NL8201133A - Afstembaar polarisatie-onafhankelijk filter voor optische golflengten. - Google Patents

Afstembaar polarisatie-onafhankelijk filter voor optische golflengten. Download PDF

Info

Publication number
NL8201133A
NL8201133A NL8201133A NL8201133A NL8201133A NL 8201133 A NL8201133 A NL 8201133A NL 8201133 A NL8201133 A NL 8201133A NL 8201133 A NL8201133 A NL 8201133A NL 8201133 A NL8201133 A NL 8201133A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
wavelength
selective
polarization
waveguide
mode
Prior art date
Application number
NL8201133A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Western Electric Co
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 Western Electric Co filed Critical Western Electric Co
Publication of NL8201133A publication Critical patent/NL8201133A/nl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00Optical multiplex systems
    • H04J14/02Wavelength-division multiplex systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/03Devices 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  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/035Devices 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  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
    • G02F1/0353Devices 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  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure involving an electro-optic TE-TM mode conversion
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/29Devices 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 position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/31Digital deflection, i.e. optical switching
    • G02F1/313Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
    • G02F1/3132Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/0136Devices 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
    • G02F1/0142TE-TM mode conversion
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F2201/00Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
    • G02F2201/124Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode interdigital
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F2203/00Function characteristic
    • G02F2203/05Function characteristic wavelength dependent
    • G02F2203/055Function characteristic wavelength dependent wavelength filtering
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F2203/00Function characteristic
    • G02F2203/06Polarisation independent

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

* /,ï ! VO 3088
Titel: Afstembaar polarisatie-onafhankelijk filter voor optische golflengten.
De. jiitvinding heeft betrekking' op een afstembaar polarisatie-onafhankelijk filter voor optische golflengten.
Optische inrichtingen voor geleide golven, zoals schakelaars en filters, hebben de neiging om bij verschillende golfpolarisatierichtin-5 gen op een verschillende wijze te werken. Dit schept een probleem aangezien de beschikbare..vezels met enkelvoudige modus geen bepaalde pola-risatierichting behouden. Dientengevolge treedt een lineair gepolariseerd optisch signaal, dat aan het ingangseindevan een vezel wordt toegevoerd, aan het uitgangseindeuit met een willekeurige elliptische 10 polarisatie, die naar de tijd kan variëren. Onder deze omstandigheden zou. een schakelaar of filter met een enkelvoudige polarisatie tot een... -onaanvaardbaar grote kruismodulatie en demping leiden wanneer de polarisatie van het ontvangen signaal verschilt van de bepaalde polarisatie waarvoor de schakelaar is ontworpen.
15 Pogingen om dit probleem op te heffen zijn gericht op zowel de vezel als de inrichtingen. Ten aanzien van de eerste worden op dit moment speciaal vervaardigde vezels met dubbele breking, die een lineaire polarisatie onderhouden, onderzocht en deze zijn gedemonstreerd voor slechts korte lengten. Bovendien zijn kwestiesbetreffende de demping, 20 bekabeling en splitsing nog niet bezien.
Ten aanzien van de inrichtingen omvatten filters, die geschikt zijn voor een multiplex-/demultiplexwerking met enkelvoudige modus planaire.gegolfde golfgeleiders (roosters) en electrisch afstembare richtkoppelingen. Dergelijke inrichtingen leiden bij een fabricage bij 25 substraten met dubbele breking tot een filterresponsie waarvan de centergolflengte afhankelijk is van de polarisatie. De filtercenter-golflengte voor roosterfilters is recht evenredig met de effectieve index, als beschouwd bij de respectieve modes. Voor een als een richt-koppeling uitgevoerd filter hangt de faseaanpassingsgolflengte af van 30 de snijding van de dispersiekrommen voor de twee golfgeleiders. In beide gevallen zal een aanzienlijke en modale dubbele breking normaliter optreden bij verschillende cenüergolflengten voor de TE-en TM* modes.
820 1 1 33 - 2 -
Een andere moeilijkheid houdt verband met de afstemming en is een gevolg van het feit, dat de orthogonaal gepolariseerde modes verschillende electro-optische coëfficiënten zien. Dientengevolge zijn veranderingen in'de twee indices, verkregen door een gemeenschappelijke afstem-5 spanning, verschillend. Hierdoor wordt het onmogelijk de twee polarisaties door middel van een enkel afstemsignaal gelijktijdig op dezelfde filtercentergolflengte af te stemmen.
De uitvinding beoogt deze .bezwaren te elimineren.
Daartoe voorziet de uitvinding in een golflengtefilter, dat geken-10 merkt is door een ingangspolarisatie-selectieve koppelinrichting voor het langs twee verschillende golfbanen scheiden van orthogonaal gepolariseerde golfcomponenten van een willekeurig gepolariseerd-ingangs-signaal, een golflengte-selectieve modusomzetter in elk-van de golfbanen, en een uitgangspolarisatie-selectieve koppelinrichting om in 15 eenuuitgangssignaalbaan signaalcomponenten, die om de golflengte van de. modus-omzetinrichtingen zijn gecentreerd, te combineren en in een tweede uitgangsgolfbaan de rest van het ingangssignaal te combineren.
Een voordeel van de uitvinding is, dat ofschoon de verschillende componenten van het filter zelf polarisatiegevoelig zijn, het filter 20 in zijn totaal inherent polarisatie-onafhankelijk is. Volgens de uitvinding worden de polarisatiegevoeligheden van de individuele onderdelen gebruikt voor het tot stand brengen van de verschillende functies van selectieve koppeling en golflengte-selectieve modusomzetting.
De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder ver-25 wijzing naar de tekening. Daarbij toont: fig. 1 in blokschemavorm een polarisatie-onafhankelijk, golflengte-selectief filter volgens de uitvinding; fig. 2 een illustratieve uitvoeringsvorm van een polarisatie-selectieve koppelinrichting; 30 fig. 3 een andere uitvoeringsvorm van een'polarisatie-selectieve koppelinrichting; fig. 4 een illustratieve uitvoeringsvorm van een golflengte-selectieve modusomzetter; fig. 5 een illustratieve uitvoeringsvorm van een afstembare golf-35 lengte-selectieve modusomzetter; en 8201133 * Λ - 3 - fig. 6, 7 en 8 drie geïntegreerde optische uitvoeringsvormen volgens de uitvinding.
In de tekening toont fig. 1 in blokschemavorm een polarisatie-onafhankelijk, golflengte-selectief filter 10 volgens de uitvinding, 5 voorzien van een ingangspolarisatie-selectieve koppelinrichting 11 en een uitgangspolarisatie-selectieve koppelinrichting 16, die met elkaar zijn verbonden door middel van twee golfbanen 12 en 13, die elk een golflengte-selectieve modusomzetter 14 en 15 omvatten. De twee modus-omzetters zijn bij voorkeur identiek, zoals later zal worden toegelicht.
10 Het doel van filter is het accepteren van een ingangssignaal met brede band (d.w.z. met een aantal golflengten) en een willekeurige polarisatie en het selectief uitzeven van een van de kanalen. Derhalve wordt tijdens het bedrijf een ingangssignaal met een aantal kanalen aan de ingangspoort van de ingangspolarisatie-selectieve koppelinrichting 11 15 toegevoerd. Omdat het ingangssignaal willekeurig is gepolariseerd omvat het orthogonaal gepolariseerde componenten, die, bij geïntegreerde optische ketens van bijzonder belang,zijn aangeduid als de TE- en TM-modes.
Derhalve wordt het ingangssignaal geïdentificeerd als TE (λι, λ?—.λ ) η en TM (λ^, λ2.........λ ), waarbij ......de centergolfleng- 20 ten van de respectieve kanalen zijn. De ingangspolarisatie-selectieve koppelinrichting 11, welke later meer gedetailleerd zal worden beschreven, scheidt de twee modes, voert de signaalcomponenten van de TE-modus aan de golfbaan 12 en de signaalcomponenten van de TM-modus aan de golfbaan 13 toe. Elk van de signaalcomponenten wordt op zijn beurt toe-25 gevoerd aan een golflengte-selectieve modusomzetter, waarin de modus van een van de kanalen in een orthogonale modus wordt omgezet. Indien derhalve bijvoorbeeld het op.X^ afgestemde kanaal moet worden gesplitst, worden de modusomzetters 14 en 15 zodanig ontworpen, dat deze een selectieve omzetting uitvoeren tussen de modes TE en TM bij golflengte X^.
3Q Derhalve omvat het uitgangssignaal van de omzetter 14 een TM-component bij de golflengte λ en de rest van de toegevoerde TE-componenten bij de golflengten Xi ____ l' ^i+i ··· ^n’ °P soortgelijke wijze omvat het uitgangssignaal van de omzetter 15 een TE-component bij de golflengte X^ en de rest van de toegevoerde TM-componenten bij de golflengten 25 X. ... X, ., λ,,. ....X .
1 i-l ï+l n 8201133 * · · - 4 -
De op deze wijze opgewekte signalen worden dan toegevoerd aan een uitgangspolarisatie-selectieve koppelinrichting 16, die op dezelfde wijze werkt als de ingangskoppelinrichting. Dat wil zeggen, dat koppelinrichting 16 signalen van de TM- en TE-modus scheidt. Derhalve wordt de 5 TM (λ^) component uit de omzetter 14 naar de uitgangsgolfbaan 17 overgedragen en worden de TE (λ^......... λ^) componenten toege- voèrd aan de uitgangsgolfbaan 18. Op een soortgelijke wijze worden de TM' (λ^,.. .Xi ^___λη) componenten uit de omzetter 15 overgedra gen naar de uitgangsgolfbaan 18 en wordt de TE (λ^) component aan de 10 golfbaan 17 toegevoerd. Het netto totale effect is het scheiden van het kanaal van de rest van het ingangssignaal. De resterende kanalen worden, indien gewenst, gesplitst door cascadefiltersecties van het in fig. 1 afgebeelde type, waarbij in elke sectie de modusomzetinrichtingen op een verschillende kanaalgolflengte zijn afgestemd.
15 Fig. 2, welke thans zal worden beschouwd, toont een illustratieve uitvoeringsvorm van een polarisatie-selectieve koppelinrichting, welke voor het toepassen van de uitvinding kan worden gebruikt. De koppelinrichting, welke bestemd is om te worden toegepast in een optisch stelsel, omvat een electro-optische substraat 22 met dubbele breking, waarin 20 een paar dielectrische golfgeleiders 20 en 21 is ingebed. Laatstgenoemden, die over een interval L met elkaar zijn gekoppeld, zijn zodanig uitgevoerd, dat zij voor één golfpolarisatierichting dezelfde voort-plantingsconstanten hebben doch voor golven, die loodrecht op de genoemde eneirichting zijn gepolariseerd, andere faseconstanten hebben. Xnrich-25 tingen met deze karasteristieken kunnen op een aantal verschillende wijzen worden vervaardigd. Indien de substraat bijvoorbeeld wordt vervaardigd uit lithiumniobaat (of-tantalaat) met een z-snede wordt een paar identieke golfgeleiders eerst gevormd door de infusie van titaan langs een strook, die zich in y-richting uitstrekt. Voor deze kristal-30 oriëntatie is de faseconstante, 8^. van de component met de TE-modus, een functie van nQ, de normale brekingsindex, terwijl de faseconstante, 8 , van de component met de TE-modus een functie is van n , de extra- ordinaire brekingsindex. Aangezien n^ en n^ voor de twee golfgeleiders 20 en 21 aan elkaar gelijk zijn, geldt dat onder $TE (20) =^te(21) 35 en 82 0 1 1 33
* V
* - 5 - ^ΤΜ(20) = 0TM(21)‘.
(Sn de gelijkheid voor de TM-,modus teniet te doen en daardoor de koppeling modus.?- selectief te maken wordt een van de golf geleiders op een geschikte wijze gemaskeerd en wordt de andere golfgeleider onderworpen 5 aan een periode van uit-diffusie, welke tot effect heeft, dat de waarde van n voor de uit-gediffundeerde golfgeleider wordt gewijzigd. Het β nettoresultaat is,dat 6 , riièt langer gelijk is aan 6,,, zodat TM(20) TM(21) de koppeling slechts voor de TE-modus plaatsvindt.
Om rekening te houden met vervaardigingsfouten in de twee golfge-10 leiders, zijn de electroden 23, 24 en 25 aanwezig. Meer in het bijzonder is een enkelè electrode 25 boven de golfgeleider 21 opgesteld, en zijn gesplitste electroden 23 en 24 boven de electrode 20 opgesteld. Stuur-spanningen V en -V worden respectievelijk aan de electroden 23 en 24 aangelegd-om een wisselende -Δ3-schakeling van de signaalcomponent:.
15 van de TE-modus te verkrijgen, zoals is toegelicht door A.Kogelnik en R.V. Schmidt in hun artikel getiteld "Switched Direction Couplers with Alternating Δ3," in het juli-nummer, 1976 van het Insitute of Electrical and Electronics Engineers, Journal of Quantum Electronics,
Vol. QE-12, No. 7 .
20 Fig. 3 toont een andere uitvoeringsvorm van een polarisatie- selectieve koppelinrichting, waarbij de TM-modus de gekoppelde modus en de TE-modus de doorgaande modus is. Bij deze uitvoeringsvorm wordt gebruik gemaakt van een kristalsubstraat 30 met een x-snede en evenals bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 2 is in de y-richting een paar iden- 25 tieke golfbanen 31 en 32 gevormd. In verband met de verschillende kris- taloriëntatie is de fase-constante, 3 , voor de TE-modus evenwel een
TE
functie van n , terwijl 3m. een functie van n is. Om golfgeleiders e TM o voor de TE-modus te ontkoppelen, wordt een van de golfgeleiders op een geschikte wijze gemaskeerd en wordt de andere golfgeleider blootgesteld 30 aan een bad van zilvernitraat (AgNO^). Tengevolge van deze blootstelling wordt ng van de golfgeleider zodanig gewijzigd, dat r *
Derhalve is voor deze uitvoeringsvorm de TM-modus de gekoppelde modus en TE de doorgaande modus.
Voor insteldoeleinden zijn electroden 33, 34 en 35 aanwezig. Voor 35 het verschaffen van een electrische veldcomponent in de z-richting, 8201133 * . * - 6 - welke nodig is wanneer men gebruik maakt van een substraat van LiNbO^, zijn de electroden langs tegenoverelkaar gelegen zijden van ten minste een van de golfgeleiders opgesteld. Zo strekt een electrode 33 zich coëxtensief over het koppelinterval langs een zijde van de golfgeleider 5 32 uit. De andere electroden 34 en 35 bevinden zich tussen de golf- geleiders 31 en 32. Ook nu weer wordt de gesplitste electrodeconfigura-tie gebruikt voor het tot stand brengen van een wisselende -ASkoppeling. Een vierde electrode 36 kan optioneel langs de buitenwand van de golf-geleider 31 worden opgesteld om de vereiste spanning te reduceren door-10 dat in de indices tussen de twee golfgeleiders een balahsverandering optreedt.
Er wordt op gewezen, dat in verband met de symmetrie van het in fig. 1 afgebeelde filter, elk van de 1 bovenbeschreven koppelinrichtingen in het filter kan worden toegepast en dat een type koppelinrichting bij 15 één uiteinde van het filter en het andere type koppelinrichting bij het andere Uiteinde van het filter kan worden gebruikt mits rekening wordt gehouden met de vereiste kristaloriëntaties.
De modusomzetinrichtingen 14 en 15 kunnen uit een van de vele bekende inrichtingen van dit type bestaan, waarbij de inrichting, welke 20 wordt, gekozen, afhankelijk is van de kristalsnede van het substraat-materiaal. Zo vereist bijvoorbeeld een lithiumniobaat-(of-tantalaat) substraat met x-snede het gebruik van interdigitale electroden. Aangezien het de afstand van de electrodevingers is, welke de golflengte bepaalt waarbij de modusomzetting plaatsvindt, is het van belang, dat 25 de afstand voor de beide omzetinrichtingen dezelfde is. Dit wordt bij de in fig. 4 afgebeelde configuratie verkregen, waarbij de twee modus-omzetters 14 en 15 een gemeenschappelijk stel electroden 43 en 44 delen. De ene modusomzetter omvat de golfgeleider 40 en de gemeenschappelijke electroden 43 en 44. De andere omzetter omvat de golfgeleider 30 41 en de gemeenschappelijke electroden 43 en 44.
Er wordt op gewezen, dat de golfgeleiders 40 en 41 niet met elkaar zijn gekoppeld. De eerstgenoemde golfgeleider, overeenkomende met de golfbaan 12 van fig. 1, en de laatstgenoemde golfgeleider, overeenkomende met de golfbaan 13 volgens fig. 1, bevinden zich op een voldoende af-35 stand van elkaar om een dergelijke koppeling uit te sluiten.
8201133
« V
--7- /»
Een gewenst kenmerk van een filter is de electrische afstembaar-heid daarvan. Fig. 5, welke thans zal worden beschouwd, toont een andere uitvoeringsvorm van een golflengte-selectieve modusomzetter, die elec-trisch kan worden afgestemd. Wanneer ter illustratie gebruik wordt ge-5 maakt van een kristal met een voortplanting in de y-richting en een z-snede, is elke omzetter voorzien van drie electroden. Een eerste uniforme electrode 51 strekt zich langs de golfgeleider 50 uit en bedekt deze gedeeltelijk. Deze electrode is geaard en wordt als de referentieëlectrode voor aan de andere twee electroden aangelegde stuur-10 spanningen gebruikt. Een tweede uniforme electrode 52 bevindt zich aan een zijde van de electrode 51 en een derde, vingerelectrode 53 bevindt zich langs de tegenover gelegen zijde van de electrode 51. Om redenen, welke later zullen worden toegelicht, is de electrode 51 in laterale richting verschoven ten opzichte van de golfgeleider 50 en wel in de 15 richting van de electrode 52.
Zoals bekend, . vindt de modusomzetting in een kristal met z-snede plaats via het buiten de diagonaal gelegen r^-element van de gereduceerde electro-optische sensor en wel door het aanleggen van een elec-trisch veldcomponent in de x-richting. Derhalve wordt het modusomzet-20 rendement ingesteld door aan de electrode 53 een eerste spanning aan te leggen. De golflengte waarbij de modusomzetting plaatsvindt is afhankelijk van de relatieve waarden van de effectieve brekingsindices voor de TE- en TM-modus en de vinger-tot-vinger-afstand van de electrode 53. Om derhalve de omzetter af te stemmen wordt aan de electrode 25 52 een tweede spanning V2 aangelegd. De resulterende veldcomponent in de z-richting beinvloedt r^ en r^ teneinde de golflengte waarvoor de vingerafstand geschikt is, te wijzigen.
Wanneer bijvoorbeeld geen spanning wordt aangelegd, wordt de filtercenterfrequentie Aq gegeven door
30 7“ (Nm) - (N_.) = ητ (U
λ TE o TM o Λ o waarbij A de vinger-tot-vinger-afstand van de electrode is; en (N) en (N J de effectieve indices voor de TE- en TE o TM o TM-modus bij een aangelegde spanning 0 zijn.
8201133 ^ » - 8 -
Voor een. kristal met z-snede veroorzaakt het aanleggen van een afstemspanning V2 een verandering in de effectieve indices, en wel zodanig, dat N3r <Vv2 <Vo + 'V. (2)' N3r 5 en (N_J„ = (N ) + ,α E (3).
TM Vj TM O 2 TM z waarbij Nq en de ordinaire en extraordinaire brekingsindices zijn; r^^ en r^ electro-optische coëfficiënten zijn; °TE en °TM de °verlapPingsparameters voor de respectieve 10 modes zijn; en E de veldcomponent in de z-richting tengevolge van de z aangelegde spanning V2 is.
De nieuwe faseaanpassingsgolflengte λ— + Δλ wordt gegeven door 1 e 2ir . 3 3 π 15 —ΔλΛ “te*o NTM g 2 =TENor13-tW 331 ~"2 Λ". 4
°( V
Wanneer rekening wordt gehouden met het feit dat.-Δλ/λ^ klein is, en effecten van de tweéde orde worden verwaarloosd, wordt de fractionele verandering in de centergolflengte Δλ/λο gegeven door E _ , z 3 3 .. 7— ct N r._ - a_„N r-, Δλ _ 2 TE o 13 TM e 33 λ “ I (N ) - (N )
O TE o TM O
20 Bij een juiste afstemming is de modusomzetter bij de van belang zijnde golflengte in fase aangepast,, dat wil zeggen, dat de afstemspanning V2 zodanig wordt gekozen, dat Δβ = 0 voor het kanaal, dat moet worden geëlimineerd waarbij Δβ | NTE ' | ‘ T <6> 8201133 ï % - 9 - waarbij λ de van belang zijnde golflengte is; NTE/ NTM ef^ecfcieve brekingsindices voor de respectieve modes zijn; en . Λ de vinger-tot-vinger-afstand van de electrode 53 is.
5 Er wordt op gewezen, dat de afstemming, welke een functie is van het verschil tussen r^ r^, totaal onafhankelijk is van de pola-risatietoestand van het ingangssignaal. Derhalve kan een volledig band-scheidingsfilter worden opgebouwd door een aantal identieke filtersecties van het in fig. 1 afgeheelde type in cascade te verbinden en kunnen 10 de individuele kanaalgolflengten worden gekozen door de afstemspanning bij de modusomzetters in elke sectie in te stellen.
Pig. 6 en 7 tonen twee volledig geïntegreerde uitvoeringsvormen van een afstembaar, polarisatie-onafhankelijk filter, bestemd om bij optische golflengten te worden gebruikt. Bij toepassing van ter illus-15 tratie een kristal met x-snede, worden bij de beide uitvoeringsvormen polarisatie-selectieve koppelinrichtingen 60, 61 en 70, 72 van het in fig.. 3 afgebeelde type en modusomzetznrichtingen 61, 65 en 71, 75 van het in fig. 4 afgebeelde type gebruikt.
Zoals boven is vermeld, zijn ofschoon de twee modusomzetters een 20 gemeenschappelijk paar electroden 66, 67 en 76, 77 delen, de golfge leiders 63, 64 en 73, 74 niet gekoppeld.. Bij de uitvoeringsvorm _.. volgens fig. 6 geschiedt dit door de twee golfgeleiders 63 en 64 fysisch te scheiden in het gebied tussen de polarisatie-selectieve koppelinrichtingen 60 en 62. Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 7 zijn de 25 golfgeleiders 73 en 74 niet fysisch gescheiden doch optisch ontkoppeld door middel van een groef 78, die tussen de golfgeleiders in het gebied tussen de polarisatiekoppelinrichtingen is gesneden.
Fig. 8 toont een geïntegreerde optische uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, waarbij gebruik wordt gemaakt van een substraat 80 met 3Q z-snede. Bij deze uitvoeringsvorm zijn de twee polarisatie-selectieve koppelinrichtingen 81 en 82 van het in fig. 2 afgebeelde type en zijn de twee modusomzetters 83 en 84 van het in fig. 5 afgebeelde type. Bij deze configuratie zijn de vingerelectroden voor de twee omzettere uitgevoerd als een enkele electrode 86 met twee stellen tegenover elkaar 35 gelegen vingers. Zoals bij al deze configuraties zijn de golfgeleiders 82 0 1 1 33 - 10 - .
W . » 87 en 88 niet met elkaar gekoppeld in het gebied tussen de koppelinrich-tingen 81 en 82.
Bij de bovengegeven toelichting zijn lithiumniobaat en lithium- tantalaat·als illustratieve materialen genoemd. Men kan ook gebruik 5 maken van andere materialen, die een C_ ^kristalstructuur hébben. Meer 3v in het algemeen kan volgens de uitvinding gebruik worden gemaakt van elk materiaal met dubbele breking, dat geringe verliezen heeft bij de van belang zijnde golflengten en waarvan de electro-optische storings-sensor buiten de diagonaal gelegen componenten bezit.
» 8201133

Claims (5)

1. Golflengtefilter gekenmerkt door een polarisatie-selectieve ingangskoppelinrichting (11) om langs twee verschillende golfbanen (12, 13) orthogonaal gepolariseerde golfcomponenten (TE, TM) van een willekeurig-gepolariseerd ingangssignaal te scheiden, een golflengte- 5 selectieve (TEfiTM) modusomzetter (14, 15) die zich in elk van de golfbanen (12, 13) bevindt, en een polarisatie-selectieve uitgangskoppel-inrichting (16) om in één uitgangssignaalbaan (17) signaalcomponenten, die om de golflengte van de modusomzetters zijn gecentreerd, te combineren en in een tweede uitgangsgolfbaan (18) de rest van het ingangs-10 signaal te combineren.
2. Filter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elk van de koppelinrichtingen (11, 16) is voorzien van een paar optische golf geleiders (20, 21) (31, 32), gevormd in een substraat (22, 30) van materiaal met dubbele breking en een lagere brekingsindex, waarbij de 15 golfgeleiders over een bepaalde afstand (L) zijn gekoppeld en fase- constanten (β , β ) hebben, die voor golfcomponenten met één polarisatie gelijk en voor golfcomponenten, die orthogonaal ten opzichte van de genoemde ene polarisatie zijn gepolariseerd, ongelijk zijn. 3. ‘ Filter volgens conclusie 1, waarbij elke modusomzetter is voorzien 20 van..een-optische.L golf geleider .(40.>'41)vwelke. is. ingebed, .in ..een~suhstraat- (42) van electro-optisch materiaal met dubbele breking ..en een kleinere brekingsindexen golflengte-selectieve organen, die in longitudinale richting op een afstand van elkaar langs de golfgeleiders zijn opgesteld om een selectieve koppeling tussen orthogonaal gepolariseerde golfcompo-25 nenten te induceren, met het kenmerk, dat'de golflengte-selectieve organen bestaan uit een paar interdigitale electroden (43, 44), die gemeenschappelijk door de beide modusomzetters worden gedeeld.
4. Filter volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de golfgeleiders (73 en 74) optisch zijn ontkoppeld door middel van een groef (78), die 30 zich in het gebied van de substraat tussen de golfgeleiders bevindt.
5. Golflengte-selectieve modusomzetter voorzien van een optische golfgeleider, die in het. substraat is gevormd, met het. kenmerk, dat de substraat uit een substraat (55) met z-snede van electro-optisch 8201133 - 12 - materiaal met dubbele breking en een kleinere brekingsindex dan de golfgeleider bestaat en een C^-kristalstructuur bezit, een eerste uniforme electrode (51) zich langs en gedeeltelijk over een gedeelte van de golfgeleider uitstrekt, een tweede uniforme electrode (52) zich 5 langs een zijde van de golfgeleider bij de eerste electrode bevindt, een derde, vingerelectrode (53) langs de andere zijde van de golfgeleider tegenover de tweede electrode is opgesteld, waarbij de eerste en derde electroden bestemd zijn voor het ontvangen van een eerste spanning(V^) teneinde in de golfgeleider een TE*±.TM-modusomzetting te induceren, 10 en de eerste en tweede electroden bestemd zijn voor het ontvangen van een tweede spanning (V2), een en ander zodanig, dat Δβ = 0 bij de van belang zijnde golflengte, waarbij .. 2τγ „ 2tt Δβ = -r- N - N —T- λ TE TM Λ 11 waarin λ de van belang zijnde golflengte is;
15 N.__, N „ de effectieve indices voor de respectieve modes TE TM zijn; en Λ de vinger-tot-vinger-afstand van de vingerelectrode is. 320 1 1 33
NL8201133A 1981-03-19 1982-03-18 Afstembaar polarisatie-onafhankelijk filter voor optische golflengten. NL8201133A (nl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US24562681 1981-03-19
US06/245,626 US4390236A (en) 1981-03-19 1981-03-19 Tunable polarization independent wavelength filter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8201133A true NL8201133A (nl) 1982-10-18

Family

ID=22927444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8201133A NL8201133A (nl) 1981-03-19 1982-03-18 Afstembaar polarisatie-onafhankelijk filter voor optische golflengten.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4390236A (nl)
JP (1) JPS57168220A (nl)
CA (1) CA1176093A (nl)
DE (1) DE3209927A1 (nl)
FR (1) FR2502353B1 (nl)
GB (1) GB2095419B (nl)
NL (1) NL8201133A (nl)

Families Citing this family (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4645293A (en) * 1981-03-25 1987-02-24 Taizo Yoshida Optical waveguide coupler having a grating electrode
JPS5821888A (ja) * 1981-07-31 1983-02-08 Omron Tateisi Electronics Co 可変波長半導体レ−ザ
US4445751A (en) * 1981-10-19 1984-05-01 Westinghouse Electric Corp. Metal coated, tapered, optical fiber coupled to substrate and method of fabrication
US4461535A (en) * 1981-10-21 1984-07-24 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Wavelength filters
US4553910A (en) * 1981-11-04 1985-11-19 Nebo Pumps Pty. Ltd. Pulse driven hydraulic pump
US4533207A (en) * 1983-06-21 1985-08-06 At&T Bell Laboratories Wavelength tunable TE to TM mode converter
DE3324674A1 (de) * 1983-07-08 1985-01-17 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Verfahren zur herstellung eines integrierten elektrooptischen bauelementes
DE3381358D1 (de) * 1983-08-26 1990-04-26 Hughes Aircraft Co Elektro-optische filtervorrichtung.
US4679893A (en) * 1983-08-26 1987-07-14 Hughes Aircraft Company High switching frequency optical waveguide switch, modulator, and filter devices
DE3337513A1 (de) * 1983-10-14 1985-04-25 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Steuerbares integriert-optisches bauelement
DE3442988A1 (de) * 1983-11-29 1985-06-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München Elektrisch steuerbarer optischer richtkoppler
CA1187602A (en) * 1984-01-06 1985-05-21 B.E.L.-Tronics Limited Horn antenna and mixer construction for microwave radar detectors
US4728168A (en) * 1984-01-20 1988-03-01 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Composite cavity laser utilizing an intra-cavity electrooptic waveguide device
US4667331A (en) * 1984-01-20 1987-05-19 At&T Company And At&T Bell Laboratories Composite cavity laser utilizing an intra-cavity electrooptic waveguide device
DE3406207A1 (de) * 1984-02-21 1985-08-29 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Integriert-optische wellenlaengenmultiplex- und -demultiplexeinrichtung fuer monomode-uebertragungssysteme und ihre verwendung
US4711515A (en) * 1984-05-29 1987-12-08 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Electrooptic polarization multiplexer/demultiplexer
JPH0627914B2 (ja) * 1985-03-15 1994-04-13 日本放送協会 光学素子
SE463740B (sv) * 1985-04-30 1991-01-14 Ericsson Telefon Ab L M Elektrooptisk modulator
US4730301A (en) * 1985-12-20 1988-03-08 Polaroid Corporation Wavelength multiplexed optical communications system and method
US4730888A (en) * 1986-02-20 1988-03-15 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Optimized guided wave communication system
US4772084A (en) * 1986-04-14 1988-09-20 American Telephone And Telegraph Company At&T Bell Laboratories Optical power splitter and polarization splitter
US4761049A (en) * 1986-09-30 1988-08-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Optical waveguide device for frequency shifting and mode conversion
JPH079524B2 (ja) * 1986-12-12 1995-02-01 日本電気株式会社 光多重分波素子
GB2207521A (en) * 1987-07-21 1989-02-01 Plessey Co Plc Optical device arrays
EP0317531B1 (en) * 1987-11-20 1993-08-25 Telefonaktiebolaget L M Ericsson Method of disposing a polarization directing optoelectronic coupler and a coupler for carrying out the method
US4917451A (en) * 1988-01-19 1990-04-17 E. I. Dupont De Nemours And Company Waveguide structure using potassium titanyl phosphate
FR2634905B1 (fr) * 1988-07-05 1990-10-05 Labo Electronique Physique Dispositif semiconducteur optoelectronique integre incluant un separateur des polarisations te/tm
JP2557966B2 (ja) * 1988-12-09 1996-11-27 日本電信電話株式会社 光合分波器
JP2754774B2 (ja) * 1989-03-31 1998-05-20 株式会社島津製作所 導波路型光回路素子
US5002349A (en) * 1989-11-29 1991-03-26 Bell Communications Research, Inc. Integrated acousto-optic filters and switches
US5054873A (en) * 1989-12-04 1991-10-08 Northrop Corporation High density integrated optical multiplexer/demultiplexer
FR2658315A1 (fr) * 1990-02-14 1991-08-16 France Etat Separateur de polarisations pour lumiere guidee.
US5148507A (en) * 1990-07-06 1992-09-15 Nec Corporation Optical waveguide device with two predetermined wavelength, polarization independent, directional coupler switches
DE69125888T2 (de) * 1990-07-09 1997-11-20 Canon Kk Verfahren zur Lichtmodulation und optischer Modulator
FR2666699A1 (fr) * 1990-09-11 1992-03-13 Thomson Csf Laser a guides optiques couples.
FR2668615B1 (fr) * 1990-10-31 1992-12-11 France Etat Separateur de polarisations pour lumiere guidee.
JP2614365B2 (ja) * 1991-01-14 1997-05-28 日本電信電話株式会社 偏波無依存導波型光デバイス
US5148503A (en) * 1991-05-29 1992-09-15 Crystal Technology, Inc Apparatus and method for linearized cascade coupled integrated optical modulator
US5150436A (en) * 1991-09-06 1992-09-22 The University Of British Columbia Slow-wave electrode structure
NL9101532A (nl) * 1991-09-10 1993-04-01 Nederland Ptt Golflengte-selectieve multiplexer en demultiplexer.
NL9200576A (nl) * 1992-03-27 1993-10-18 Nederland Ptt Regelbare polarisatie-omvormer.
US5249243A (en) * 1992-05-21 1993-09-28 Siemens Components, Inc. Apparatus and method for cascade coupled integrated optical phase modulator for linearization of signal transfer
JP2724098B2 (ja) * 1992-10-07 1998-03-09 沖電気工業株式会社 光波長フィルタ装置
US5400171A (en) * 1993-10-01 1995-03-21 Bell Communications Research, Inc. Acousto-optic filter with near-ideal bandpass characteristics
US5515461A (en) * 1994-06-20 1996-05-07 The Regents Of The University Of California Polarization-independent optical wavelength filter for channel dropping applications
KR0162755B1 (ko) * 1994-12-09 1999-04-15 양승택 고분자 도파로형 광 세기 변조기
FR2728357B1 (fr) * 1994-12-20 1997-01-31 Alcatel Nv Dispositif acousto-optique pour filtrage optique
US5513196A (en) * 1995-02-14 1996-04-30 Deacon Research Optical source with mode reshaping
US5499256A (en) * 1995-02-14 1996-03-12 Deacon Research Polarized frequency-selective optical source
IT1273563B (it) * 1995-04-14 1997-07-08 Pirelli Cavi Spa Dispositivo acusto-ottico in guida d'onda di selezione in lunghezza d'onda
FR2749945B1 (fr) * 1996-06-18 1998-09-11 Toussaere Eric Composant electrooptique
US6091864A (en) * 1997-04-10 2000-07-18 Ortel Corporation Linear optical modulator for providing chirp-free optical signals
US5889900A (en) * 1997-05-16 1999-03-30 Ramar Corporation Integrated optic tunable filters and their methods of fabrication and use
US6493473B1 (en) * 1999-08-03 2002-12-10 Uniphase Telecommunciations Products, Inc. Method and apparatus for providing transformation of the polarization of light
AU7708800A (en) * 1999-09-21 2001-04-24 Nanovation Technologies, Inc. Channel-dropping filter having two resonators for coupling the two polarisation componants
US7043134B2 (en) 1999-12-23 2006-05-09 Spectalis Corp. Thermo-optic plasmon-polariton devices
EP1561256A4 (en) * 2000-08-25 2006-06-21 Ngimat Co ELECTRONIC AND OPTICAL DEVICES AND METHOD FOR FORMING THESE DEVICES
US6778723B1 (en) 2000-11-09 2004-08-17 Sarnoff Corporation Integrated optical switch
JP3567901B2 (ja) * 2000-12-22 2004-09-22 日本電気株式会社 導波路型光制御デバイスおよびその製造方法
US7092419B2 (en) 2001-09-10 2006-08-15 San Jose Systems, Inc. Wavelength agile laser
US6987784B2 (en) * 2001-09-10 2006-01-17 San Jose Systems, Inc. Wavelength agile laser
US7151789B2 (en) * 2002-12-20 2006-12-19 Spectalis Corp External-cavity lasers
US20050163418A1 (en) * 2004-01-23 2005-07-28 Wong Chee W. Single-level no-crossing microelectromechanical hitless switch for high density integrated optics
WO2006052865A2 (en) * 2004-11-04 2006-05-18 Optimer Photonics, Inc. Control of te and tm modes in electrooptic waveguide devices
CN105452951B (zh) 2013-06-12 2018-10-19 康宁光电通信无线公司 电压控制式光学定向耦合器

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3605044A (en) * 1968-11-18 1971-09-14 Bell Telephone Labor Inc Filter structures using bimodal, bisymmetric networks
US3877782A (en) * 1974-01-23 1975-04-15 Bell Telephone Labor Inc Electro-optical thin film device
US4220395A (en) * 1974-05-13 1980-09-02 Regents Of University Of California Polarization converter and circuit elements for use in optical waveguides
DE2443733A1 (de) * 1974-09-12 1976-03-25 Siemens Ag Anordnung zur modulation von licht
JPS6011334B2 (ja) * 1977-07-18 1985-03-25 三菱電機株式会社 光方向性結合器
US4157860A (en) * 1977-10-11 1979-06-12 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Dual polarization electromagnetic switch and modulator
US4146297A (en) * 1978-01-16 1979-03-27 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Tunable optical waveguide directional coupler filter
US4291939A (en) * 1978-03-24 1981-09-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Polarization-independent optical switches/modulators
JPS54156555A (en) * 1978-05-30 1979-12-10 Mitsubishi Electric Corp Photo circuit element
US4243295A (en) * 1979-09-19 1981-01-06 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Polarization-independent optical directional coupler switch/modulator
US4262994A (en) * 1980-01-11 1981-04-21 Sheem Sang K Electro-optically balanced multi-piece optical waveguides
US4262993A (en) * 1980-01-11 1981-04-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Electrooptically balanced alternating Δβ switch
US4273411A (en) * 1980-01-24 1981-06-16 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Optical wavelength filter

Also Published As

Publication number Publication date
JPH035563B2 (nl) 1991-01-25
DE3209927A1 (de) 1982-11-11
FR2502353B1 (fr) 1986-02-21
JPS57168220A (en) 1982-10-16
DE3209927C2 (nl) 1993-04-15
GB2095419A (en) 1982-09-29
CA1176093A (en) 1984-10-16
GB2095419B (en) 1984-09-19
FR2502353A1 (fr) 1982-09-24
US4390236A (en) 1983-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL8201133A (nl) Afstembaar polarisatie-onafhankelijk filter voor optische golflengten.
US4533207A (en) Wavelength tunable TE to TM mode converter
US4679893A (en) High switching frequency optical waveguide switch, modulator, and filter devices
US4146297A (en) Tunable optical waveguide directional coupler filter
EP0805372B1 (en) An acousto-optical waveguide device with compensation of polarization mode dispersion
US4273411A (en) Optical wavelength filter
CA1244546A (en) Electrooptic devices
US4690489A (en) Integrated optical wavelength multiplexer and demultiplexer device for monomode transmission systems and its use
PL180680B1 (pl) Akustooptyczne urzadzenie falowodowe do wybierania dlugosci fal oraz sposób jego wytwarzania PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL
JPH08101363A (ja) 制御可能な複屈折音響−光学的同調可能フィルタ、及びそれにより同調されるレーザ
CA2261197A1 (en) Tunable electro-optical diffraction grating with electrically switchable period
SK101796A3 (en) Acousto-optical waveguide device, tunable, with polarisation- -independent response and a method for acousto-optical processing of the optical signals
JPH01155323A (ja) 偏光指向性カップラ
EP0153312B1 (en) Electro-optical filter device
JP3272064B2 (ja) 4セクション光結合器
US6510266B2 (en) Tunable optoelectronic frequency filter
EP0768555A1 (en) Acousto-optical tunable waveguide switch
CN102636888A (zh) 电光调谐多波长fir滤波器及各级电压确定方法
US5526439A (en) Optical filter using electro-optic material
US6721466B2 (en) Guided wave electrooptic and acoustooptic tunable filter apparatus and method
CA1176881A (en) Tunable mode converter
US6813398B1 (en) Tunable electrooptic add-drop filter apparatus and method
US5428701A (en) Electro-optical tunable filter
Heismann et al. Mirror-folded polarization-independent wavelength filter
US20020064344A1 (en) Optical coupling device

Legal Events

Date Code Title Description
A85 Still pending on 85-01-01
BA A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
BC A request for examination has been filed
BV The patent application has lapsed