EP1277082A1 - Vorrichtung zum wandeln von licht mit einer polarisation p e? in licht mit einer vorgegebenen polarisation p a? - Google Patents

Vorrichtung zum wandeln von licht mit einer polarisation p e? in licht mit einer vorgegebenen polarisation p a?

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EP1277082A1
EP1277082A1 EP01929357A EP01929357A EP1277082A1 EP 1277082 A1 EP1277082 A1 EP 1277082A1 EP 01929357 A EP01929357 A EP 01929357A EP 01929357 A EP01929357 A EP 01929357A EP 1277082 A1 EP1277082 A1 EP 1277082A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
polarization
output
coupling
components
Prior art date
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Ceased
Application number
EP01929357A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Dultz
Reinald Ries
Erna Frins
Jose Ferrari
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Telekom AG
Original Assignee
Deutsche Telekom AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1277082A1 publication Critical patent/EP1277082A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0136—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  for the control of polarisation, e.g. state of polarisation [SOP] control, polarisation scrambling, TE-TM mode conversion or separation

Definitions

  • the invention relates to a device for converting light with any polarization into light with a given polarization and a method for its operation.
  • Polarization state of the light after each cable route and before polarization-dependent components such as filters, switches, optical amplifiers and interferometric switches.
  • polarization-dependent components such as filters, switches, optical amplifiers and interferometric switches.
  • the device comprising a measuring device for the polarization state of the light, an electronic control unit and a polarization control device.
  • the described and all other known active polarization modulators have the disadvantage that at least two physical parameters have to be changed in order to convert a general elliptical polarization state into a predefined linear polarization state without loss.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device for converting the polarization of light into a predetermined polarization, which on the one hand can be produced simply and inexpensively and on the other hand simplifies the adaptation of a temporally fluctuating polarization to a predetermined polarization state.
  • the invention solves this technical problem with a device having the features of claim 1 or with a method for operating such a device according to claim 11.
  • the device for converting the polarization includes an input for receiving light with a polarization P E that generally varies over time. At the output, the device emits light with a predetermined polarization P A. Furthermore, there is a device for dividing the received light into differently polarized light components and a device for adjusting the
  • Polarization is provided in at least one of the light components.
  • Light components are brought together again in a coupling device, the coupling for outputting light having a maximum output intensity being adjustable and this light having a predetermined polarization P A being able to be output at the output of the device according to the invention.
  • the device according to the invention can have a polarizing beam splitter, which splits the light falling on it into two mutually linearly polarized portions.
  • the device for setting the polarization at least in part of the received light can comprise a polarization adjusting device according to the prior art. It is particularly advantageous if the polarization adjusting device is constructed by means of a Berry phase rotator, which can rotate the polarization of a linearly polarized light beam by 90 degrees.
  • the Berry phase rotator faces a ⁇ / 2 plate the advantage that it works regardless of the wavelength. In the present case, it converts the polarization of one beam into the polarization of the second beam without loss.
  • the device for coupling the light comprises two inputs, each of which one of the components of the light, i.e. receive a beam of light.
  • a phase modulator is arranged in front of one of the two inputs, through which the assigned portions of the light pass before entering the device for coupling light portions.
  • the device for coupling the light has two outputs, the first output being followed by a light-sensitive detector, which emits at least one signal for determining at least one control signal for the phase modulator and the light at the second output can be output with the specified polarization P E.
  • the device can have a device for generating at least one control signal, this device being connected on the input side to the detector and on the output side to the phase modulator.
  • the modulation of the phase in one of the light components can be set, the light intensity of the light emitted at the second output being maximized with the predetermined polarization P E in an optimized coupling.
  • the device according to the invention therefore has the advantage over other polarization modulators that only a single physical parameter, here the phase in one of the light beams has to be set.
  • this can be a polarization-maintaining interference coupler, for example a polarization-maintaining beam splitter or a polarization-maintaining fiber coupler.
  • the interference coupling in the coupling device can be controlled by introducing a phase shift into part of the light.
  • the intensity of the light emitted at the second output of the coupling device can be maximized with the predetermined polarization P A.
  • the device according to the invention also has the advantageous property that, regardless of the polarization of the light at the input of the device, at least 50% of the incoming light power can be converted into light with the desired polarization and emitted at the output. A complete loss, such as can occur when using a linearly polarizing analyzer, is avoided.
  • coherent light To operate a device according to the invention with an interference coupling device, coherent light must be available, but this is not a problem in view of today's narrow-band laser sources in optical communications technology, especially in telecommunications.
  • the device according to the invention can be designed in a large number of embodiments.
  • This relates, for example, to a device for converting the polarization of light, which is constructed on an optical table, or one Device made by means of the integrated optics.
  • Fig. 1 shows the embodiment in its entirety in a schematic diagram
  • Fig. 2 shows certain devices of the embodiment in detail.
  • FIG. 1 of a device according to the invention for converting the polarization of light into a predetermined polarization is designed to be arranged behind an optical cable section.
  • the device according to the invention serves to cancel time-dependent fluctuations in the polarization in order to make the light accessible for processing or transmission with a defined polarization.
  • the optical fiber path F1 is coupled to the input E of the device.
  • the input is followed by a device SPW, in which the incident light is divided depending on the polarization and the polarization of part of the light is changed such that the polarizations of the light components at both outputs of the device are the same.
  • a device SPW in which the incident light is divided depending on the polarization and the polarization of part of the light is changed such that the polarizations of the light components at both outputs of the device are the same.
  • Glass-fiber-guided, both light components are fed to a fiber coupler C.
  • one of the two light beams is subjected to phase modulation in a modulator M.
  • the device C which is designed as a polarization-maintaining interference coupler, has a first output CA1 and a second output CA2, the second output being connected to the output A of the device for emitting light by means of a fiber F4 a predetermined polarization P A is connected.
  • the first output CA1 of the coupling device C is followed by a light-sensitive detector D which is connected to a control device S which controls the phase modulator M.
  • the mode of operation can be described as follows with reference to FIG. 2, which in particular shows the device SPW in detail.
  • the light with the time-varying polarization P E is fed through the fiber F1 to the device. After emerging from the fiber, the light passes through a grin lens (gradient index lens) which adjusts the opening cone of the light to the subsequent optical components.
  • the light with any polarization in principle falls on a polarizing beam splitter PBS, which splits the received light into two linearly polarized light components E1 and E2.
  • the component E1 transmitted by the beam splitter is horizontally polarized and the component E2 reflected by the beam splitter is vertically polarized.
  • Light components pass through respectively assigned prisms P3, P4 and Pl, P2.
  • the prisms P3 and P4 only serve to deflect the beam part El.
  • the Prisma Pl acts as a Berry phase rotator, which converts the vertical polarization of the light into a horizontal polarization.
  • the functioning of such a Berry phase rotator is described, for example, in article M. Berry, Nature, Volume 326, page 277 (1997).
  • the prism P2 following the rotator P1 reverses the direction of the beam.
  • Grin lenses L3 and L2, which couple the respective light components into the assigned fibers F2 and F3, serve to couple the respective light components, both light components having the same polarization.
  • Both parts of the light are each at an entrance CEl or CE2 introduced into a fiber coupler C.
  • a light beam passes through a phase modulator M, which is designed as an electrically controllable electro-optical crystal according to the prior art.
  • the phase modulator is controlled by a control device S. Since the
  • Fiber coupler C is designed as an interference coupler, the coupling in the coupling device C can be influenced and controlled via a corresponding control of the modulator M by the device S. Depending on the relative phase positions of the two light components superimposed in the coupling device, the light is output at one of the two outputs CA1 or CA2 or fractions of the light dependent on the coupling at both outputs.
  • the light output at the first output CA1 is detected by means of a light-sensitive detector D, which emits an electrical signal associated with the light intensity to the control device S, which controls the phase modulator in response to this electrical signal.
  • the coupling of the light components in the coupling device is regulated via the phase modulator in such a way that the light power output at the first output CA1 is minimal and thus the light power output at the second output CA2 is maximum.
  • the coupling device C is known in principle and operates in a polarizing manner, so that the light output at the second output CA2 is horizontally linearly polarized in a defined manner.
  • the light emitted at the coupling device is guided by means of a fiber F4 to the output A of the device according to the invention, at which light of the predetermined polarization P A is thus emitted.
  • the light output at the output A of the device is 50% to 100% of the input power with the predetermined linear polarization state P A.
  • the value 50% arises in the event that the light in the input is horizontally or vertically linearly polarized, ie power is coupled into only one arm of the Mach-Zehnder interferometer at the input beam splitter PBS. 100% of the input power is coupled out at output A when half of the light at the input is coupled into the two interferometer arms, for example light that is circularly polarized or linearly polarized at 45 degrees.
  • the described embodiment of the invention accordingly works as a tunable Mach-Zehnder interferometer, the polarizing beam splitter PBS and the coupling device C representing the beam-splitting components.
  • the fiber coupler C a conventional beam control can also be used in another embodiment of the invention.
  • Another type of interferometer may be used in the embodiment of the invention.

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Abstract

Um das Anpassen einer zeitlich schwankenden Polarisation an einen vorbestimmten Polarisationszustand zu vereinfachen, wird eine Vorrichtung zum Wandeln der Polarisation von Licht vorgeschlagen, die kostengünstig hergestellt und mit minimalem Aufwand betrieben werden kann. Hierzu weist die Vorrichtung einen Eingang (E) zum Empfangen von Licht mit einer beliebigen Polarisation PE sowie einen Ausgang (A) zum Abgeben von Licht mit einer vorgegebenen Polarisation PA auf. Eine Einrichtung (polarisierender Strahlteiler PBS) teilt das empfangenen Licht in unterschiedlich polarisierte Lichtanteile auf, wobei einer der Lichtanteile eine Einrichtung (Prismen P1 und P2) zum Einstellen der Polarisation durchläuft. Die Lichtanteile werden in einer Einrichtung (polarisationserhaltender Interferenzkoppler C) wieder gekoppelt, wobei die Kopplung zur Ausgabe von Licht mit einer maximalen Ausgangssintensität einstellbar und dieses Licht mit der vorgegebenen Polarisation PA an dem Ausgang (A) abgebbar ist. Auf diese Weise muss nur ein einziger physikalischer Parameter in Form der Kopplung der Lichtanteile zur Optimierung der erfindungsgemässen Vorrichtung geregelt werden.

Description

Vorrichtung zum Wandeln von Licht mit einer Polarisation Pg in Licht mit einer vorgegebenen Polarisation PA
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wandeln von Licht mit einer beliebigen Polarisation in Licht mit einer vorgegebenen Polarisation und ein Verfahren zu deren Betrieb.
Für die Nachrichtenübertragung über große Distanzen werden heute fast ausschließlich photonische Netze eingesetzt. Dabei ist zu beachten, dass die meisten hierfür verwendeten optischen Bauelemente ein Übertragungsverhalten aufweisen, das von der Polarisation abhängt bzw. die Polarisation des Lichtes verändert. Die Einflüsse können statischer oder dynamischer Natur sein, je nach dem ob die Effekte eine Zeitabhängigkeit aufweisen oder nicht.
Beispielsweise wird bei der Transmission von Licht durch eine verlegte optische Faser diese einer Polarisationsvariation mit Zeitkonstanten von einer einhundertstel Sekunde bis in den Stundenbereich unterworfen. Aus diesem Grund müssen die in der Telekommunikation verwendeten optischen Komponenten häufig polarisationsneutral ausgebildet sein oder es muß eine derartige Polarisationsneutralität durch Aufspalten des
Lichtweges für die beiden orthogonalen Polarisationszustände erreicht werden, was jedoch eine Verdopplung der optischen Komponenten zur Folge hat und dementsprechend kostenintensiv ist. Der Einsatz eines passiven Bauelementes, insbesondere eines linear polarisierenden Analysators stellt zwar einerseits einen vorgegebenen Polarisationszustand her, birgt aber andererseits im ungünstigsten Fall die Gefahr des vollständigen Verlustes der Lichtleistung.
Ein weiterer Lösungsansatz besteht in der Regelung des
Polarisationszustandes des Lichtes nach jeder Kabelstrecke und vor polarisationsabhängigen Komponenten, wie beispielsweise Filtern, Weichen, optischen Verstärkern und interferometrischen Schaltern. Eine derartige Regelung des Polarisationszustandes des Lichtes am Ende einer optischen Kabelstrecke wird beispielsweise in der Patentanmeldung DE 198 33 312 beschrieben, wobei die Vorrichtung eine Meßeinrichtung für den Polarisationszustand des Lichtes, eine elektronische Regeleinheit und eine Polarisations- Stelleinrichtung umfasst. Die beschriebene und alle anderen bekannten aktiven Polarisationsmodulatoren weisen jedoch den Nachteil auf, dass zumindest zwei physikalische Parameter geändert werden müssen, um einen allgemeinen elliptischen Polarisationszustand in einen fest vorgegebenen linearen Polarisationszustand verlustfrei umzuwandeln.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Wandeln der Polarisation von Licht in eine vorgegebene Polarisation bereitzustellen, die einerseits einfach und kostengünstig hergestellt werden kann und andererseits das Anpassen einer zeitlich schwankenden Polarisation an einen vorbestimmten Polarisationszustand vereinfacht .
Dieses technische Problem löst die Erfindung mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. mit einem Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung nach Anspruch 11. Um auf einfache Weise den Polarisationszustand von Licht in einen vorgegebenen Polarisationszustand, beispielsweise zum Einkoppeln in eine bestimmte optische Komponente, umzuwandeln, u fasst die Vorrichtung zum Wandeln der Polarisation einen Eingang zum Empfangen von Licht mit einer, in der Regel zeitlich variierenden Polarisation PE. Am Ausgang lief,ert die Vorrichtung Licht mit einer vorgegebenen Polarisation PA. Weiterhin ist eine Einrichtung zum Aufteilen des empfangenen Lichtes in unterschiedlich polarisierte Lichtanteile, sowie eine Einrichtung zum Einstellen der
Polarisation zumindest in einem der Lichtanteile vorgesehen. In einer Kopplungsvorrichtung werden Lichtanteile wieder zusammengeführt, wobei die Kopplung zur Ausgabe von Licht mit einer maximalen Ausgangsintensität einstellbar ist und dieses Licht mit einer vorgegebenen Polarisation PA an dem Ausgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebbar ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zum Aufteilen des empfangenen Lichtes kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einen polarisierenden Strahlteiler aufweisen, welcher das auf ihn fallende Licht in zwei zueinander senkrecht linear polarisierte Anteile aufteilt.
Die Einrichtung zum Einstellen der Polarisation zumindest in einem Teil des empfangenen Lichtes kann je nach Ausführungsform eine Polarisationsstelleinrichtung nach dem Stand der Technik umfassen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Polarisationsstelleinrichtung mittels eines Berry- Phasenrotators aufgebaut ist, der die Polarisation eines linear polarisierten Lichtstrahls um 90 Grad drehen kann. Gegenüber einem λ/2 Plättchen weist der Berry-Phasenrotator den Vorteil auf, dass er wellenlängenunabhängig arbeitet. Vorliegend wandelt er die Polarisation des einen Strahls in die Polarisation des zweiten Strahls verlustfrei um.
Um die beiden Lichtanteile wieder zusammenzuführen, u fasst die Einrichtung zum Koppeln des Lichtes zwei Eingänge, welche jeweils einen der Anteile des Lichtes, d.h. einen Lichtstrahl empfangen. Um die Kopplung definiert einstellen zu können, ist vor einem der beiden Eingänge ein Phasenmodulator angeordnet, welcher von den zugeordneten Anteilen des Lichtes vor dem Eintritt in die Einrichtung zum Koppeln von Lichtanteilen durchlaufen wird.
Zur Ausgabe des Lichtes und zum Einstellen der Kopplung weist die Einrichtung zum Koppeln des Lichtes zwei Ausgänge auf, wobei dem ersten Ausgang ein lichtempfindlicher Detektor nachgeschaltet ist, welcher wenigstens ein Signal zum Ermitteln zumindest eines Ansteuersignais für den Phasenmodulator abgibt und an dem zweiten Ausgang das Licht mit der vorgegebenen Polarisation PE ausgebbar ist.
Zum Ermitteln zumindest eines Ansteuersignais für den Phasenmodulator kann die Vorrichtung eine Einrichtung zum Erzeugen wenigstens eines Steuersignals aufweisen, wobei diese Einrichtung eingangsseitig mit dem Detektor und ausgangsseitig mit dem Phasenmodulator verbunden ist.
Zum Einstellen der Kopplung der Lichtanteile in der Kopplungseinrichtung ist die Modulation der Phase in einem der Lichtanteile einstellbar, wobei bei einer optimierten Kopplung die Lichtintensität des am zweiten Ausgang abgegebenen Lichtes mit der vorgegebenen Polarisation PE maximiert ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat demnach gegenüber anderen Polarisationsmodulatoren den Vorteil, dass nur ein einziger physikalischer Parameter, hier die Phase in einem der Lichtstrahlen eingestellt werden muß. Zur Bereitstellung einer Wechselwirkung der Lichtanteile in der Kopplungseinrichtung kann diese ein polarisationserhaltender Interferenzkoppler, beispielsweise ein polarisationserhaltender Strahlteiler oder ein polarisationserhaltender Faserkoppler sein. Demnach kann durch das Einbringen einer Phasenschiebung in einen Teil des Lichtes die Interferenzkopplung in der Kopplungseinrichtung gesteuert werden. Durch eine Regelung auf eine minimale Auskopplung von Licht aus dem ersten Ausgang der Kopplungseinrichtung kann die Intensität des am zweiten Ausgang der Kopplungseinrichtung abgegebenen Lichtes mit der vorgegebenen Polarisation PA maximiert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner die vorteilhafte Eigenschaft auf, dass unabhängig von der Polarisation des Lichtes am Eingang der Vorrichtung mindestens 50 % der ankommenden Lichtleistung in Licht mit der gewünschten Polarisation übergeführt und am Ausgang abgegeben werden kann. Ein vollständiger Verlust, wie er beispielsweise beim Einsatz eines linear polarisierenden Analysators auftreten kann, wird vermieden. Zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Interferenz- Kopplungseinrichtung muß kohärentes Licht zur Verfügung stehen, was aber in Anbetracht der heutigen schmalbandigen Laserquellen in der optischen Nachrichtenübertragungstechnik, insbesondere in der Telekommunikation kein Problem darstellt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich in einer Vielzahl von Ausführungsformen ausbilden. Dies betrifft beispielsweise eine Vorrichtung zum Wandeln der Polarisation von Licht, welche auf einem optischen Tisch aufgebaut ist oder eine Vorrichtung, die mittels der integrierten Optik hergestellt ist.
Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, wobei Fig. 1 das Ausführungsbeispiel in seiner Gesamtheit in einer Prinzipskizze, und Fig. 2 bestimmte Einrichtungen des Ausführungsbeispiels im Detail zeigt.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Wandeln der Polarisation von Licht in eine vorgegebene Polarisation ist zum Anordnen hinter einer optischen Kabelstrecke ausgebildet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient dazu, zeitabhängige Schwankungen der Polarisation aufzuheben, um das Licht mit einer definierten Polarisation einer Verarbeitung oder einer Weiterleitung zugängig zu machen.
Hierzu ist die optische Faserstrecke Fl an den Eingang E der Vorrichtung angekoppelt. Dem Eingang folgt eine Einrichtung SPW, in welchem das einfallende Licht polarisationsabhängig aufgeteilt und in einem Teil des Lichtes deren Polarisation so geändert wird, dass die Polarisationen der Lichtanteile an beiden Ausgängen der Einrichtung gleich sind. Glasfasergeführt werden beide Lichtanteile einem Faserkoppler C zugeführt. Vor dem Eintritt in den Faserkoppler wird einer der beiden Lichtstrahlen einer Phasenmodulation in einem Modulator M unterworfen. Die als polarisationserhaltender Interferenzkoppler ausgebildete Einrichtung C weist einen ersten Ausgang CAl und einen zweiten Ausgang CA2 auf, wobei der zweite Ausgang mittels einer Faser F4 an den Ausgang A der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgabe von Licht mit einer vorgegebenen Polarisation PA verbunden ist. Dem ersten Ausgang CAl der Kopplungseinrichtung C ist ein lichtempfindlicher Detektor D nachgeordnet, welcher mit einer Steuereinrichtung S verbunden ist, die den Phasenmodulator M ansteuert.
Die Wirkungsweise läßt sich unter Bezugnahme auf Fig. 2, welche insbesondere die Einrichtung SPW im Detail zeigt, wie folgt beschreiben. Das Licht mit der zeitlich variierenden Polarisation PE wird durch die Faser Fl der Vorrichtung zugeführt. Nach dem Austritt aus der Faser durchläuft das Licht eine Grin-Linse (Gradientenindex-Linse) , welche den Öffnungskegel des Lichtes an die nachfolgenden optischen Komponenten anpaßt. Das Licht mit prinzipiell beliebiger Polarisation fällt auf einen polarisierenden Strahlteiler PBS, welcher das empfangene Licht in zwei senkrecht zueinander linear polarisierte Lichtanteile El und E2 aufspaltet. Dabei ist der vom Strahlteiler hindurchgelassene Anteil El horizontal polarisiert und der vom Strahlteiler reflektierte Anteil E2 vertikal polarisiert. Beide
Lichtanteile durchlaufen jeweils zugeordnete Prismen P3 , P4 bzw. Pl, P2. Vorliegend dienen die Prismen P3 und P4 nur der Umlenkung des Strahlteils El. Für den Lichtanteil E2, wirkt das Prisma Pl als Berry-Phasenrotator, welcher die vertikale Polarisation des Lichtes in eine horizontale Polarisation umwandelt. Die Funktionsweise eines derartigen Berry- Phasenrotators ist beispielsweise im Aufsatz M. Berry, Nature, Band 326, Seite 277 (1997) beschrieben. Das dem Rotator Pl folgende Prisma P2 bewirkt eine Richtungsumkehr des Strahls. Zum Einkoppeln der jeweiligen Lichtanteile dienen die Grin-Linsen L3 bzw. L2, welche die jeweiligen Lichtanteile in die zugeordneten Fasern F2 bzw. F3 einkoppeln, wobei beide Lichtanteile die gleiche Polarisation aufweisen. Beide Lichtanteile werden jeweils an einem Eingang CEl bzw. CE2 in einen Faserkoppler C eingeführt. Dabei durchläuft ein Lichtstrahl einen Phasenmodulator M, welcher als elektrisch ansteuerbarer elektrooptischer Kristall gemäß dem Stand der Technik ausgebildet ist. Der Phasenmodulator wird durch eine Steuereinrichtung S angesteuert. Da der
Faserkoppler C als Interferenzkoppler ausgebildet ist, kann über eine entsprechende Ansteuerung des Modulators M durch die Einrichtung S die Kopplung in der Kopplungseinrichtung C beeinflußt und gesteuert werden. In Abhängigkeit der relativen Phasenlagen der beiden in der Kopplungseinrichtung überlagerten Lichtanteile wird das Licht an einem der beiden Ausgänge CAl bzw. CA2 oder von der Kopplung abhängige Bruchteile des Lichtes an beiden Ausgängen ausgegeben. Das am ersten Ausgang CAl ausgegebene Licht wird mittels eines lichtempfindlichen Detektors D erfaßt, welcher ein der Lichtintensität zugeordnetes elektrisches Signal an die Steuereinrichtung S abgibt, welche im Ansprechen auf dieses elektrische Signal den Phasenmodulator ansteuert. Die Kopplung der Lichtanteile in der Kopplungseinrichtung wird dabei so über den Phasenmodulator geregelt, dass die am ersten Ausgang CAl ausgegebene Lichtleistung minimal ist und somit die am zweiten Ausgang CA2 ausgegebene Lichtleistung maximal ist. Somit muss nur ein einziger physikalischer Parameter in Form der Kopplung der Lichtanteile zur Optimierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung geregelt werden. Die Kopplungseinrichtung C ist im Prinzip bekannt und arbeitet polarisationser altend, demnach ist das am zweiten Ausgang CA2 ausgegebene Licht in definierter Weise horizontal linear polarisiert. Das an der Kopplungseinrichtung abgegebene Licht wird mittels einer Faser F4 zum Ausgang A der erfindungsgemäßen Vorrichtung geführt, an welchem somit Licht der vorgegebenen Polarisation PA abgegeben wird. Abhängig von der Eingangspolarisation PE beträgt die Lichtleistung am Ausgang A der Vorrichtung 50% bis 100% der Eingangs1eistung mit den vorgegebenen linearen Polarisationszustand PA. Der Wert 50 % ergibt sich in dem Fall, dass das Licht im Eingang horizontal oder vertikal linear polarisiert ist, d.h. in nur einen Arm des Mach- Zehnder-Interferometers Leistung am Eingangsstrahlteiler PBS eingekoppelt wird. 100% der Eingangsleistung wird am Ausgang A ausgekoppelt, wenn das Licht im Eingang je zur Hälfte in die beiden Interferometerarme eingekoppelt wird, also z.B. Licht, das zirkulär polarisiert oder unter 45 Grad linear polarisiert ist.
Die beschriebene Ausführungsform der Erfindung arbeitet demnach als abstimmbares Mach-Zehnder-Interferometer, wobei der polarisierende Strahlteiler PBS und die Kopplungseinrichtung C die strahlteilenden Komponenten darstellen. Anstelle des Faserkopplers C kann in einer anderen Ausführungsform der Erfindung auch ein üblicher Strahlteuer eingesetzt werden. In einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung kann auch ein anderer Interferometertyp verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Wandeln der Polarisation von Licht in eine vorgegebene Polarisation, umfassend: - einen Eingang (E) zum Empfangen von Licht mit einer Polarisation PE;
- einen Ausgang (A) zum Abgeben von Licht mit einer vorgegebenen Polarisation PA;
- eine Einrichtung (PBS) zum Aufteilen des empfangenen Lichtes in unterschiedlich polarisierte Lichtanteile;
- eine Einrichtung (Pi, P2) zum Einstellen der Polarisation zumindest in einem der Anteile des Lichtes
- eine Einrichtung (C) zum Koppeln von Lichtanteilen, wobei die Kopplung zur Ausgabe von Licht mit einer maximalen Ausgangssintensitat einstellbar und dieses Licht mit der vorgegebenen Polarisation PA an dem Ausgang (A) abgebbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum
Aufteilen des empfangenen Lichtes ein polarisierender Strahlteiler (PBS) ist, welcher das empfangene Licht in zwei zueinander senkrecht linear polarisierte Anteile aufteilt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Einstellen der Polarisation von Licht einen Berry-Phasen Rotator (Pi, P2) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisation des ersten
Lichtanteils durch die Einrichtung zum Einstellen der Polarisation in die Polarisation des zweiten Lichtanteils überführbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichet, dass die Kopplungseinrichtung (C) ein polarisationserhaltender Interferenzkoppler, insbesondere ein polarisationserhaltender Strahlteiler oder ein polarisationserhaltender Faserkoppler ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Koppeln von Lichtanteilen zwei Eingänge (CEl, CE2) aufweist, welche jeweils einen der Anteile des Lichtes empfangen, wobei vor einem der Eingänge (CEl) ein Phasenmodulator (M) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Koppeln von Lichtanteilen zwei Ausgänge (CAl, CA2) aufweist, wobei dem ersten Ausgang (CAl) ein lichtempfindlicher Detektor (D) nachgeschaltet ist, welcher wenigstens ein Signal zum Ermitteln zumindest eines Ansteuersignais des Phasenmodulators (M) abgibt und an dem zweiten Ausgang (CA2) das Licht mit der vorgegebenen Polarisation PE ausgebbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (S) zum Erzeugen von wenigstens einem Steuersignal, wobei die Einrichtung (S) eingangsseitig mit dem Detektor (D) und ausgangsseitig mit dem Phasenmodulator (M) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung der Lichtanteile in der Kopplungseinrichtung (C) durch die Modulation der Phase in einem der Lichtanteile einstellbar ist, wobei bei einer optimierten Kopplung die Lichtintensität des am zweiten Ausgang (CA2) abgegebenen Lichtes maximierbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichet, dass die Vorrichtung ein abstimmbares Mach-Zehnder-Interferometer umfasst, in welchem das einfallende Licht durch einen polarisierenden Strahlteiler (PBS) in zwei senkrecht zueinander linear polarisierte Lichtanteile aufteilbar ist, und in einem der Arme des Interferometers die Polarisation des Lichtes in die Polarisation des Lichtes im anderen Arm überführbar ist, und in einem der Arme des Interferometers ein Phasenmodulator (M) angeordnet ist, welcher in Abhängigkeit der Lichtintensität an einem der Ausgänge (CAl, CA2) des Interferometers ansteuerbar ist.
11. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zum Wandeln der Polarisation von Licht in eine vorgegebene Polarisation, insbesondere einer Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet, durch die Schritte:
- Aufteilen des Lichtes in unterschiedlich polarisierte Lichtanteile;
- Verändern der Polarisation zumindest in einem der Anteile des Lichtes;
- Modulieren der Phase von zumindest einem der Anteile des Lichtes; - Koppeln von Lichtanteilen in einer Kopplungseinrichtung (C) .
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des an einem Ausgang (A) ausgegebenen Lichts durch Verändern der Phase von zumindest einem der Anteile des Lichtes maximiert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtintensität an einem Ausgang (CAl) der Kopplungseinrichtung (C) gemessen, und im Ansprechen auf das Meßsignal die Phase in zumindest einem der Anteile des Lichtes verändert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kopplungseinrichtung (C) Lichtanteile zur Interferenz gebracht werden und die Lichtintensität an einem Ausgang (CAl) der
Kopplungseinrichtung durch entsprechendes Ansteuern des Phasenmodulators (M) minimiert wird.
EP01929357A 2000-03-24 2001-02-24 Vorrichtung zum wandeln von licht mit einer polarisation p e? in licht mit einer vorgegebenen polarisation p a? Ceased EP1277082A1 (de)

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