpasses nøjagtigt til én. Ved nogle anvendelser vil en sådan del 16
DK 163692 B
vis afgrening fra en multi-mode fiber være et nyttigt resultat, idet der på nuværende tidspunkt ikke er andre måder at gøre det på ved anvendelse af en lateral afgrening.
Fasetilpasningen mellem en mode fra multi-mode fibren og resonatoren kan ske ved konstruktionen eller ved afstemning. Multi-mode fiberens hele mode-struktur kan ændres ved langsgående påvirkning, temperaturændring, lateral påvirkning eller bøjning.

Claims (4)

1. Optisk kommunikationsanlæg, der har et apparat, som fra en optisk fiber (10), der befordrer lysenergi med et antal bølgelængder, som er fordelt over et bredt spek-tralbånd, overfører et udvalgt antal af disse bølgelængder ud af et smallere bølgelængdebånd til en anden optisk fiber (14), kendetegnet ved, at der mellem de optiske fibre (10,14) findes et resonansfiberhulrum (50) med en sådan længde, at resonansbølgelængderne omfatter de udvalgte bølgelængder, og at fiberhulrummet omfatter en første og en anden optisk fiberdel (46,48; 52,54), som er således dispersivt koblet til hinanden, at de udvalgte bølgelængder overføres mellem dem, og hvilke første og anden fiberdele (46,48; 52,54) er lateralt koblet til henholdsvis den ene og den anden af de optiske fibre (10,14) til reduktion af det antal bølgelængder, der overføres fra den ene optiske fiber (10) til den anden optiske fiber (14), i forhold til antallet af fiberhulrummets (50) resonansbølgelængder.
2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den første og den anden fiberdel (46,48) er således beliggende, at mellem rummet mellem enderne af hver fiberdel er beliggende det sted, hvor al energien ved den interesserende bølgelængde befinder sig i den anden fiberdel, så at lyset af den pågældende bølgelængde gennemløber en kontinuerlig bane.
3. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fiberdelene (52,54) danner en lineær version af et filter, som definerer en afstemt dispersiv filterkobling med de optiske fibre.
4. Anlæg ifølge krav 3, kendetegnet ved, at fiberdelene (52,54) er udstyret med et spejl (56,58) ved 18 DK 163692 B modstående ender, og at enderne uden spejl er gjort tiltagende, tabsgivende til svækkelse af den ikke ønskede bølgelængde.
DK370583A 1981-12-16 1983-08-15 Optisk kommunikationsanlaeg DK163692C (da)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US33105281A 1981-12-16 1981-12-16
US33105281 1981-12-16
PCT/US1982/001744 WO1983002168A1 (en) 1981-12-16 1982-12-15 Optical resonant cavity filters
US8201744 1982-12-15

Publications (4)

Publication Number Publication Date
DK370583D0 DK370583D0 (da) 1983-08-15
DK370583A DK370583A (da) 1983-08-15
DK163692B true DK163692B (da) 1992-03-23
DK163692C DK163692C (da) 1992-08-17

Family

ID=23292427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK370583A DK163692C (da) 1981-12-16 1983-08-15 Optisk kommunikationsanlaeg

Country Status (12)

Country Link
EP (1) EP0096064B1 (da)
JP (1) JPH0766093B2 (da)
KR (1) KR840002983A (da)
AT (1) ATE38099T1 (da)
AU (1) AU567022B2 (da)
BR (1) BR8208023A (da)
CA (1) CA1247903A (da)
DE (1) DE3279130D1 (da)
DK (1) DK163692C (da)
ES (1) ES518632A0 (da)
IT (1) IT1191138B (da)
WO (1) WO1983002168A1 (da)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1985000484A1 (en) * 1983-07-08 1985-01-31 American Telephone & Telegraph Company Wavelength division multiplexing optical communications systems
US4577100A (en) * 1983-12-27 1986-03-18 United Technologies Corporation Temperature compensated optical pressure sensor
US4630885A (en) * 1984-03-02 1986-12-23 Northrop Corporation Multichannel optical wave guide resonator
US4676583A (en) * 1984-06-28 1987-06-30 Polaroid Corporation Adscititious resonator
DE3584091D1 (de) * 1984-10-01 1991-10-17 Polaroid Corp Verstaerker fuer optischen wellenleiter und laser.
DE189196T1 (de) * 1985-01-25 1986-11-27 Polaroid Corp., Cambridge, Mass. Ramanverstaerktes filterabzweigungssystem.
DE3673630D1 (de) * 1985-07-24 1990-09-27 British Telecomm Dielektrische lichtwellenleitervorrichtung.
US4778238A (en) * 1985-08-01 1988-10-18 Hicks John W Optical communications systems and process for signal amplification using stimulated brillouin scattering (SBS) and laser utilized in the system
US4768849A (en) * 1986-09-15 1988-09-06 Hicks Jr John W Filter tap for optical communications systems
US5583683A (en) * 1995-06-15 1996-12-10 Optical Corporation Of America Optical multiplexing device
WO2001081962A2 (en) 2000-04-24 2001-11-01 Lambda Crossing Ltd. A multilayer integrated optical device and a method of fabrication thereof
WO2002023242A2 (en) * 2000-09-12 2002-03-21 Lambda Crossing Ltd. Ring waveguide based optical device
CA2451030A1 (en) * 2001-06-20 2003-01-03 Arryx, Inc. Optical switches and routers and optical filters
US20040184711A1 (en) 2002-06-20 2004-09-23 Kenneth Bradley Optical switches and routers and optical filters
JP7471862B2 (ja) 2020-02-27 2024-04-22 キオクシア株式会社 貼合装置および貼合方法
JP7339905B2 (ja) 2020-03-13 2023-09-06 キオクシア株式会社 貼合装置および貼合方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3408131A (en) * 1963-11-13 1968-10-29 Optics Technology Inc Apparatus for coupling and amplfying light between optical fibers
US3589794A (en) * 1968-08-07 1971-06-29 Bell Telephone Labor Inc Optical circuits
US3704996A (en) * 1969-10-23 1972-12-05 Licentia Gmbh Optical coupling arrangement
US3803511A (en) * 1972-10-18 1974-04-09 Int Standard Electric Corp Gallium arsenide laser fiber coupling
US4088389A (en) * 1976-04-01 1978-05-09 Gte Laboratories Incorporated Large bandwidth optical communication systems utilizing an incoherent optical source
CA1108902A (en) * 1978-06-15 1981-09-15 R. Ian Macdonald Wavelength selective optical coupler
JPS5529847A (en) * 1978-08-25 1980-03-03 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> Optical communication line
DE2927025A1 (de) * 1978-11-15 1981-01-08 Licentia Gmbh Optische koppeleinrichtung
US4315666A (en) * 1979-03-19 1982-02-16 Hicks Jr John W Coupled communications fibers
US4342499A (en) * 1979-03-19 1982-08-03 Hicks Jr John W Communications tuning construction
US4255017A (en) * 1979-12-14 1981-03-10 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Tunable source of coherent electromagnetic radiation based on modulational instability
DE3108742C2 (de) * 1981-03-07 1985-11-14 ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang Selektiver Richtkoppler

Also Published As

Publication number Publication date
AU1108883A (en) 1983-06-30
CA1247903A (en) 1989-01-03
WO1983002168A1 (en) 1983-06-23
EP0096064B1 (en) 1988-10-19
IT8224802A0 (it) 1982-12-16
DK370583D0 (da) 1983-08-15
IT8224802A1 (it) 1984-06-16
ES8402081A1 (es) 1984-01-16
EP0096064A1 (en) 1983-12-21
DK370583A (da) 1983-08-15
JPH0766093B2 (ja) 1995-07-19
IT1191138B (it) 1988-02-24
BR8208023A (pt) 1983-11-22
JPS58502112A (ja) 1983-12-08
ES518632A0 (es) 1984-01-16
DK163692C (da) 1992-08-17
EP0096064A4 (en) 1984-05-03
KR840002983A (ko) 1984-07-21
ATE38099T1 (de) 1988-11-15
DE3279130D1 (en) 1988-11-24
AU567022B2 (en) 1987-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK163692B (da) Optisk kommunikationsanlaeg
US4900119A (en) Wavelength selective optical devices using optical directional coupler
US6339474B2 (en) Interferometric optical device including an optical resonator
EP0638837B1 (en) Device for extraction and re-insertion of an optical carrier in optical communications networks
JP2710955B2 (ja) ファブリーペロ空胴を含む光通信システム
EP2026123B1 (en) Tunable all-pass optical filters with large free spectral ranges
US6687423B1 (en) Optical frequency-division multiplexer and demultiplexer
US6259847B1 (en) Optical communication system including broadband all-pass filter for dispersion compensation
US8781331B2 (en) Controllable optical add/drop multiplexer
EP0220691A2 (en) Birefringent optical multiplexer with flattened bandpass
US6907167B2 (en) Optical interleaving with enhanced spectral response and reduced polarization sensitivity
JPH11202125A (ja) 多機能光学フィルタ
JPS62100706A (ja) 光リングフイルタ
US5446807A (en) Passband-flattened acousto-optic polarization converter
WO2005121854A1 (en) Optical interleaver
US20050068602A1 (en) Optical add-filtering switching device
EP1016884A2 (en) Interferometric optical device including an optical resonator
US6236781B1 (en) Duplicated-port waveguide grating router having substantially flat passbands
US6351586B1 (en) Wavelength dependent phase delay device
Schwelb Characteristics of lattice networks and spectral filters built with 2 2 couplers
KR100752526B1 (ko) 듀얼 채널 마이크로링 공진기 및 그를 이용한 광학적 멀티밴드 마이크로웨이브 대역통과 필터
Melloni et al. Experimental investigation on ring resonator based filters in SiON technology
KR100346777B1 (ko) 위상-고리형광도파로를이용한광공진기필터구조
KR100342533B1 (ko) 파장 가변형 광파장 분할기 및 그 제조 방법
Dai et al. Silicon Photonic Devices for Multiplexing and Switching

Legal Events

Date Code Title Description
PBP Patent lapsed