NL9001332A - Inrichting voor optische heterodyne detektie en spiegelstelsel geschikt voor toepassing in een dergelijke inrichting. - Google Patents

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Inrichting voor optische heterodyne detektie en spiegelstelsel geschikt voor toepassing in een dergelijke inrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor optische heterodyne of homodyne detektie van een optische signaalbundel, bevattende een lokale oscillator, een optisch stelsel dat een polarisatiegevoelige bundeldelende laag bevat voor het splitsen van de signaalbundel in twee orthogonaal gepolariseerde deelbundels en een bundelsamenvoegende laag voor het samenvoegen van straling van de signaalbundel met straling afkomstig van de lokale oscillator, welke inrichting verder een detektiesysteem bevat voor het omzetten van de samengevoegde straling in ten minste één elektrisch signaal geschikt voor verdere verwerking.

Inrichtingen voor optische heterodyne detektie worden toegepast bij optische signaaloverdracht. Door in een heterodyne detektie-inrichting de signaalbundel te mengen met een optische bundel afkomstig van een lokale oscillator wordt een aanzienlijk beter resultaat verkregen met betrekking tot de signaal-ruisverhouding en de discriminatie van achtergrondstraling dan bij direkte detektie van de signaalbundel. De uitvinding heeft tevens betrekking op een spiegelstelsel voor het splitsen van een eerste en een tweede invallende stralingsbundel, ieder in vier uittredende deelbundels waarbij ieder van de deelbundels afkomstig van de tweede invallende stralingsbundel uittreedt in dezelfde richting als een van de deelbundels afkomstig van de eerste invallende stralingsbundel, welk spiegelstelsel vier halfdoorlatende spiegeldelen bevat, welke vier spiegeldelen vier hoeken insluiten. Een dergelijk stelsel is geschikt voor toepassing in een inrichting volgens de uitvinding.

Het principe van heterodyne detektie van optische straling is uitvoerig beschreven in het artikel "Optical Heterodyne Detection" van O.E. DeLange in het tijdschrift "IEEE Spectrum" van oktober 1968, bladzijdes 77-85. Zoals in dit artikel is vermeld is het van belang dat de polarisatietoestanden van de signaalbundel en de lokale oscillatorbundel zoveel mogelijk overeenkomen. Een mogelijke oplossing om dit te bereiken is het splitsen van de signaalbundel in twee deelbundels met een vaste en onderling orthogonale polarisatietoestand. De twee deelbundels worden dan samengevoegd met lokale oscillatorstraling die in dezelfde toestand is gepolariseerd.

Voor het splitsen en samenvoegen van de bundels zijn in principe vier komponenten nodig. Twee polarisatiegevoelige bundeldelers voor het splitsen van de signaalbundel en de lokale oscillatorbundel respektievelijk, en twee bundelsamenvoegende elementen voor het samenvoegen van de gevormde deelbundels. Door eerst de signaalbundel met de oscillatorbundel samen te voegen en pas daarna met een polarisatiegevoelige bundeldeler te splitsen in twee ortogonaal gepolariseerde deelbundels kan een van de bundelsamenvoegende elementen achterwege blijven. Aangezien een bundelsamenvoegend element niet alleen twee ingangen heeft maar noodzakelijkerwijs ook twee uitgangen, blijven er twee polarisatiegevoelige bundeldelers nodig om alle signaalstraling op te vangen en te detekteren.

Een inrichting volgens de aanhef is bekend uit EP-A 0 345 889, zie in het bijzonder figuur 3 van dat dokument. In deze inrichting zijn de bundeldelende en bundelsamenvoegende elementen geïntegreerd in een optische komponent die twee bundeldelende lagen bevat. Een van de lagen is een polarisatiegevoelige bundeldelende laag terwijl de andere bundeldelende laag neutraal is met betrekking tot de polarisatietoestand van het opvallende licht en dienst doet als samenvoegend element.

De twee lagen moeten daarbij zo ten opzichte van elkaar en ten opzichte van de intredende bundels geplaatst zijn dat de vier uittredende deelbundels van de signaalbundel en de vier uittredende deelbundels van de lokale-oscillatorbundel paarsgewijs in dezelfde richting uittreden. Dit stelt hoge eisen aan de hoeken die de bundeldelende vlakken met elkaar moeten maken. In het bijzonder is dit het geval wanneer de bundeldelende lagen elkaar snijden en de stralingsbundels op vier verschillende plaatsen op de lagen invallen zoals in de uitvoeringsvorm getoond in figuur 3 van EP-A 0 345 889.

Het is onder meer een doel van de uitvinding een inrichting volgens de aanhef te verschaffen waarbij de toleranties die in acht genomen moeten worden bij het vervaardigen van het spiegelstelsel of de komponent versoepeld zijn. Daartoe heeft de inrichting volgens de uitvinding het kenmerk dat de bundeldelende laag en de bundelsamenvoegende laag ieder uit twee delen bestaan, welke vier delen vier hoeken insluiten waarbij de grootte van ten minste één van de hoeken afwijkt van 90° en dat de som van twee tegenover elkaar liggende hoeken 180° bedraagt. Het is gebleken, zoals in het onderstaande aan de hand van figuur 2 nader zal worden toegelicht, dat de eisen met betrekking tot de hoeken tussen de bundeldelende lagen slechts de som van twee tegenover elkaar liggende hoeken betreffen, en niet de waarde van iedere hoek afzonderlijk.

Een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat één van de hoeken en de daar tegenover liggende hoek ieder een grootte van 90° hebben. Aangezien gelijke hoeken tussen de vier delen van de bundeldelende lagen de voorkeur verdienen, dient ten minste één hoek, en dus ook de daartegenover liggende hoek, 90° te zijn. Volgens de uitvinding kan echter de nauwkeurigheid waarmee de twee tussenliggende hoeken worden vastgelegd bij het vervaardigen van de optische komponent aanmerkelijk versoepeld worden zodat de twee tussenliggende hoeken een waarde kunnen hebben die van 90° afwijkt.

Een optische komponent of spiegelstelsel zoals toegepast in de inrichting volgens de uitvinding wordt bijvoorbeeld vervaardigd door een aantal prisma's met de tophoeken naar elkaar toegericht tegen elkaar te bevestigen. De bundeldelende lagen worden daarbij op de zijvlakken van de prisma's aangebracht. Het in het voorgaande beschreven inzicht wordt gerealiseerd doordat een inrichting volgens de aanhef het kenmerk heeft dat het optisch stelsel ten minste één prisma bevat met twee zijvlakken die een tophoek insluiten en dat de beide genoemde zijvlakken van het prisma voorzien zijn van een deel van de bundeldelende en bundelsamenvoegende lagen, respektievelijk. Doordat de delen van de bundeldelende lagen op de zijvlakken van eenzelfde prisma zijn aangebracht, bijvoorbeeld via sputteren of opdampen, is de door de delen ingesloten hoek gelijk aan de tophoek van het prisma en is niet meer afhankelijk van de nauwkeurigheid waarmee het prisma in de optische komponent ingepast wordt.

Een eerste uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding waarbij voor de twee tegenover elkaar gelegen hoeken de gewenste stabiliteit en de nauwkeurigheid wordt verkregen heeft als kenmerk dat het optisch stelsel twee tegenover elkaar gelegen, met de tophoeken naar elkaar gerichte prisma's bevat en dat de, de tophoeken insluitende, zijvlakken van beide prisma's voorzien zijn van delen van de bundeldelende en bundelsamenvoegende lagen, respektievelijk.

Deze uitvoeringsvorm heeft als verder kenmerk dat de tophoek van een genoemd prisma een grootte van 90° heeft. Hoewel de uitvinding zich niet beperkt tot een spiegelstelsel of komponent waarbij de hoek tussen de delen van de bundeldelende lagen 90° is, heeft deze uitvoering in de praktijk voordelen voor de opbouw van de gehele inrichting. Hiermee kunnen de lichtgeleiders ongeveer loodrecht op de zijvlakken van de komponent aangesloten worden, en is het geheel vrijwel symmetrisch van opbouw.

Een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding heeft als kenmerk dat ieder van de delen van de bundelsamenvoegende laag een polarisatieafhankelijke transmissie- en/of reflektiekoêfficient heeft en dat ieder van delen is aangebracht in de stralingsweg van een van de deelbundels voor het in de gewenste mate doorlaten en weerkaatsen van de straling in de respektievelijke deelbundel. Door deze maatregel kan van een werkelijk polarisatie-ongevoelige laag als bundelsamenvoegende laag worden afgezien.

In de inrichting die bekend is uit EP-A 0 345 889 wordt de bundelsamenvoegende laag gevormd door een bundeldelende laag die neutraal is met betrekking tot de polarisatietoestand van het opvallende licht. Een werkelijk polarisatie-ongevoelige laag is echter relatief moeilijk te maken is dus duur. Een dergelijke, werkelijk neutrale laag is in de bekende inrichting nodig omdat polarisatie-effekten die aan deze, als bundelsamenvoegend element funktionerende, laag optreden een duidelijk effekt hebben op de werking van de koherente detektieinrichting.

Volgens de uitvinding wordt echter gebruik gemaakt van het feit dat de straling die op de bundelsamenvoegende laag valt niet een willekeurige polarisatie heeft, maar dat die straling in een vaste toestand gepolariseerd is. De bundelsamenvoegende laag hoeft dus niet werkelijk neutraal te zijn met betrekking tot de polarisatietoestand, maar er kan volstaan worden met een laag die de gewenste, bijvoorbeeld, een gelijke, transmissie- en reflektiekoefficient heeft voor straling van de op de laag vallende polarisatietoestand. Dergelijke lagen zijn aanmerkelijk goedkoper en eenvoudiger te maken dan werkelijk polarisatie-ongevoelige lagen.

Deze uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding heeft als verder kenmerk dat de twee delen van de bundelsamenvoegende laag ieder afzonderlijk zijn geoptimaliseerd voor het in de gewenste mate doorlaten en weerkaatsen van straling die lineair gepolariseerd is in de p-, respektievelijk de s-richting ten opzichte van de polarisatie-gevoelige bundeldelende laag. In de praktijk wordt een koherente "diversity" detektor veelal uitgevoerd met lineaire polarisatiefilters en met bundels die een hoek van 45° met de bundeldelende vlakken maken. Met p-polarisatie wordt daarbij bedoeld straling waarvan de elektrische vektor evenwijdig gericht is met het vlak dat opgespannen wordt door de richting van de stralingsbundel en de normaal van het polarisatiegevoelig bundeldelende vlak. De s-polarisatie is de andere, orthogonale, polarisatietoestand.

Een verdere uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat het optisch stelsel voorzien is van ten minste één reflekterend vlak dat in een stralingsweg van een in- of uittredende stralingsbundel is aangebracht voor het afbuigen van die stralingsbundel. Hiermee kunnen de optische vezels of golfgeleiders waarmee de in- en uittredende stralingsbundels aan- of afgevoerd worden aangebracht worden op posities die voor een kompakte of eenvoudige opbouw van de inrichting te prefereren zijn.

Aan de in- en uittreevlakken in de koherente detektieinrichting treden reflekties op, onder andere aan de vlakken van de lichtgeleiders en de overige optische komponenten. Bijvoorbeeld ten gevolge van herhaalde reflekties en interferentieverschijnselen daartussen kunnen dergelijke reflekties de ontvangst van het signaal verstoren, iets wat zoveel mogelijk voorkomen dient te worden.

Reflekties zijn bijvoorbeeld te verminderen door het aanbrengen van een anti-reflektielaag. Om de storende invloed van de restende reflekties aan de vlakken van de geïntegreerde optische komponent verder te reduceren heeft de inrichting volgens de uitvinding het kenmerk dat deze ten minste één in- of uittreevlak bevat, waarvan de normaal een hoek maakt met de stralingsweg van een stralingsbundel door dat in- of uittreevlak, welke hoek een waarde heeft tussen ongeveer enkele tienden van graden en enkele graden. Doordat de in-en/of uittreevlakken enigszins scheef staan, in de orde van grootte van 1°, ten opzichte van de daardoor tredende stralingsbundel wordt de aan het vlak gereflekteerde straling niet in de lichtgeleiders ingevangen. Er treedt geen verstoring van de ontvangst van het signaal op. Ter vermijding van stralingsverliezen ten gevolge van de reflekties wordt bij voorkeur nog een anti-reflektielaag toegepast. Deze kan dan van relatief lage kwaliteit zijn en een restreflektie hebben van ongeveer 0,5 %.

Ook de in- of uittreevlakken van de lichtgeleiders kunnen met dit doel scheef op de lichtgeleiders aangebracht zijn, zoals bekend uit de bijdrage van C.K. Wong et al, getiteld "General purpose single-mode laser package provided with a parallel beam output having -60 dB interface feedback", aan de veertiende ECOC Conferentie gehouden in september 1988 te Brighton, en gepubliceerd op bladzijdes 215-218 in de proceedings van deze conferentie.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een spiegelstelsel dat geschikt is voor toepassing in een heterodyne of homodyne detektieinrichting. Een dergelijk spiegelstelsel is bijvoorbeeld gekenmerkt doordat de grootte van ten minste één van de hoeken afwijkt van 90° en waarbij de som van twee tegenover elkaar liggende hoeken 180° bedraagt. Verdere uitvoeringsvormen van een dergelijk spiegelstelsel zijn aangegeven in de afhankelijke konklusies 11 en 12. Een uitvoeringsvorm van een spiegelstelsel waarbij de hoeken van de spiegeldelen nauwkeurig te kontroleren zijn heeft het kenmerk, dat het spiegelstelsel ten minste één prisma bevat met twee zijvlakken die en tophoek insluiten en dat de beide genoemde zijvlakken van het prisma voorzien zijn van een halfdoorlatende spiegelende laag.

Bij voorkeur is een spiegelstelsel volgens de uitvinding samengevoegd in een enkelvoudige optische komponent.

Deze en andere, meer gedetailleerde, aspekten van de uitvinding worden nader beschreven en toegelicht aan de hand van de tekeningen.

In de tekeningen wordt in figuur 1 een optische heterodyne of homodyne detektor getoond; figuur 2 geïllustreerd aan welke eisen de hoeken tussen de delen van de bundeldelende lagen dienen te voldoen; figuur 3 een uitvoeringsvorm van een optisch stelsel volgens de uitvinding getoond; figuren 4a en 4b een verdere uitvoeringsvorm van een optisch stelsel volgens de uitvoeringsvorm weergegeven; en in figuur 5 een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding getoond waarbij de in- en uittreevlakken van de elementen scheef staan ter verwijdering van storende reflekties.

In figuur 1 is een uit figuur 3 van EP-A 0 345 889 bekende inrichting voor optische heterodyne of homodyne detektie schematisch weergegeven. De signaalbundel, afkomstig van een optische transmissievezel 110 wordt met behulp van een lensje 121 omgezet in een evenwijdige bundel die invalt op een eerste ingang van het in een optische komponent geïntegreerd stelsel 140. In een lokale oscillator 111 wordt straling opgewekt die via de lens 112, de vezel 113 en het lensje 131 invalt op een tweede ingang van de optische komponent 140. Deze komponent bevat twee vlakken die een rechte hoek met elkaar maken. Beide vlakken bestaan uit twee delen 141a en 141b, en 142a en 142b die in het midden van de komponent bij elkaar komen. In ieder van de delen is een bundeldelende laag aangebracht waarbij de lagen in de delen 141a en 141b reflekterend zijn voor één polarisatietoestand en doorlatend voor de andere. De signaalbundel en de lokale oscillatorbundel worden door de bundelsplitsende lagen in de vlakken 141a en 141b in twee deelbundels met onderling loodrechte polarisatierichting gesplitst. In de figuur is dit weergegeven met de symbolen (p) en (s) waarbij de polarisatierichting van de rechtdoorgaande bundels de evenwijdige richting (p) genoemd wordt en de polarisatierichting van de aan de vlakken 141a en 141b gereflekteerde bundels de loodrechte richting (s). De twee deelbundels met een evenwijdige (p-) polarisatierichting worden ieder op dezelfde plaats op de laag 142a gesplitst in twee deelbundels met gelijke intensiteit waarbij het rechtdoorgaande deel van de signaalbundel samenvalt met het gereflekteerde deel van de lokale oscillatorbundel en vice versa. De bundeldelende laag 142a fungeert dus als bundelsamenvoegend element. De twee resulterende samengevoegde deelbundels worden via de lensjes 122 en 123 en de vezels 161 en 162 naar de opto-elektrische omzetters 171 en 172 gevoerd. Op analoge wijze worden de loodrecht (s—) gepolariseerde deelbundels van de lokale oscillatorbundel en de signaalbundel samengevoegd op de laag 142b en via de lensjes 132 en 133 en de vezels 163 en 164 naar de opto-elektrische omzetters 173 en 174 geleid.

Aangezien de twee uitgangssignalen van de twee deelbundels met elkaar in tegenfase zijn worden de elektrische uitgangssignalen van de twee opto-elektrische omzetters gekombineerd door deze signalen toe te voegen aan een verschilversterker. De signalen van de omzetters 171 en 172 worden gekombineerd in een verschilversterker 181, die uit de omzetters 173 en 174 in de verschilversterker 182. Tenslotte worden de uitgangssignalen van de verschilversterkers 181 en 182 gekombineerd in de schakeling 190, waarvan de uitgang een elektrisch signaal is dat met dezelfde informatie gemoduleerd is als het optische signaal dat via de transmissievezel 110 aan de inrichting wordt aangeboden.

In de beschreven uitvoeringsvorm zijn de hoeken tussen de delen 141a, 141b, 142a en 142b van de bundeldelende lagen rechte hoeken, aangezien de uitgaande deelbundels van de lokale oscillatorbundel gelijk gericht dienen te zijn aan de uitgaande deelbundels van de signaalbundels. Het is echter niet noodzakelijk dat de delen 141a, 141b, 142a en 142b rechte hoeken met elkaar maken.

In figuur 2 zijn de vier delen 141a, 141b, 142a en 142b van de bundeldelende lagen aangegeven waarbij de delen onderling de hoeken a, %, β en δ op het gemeenschappelijk punt 0 insluiten. Een eerste stralingsbundel S, bijvoorbeeld de signaalbundel, valt in op het vlak 141a, waarbij de richting van de bundel een hoek i maakt met het vlak 141a. In het vlak wordt de bundel S opgesplitst in twee deelbundels en S2 die recht doorgaan en gereflekteerd worden respektievelijk en het vlak verlaten met dezelfde hoek i. De twee deelbundels en S2 vallen in op de vlakken 142a en 142b respektievelijk, waarbij de hoeken van inval met de vlakken de waarden 1 en k hebben. In het vlak 142a wordt de deelbundel opnieuw gesplitst in twee deelbundels en die het vlak verlaten met dezelfde hoek 1 als de hoek van inval. Hetzelfde geldt voor het vlak 142b waar de deelbundel S2 gesplitst wordt in twee deelbundels S2i en S22 die het vlak verlaten onder een hoek k die gelijk is aan de hoek van inval van de bundel S2.

De tweede inkomende bundel L die onder een hoek j invalt op het vlak 141b wordt op analoge wijze gesplitst in deelbundels L·^ en I>2 die op hun beurt in de vlakken 142a en 142b gesplitst worden in deelbundels L12» I»21 en L22' Wanneer de deelbundels L^, l12' l21 en L22 dezelfde richting hebben als de deelbundels S12,

Sn, S22 en S2i» respektievelijk, valt de deelbundel L-| in op het vlak 142a met een hoek 1 en is de hoek tussen deelbundel L2 en het vlak 142b gelijk aan k.

De relaties tussen de hoeken in figuur 2 zijn: voor de driehoek OAC: α + i + k = 180°; voor de driehoek OCB: % + k + j = 180°, voor de driehoek OBD: B + j + 1 = 180°; voor de driehoek ODA: δ + 1 + i = 180°; en voor de vierhoek ABCD: 2(i + j + k + 1) = 360°.

Uit deze relaties volgt direkt dat α + β = #+ δ = 180°. Dus de som van de twee tegenover elkaar liggende hoeken α en fl, of # en δ, moet 180° bedragen om te kunnen bereiken dat de uitgaande deelbundels van de signaalbundel en de lokale oscillatorbundel in dezelfde richting uittreden.

Een verschuiving van de vlakken 141a, 141b, 142a en 142b ten opzichte van elkaar zodat de vlakken niet een gemeenschappelijk punt 0 bevatten, heeft geen invloed op de richting van de uitgaande bundels, wel op de onderlinge afstand van de hoofdassen van de bundels. In een praktische uitvoeringsvorm kan het bestaan een dergelijke onderlinge afstand opgelost worden door met behulp van kollimatorlensjes de bundeldiameters zo groot te maken dat een voldoende mate van overlap op de detektoren bestaat, ook wanneer de bundels ten opzichte van elkaar enigszins verschoven zijn.

In figuur 3 is een uitvoeringsvorm van het optisch stelsel 140 getoond, uitgevoerd als optische komponent, waarin het in het voorgaande beschreven inzicht is toegepast. De komponent bestaat uit vier deelprisma's 140a, 140b, 140c en 140d die met de zijvlakken tegen elkaar gelijmd zijn, door middel van een optische lijm 150, waarvan, na uitharding, de brekingsindex gelijk is aan die van het materiaal van de prisma's. De tophoeken α en β van de tegenover elkaar gelegen prisma's 140a en 140b zijn zo gekozen dat hun som 180° bedraagt. Op de twee zijvlakken van het prisma 140a die zijn toegekeerd naar de prisma's 140d en 140c zijn de bundeldelende lagen 141a en 142b, respektievelijk, aangebracht. Op het prisma 140b zijn de lagen 142a en 141b aangebracht op de zijvlakken die naar de prisma's 140d en 140c zijn toegekeerd. Door de bundeldelende lagen op deze wijze aan te brengen is de onderlinge hoek tussen de bundeldelende vlakken verzekerd, ook als de alignering tussen de vier prisma's na het lijmen niet optimaal is. Bij voorkeur hebben de hoeken α en β ieder een grootte van 90°, maar zoals uit het bovenstaande is gebleken is een andere keuze mogelijk. Bij het samenvoegen van de prisma's 140a, 140b, 140c en 140d tot een komponent kan een nauwkeurige alignering van de prisma's ten opzichte van elkaar achterwege blijven. Aangezien de kwaliteit van de komponent 140 bepaald wordt door de prisma's 140a en 140b kunnen de twee andere prisma's (140c en 140d) minder nauwkeurig en dus goedkoper zijn. De twee prisma's 140c en 140d kunnen zelfs achterwege blijven waarbij de desbetreffende ruimte met lijm wordt gevuld. Wanneer maatregelen getroffen worden waarbij rekening gehouden wordt met een brekingsindexverandering bij de vlakken 141a, 141b, 142a en 142b kan de ruimte van de prisma's 140c en 140d zelfs geheel leeg blijven.

Zoals beschreven aan de hand van figuur 1 vallen op de delen 142a en 142b stralingsbundels met een verschillende, naar vaste, polisatietoestand. Dit betekent dat de bundeldelende laag in het deel 142a niet identiek van samenstelling hoeft te zijn aan de laag in het deel 142b. Voor de korrekte werking van de inrichting is het voldoende dat het deel 142a, waar de invallende straling evenwijdig gepolariseerd is, voorzien is van een laag die evenwijdig gepolariseerde straling in de gewenste mate doorlaat en reflekteert, terwijl het andere deel 142b, deze eigenschap bezit voor loodrecht gepolariseerde straling.

In figuren 4a en 4b is een uitvoeringsvorm getoond waarbij de geïntegreerde komponent voorzien is van reflekterende vlakken voor het afbuigen van de in- en uitgaande bundels. Evenals in de voorgaande figuren bevat de optische komponent 140 polarisatiegevoelige bundeldelende lagen 141a en 141b, en bundeldelende lagen 142a en 142b.

De zijkanten van de komponent 140 zijn onder een hoek van 45° afgeschuind zodat ieder van de vier zijkanten een reflekterend vlak 143, 145, 147 of 148 bevat. Deze reflekterende vlakken maken het mogelijk dat de in- en uittredende stralingsbundels aan deze vlakken gereflekteerd worden voor en nadat deze door de bundeldelende lagen 141, 142a en 142b worden gesplitst en samengevoegd. In het in figuur 4a getoonde bovenaanzicht zijn de posities van de in- en uittredende bundels aangegeven door gestippeld de lensjes 121, 131, 122, 123, 132 en 133 weer te geven.

In figuur 4b is in zijaanzicht een doorsnede van de optische komponent uit figuur 4a langs de lijn B-B getekend. De signaalbundel wordt vanuit de vezel 110 via de collimatorlens 121 in de komponent 140 gestraald. Daar reflekteert de bundel aan het vlak 143, wordt door de polarisatiegevoelige bundelsplitser 141a gesplitst in loodrecht gepolariseerde komponenten, een van de komponenten doorloopt de bundeldelende laag 142a waar hij samengevoegd wordt met een deel van de lokale oscillatorstraling. De samengevoegde bundel wordt vervolgens via het reflekterende vlak 148, het lensje 123 en de stralingsgeleider 162 naar een detektor geleid. De reflekterende vlakken kunnen zodanig zijn uitgevoerd, dat de inkomende stralingsbundels aan één zijde van de komponent binnentreden, en de uitgaande bundels de komponent aan een andere zijde verlaten.

Om stralingsverliezen aan de lucht-glasovergangen van de optische komponent te reduceren en vooral om te voorkomen dat reflekties aan deze oppervlakken storend zijn, zijn de in- en uittreevlakken van de optische komponent voorzien van een anti-reflektielaag. Een anti-reflektielaag alleen is echter niet altijd voldoende om iedere storende invloed van gereflekteerd licht te voorkomen. Volgens de uitvinding worden de in-en uittreevlakken van de optische komponent scheef geplaatst, zodanig dat de normaal van de vlakken een hoek van ongeveer 1° maakt met de richting van de daardoor tredende stralingsbundel. In de in figuur 5 getoonde inrichting is dit schematisch weergegeven.

Figuur 5 is grotendeels identiek aan figuur 1 met uitzondering van de optische komponent en de uiteinden van de lichtgeleiders. Voor een beschrijving van de hieronder niet toegelichte elementen wordt verwezen naar figuur 1. De optische komponent 540 heeft in- en uittreevlakken waarvan de normaal een hoek van ongeveer 1° maakt met richting van de daardoor tredende stralingsbundels. De polarisatiegevoelige bundeldelende lagen 541a en 541b en de bundelsamenvoegende lagen 542a en 542b hebben echter dezelfde stand te opzichte van de stralingsbundels als in figuur 1 de overeenkomstige vlakken 141a, 141b, 142a en 142b. Doordat de in- en uittreevlakken scheef staan wordt daaraan gereflekteerde straling niet in de lichtgeleiders ingevangen en heeft dus geen storende invloed op het detektiesysteem. Doordat de storende invloed van de reflekties op deze wijze is geëlimineerd dient de anti-reflektielaag alleen nog ter reducering van stralingsverliezen. Het is dus niet nodig een zeer hoogwaardige anti-reflekterende laag op de vlakken van de komponent 540 aan te brengen, volstaan kan worden met een anti-reflekterende laag die een restreflektie heeft van ongeveer 0,5%.

De optimale hoek van scheefstand van de zijvlakken van de optische komponent 540 hangt af van de afstand tot en de diameter van de kollimatorlensjes 121-133 en ligt in het gebied van enkele tienden van graden tot enkele graden. Ook de eindvlakken van de stralingsgeleiders 110, 113, 161, 162, 165 en 164 kunnen scheef worden gezet ten opzichte van de richting van de stralingsbundel. Voor een nadere beschrijving daarvan wordt verwezen naar de reeds genoemde bijdrage van C.K. Wong et al aan ECOC '88 gehouden is september 1988 te Brighton. De scheefstaande in- en uittreevlakken kunnen ook worden toegepast in kombinatie met reflektieve vlakken getoond in figuren 4a en 4b.

Claims (14)

1. Inrichting voor optische heterodyne of homodyne detektie van een optische signaalbundel, bevattende een lokale oscillator (111), een optisch stelsel (140) dat een polarisatiegevoelige bundeldelende laag (141) bevat voor het splitsen van de signaalbundel in twee orthogonaal gepolariseerde deelbundels (p,s) en een bundelsamenvoegende laag (142) voor het samenvoegen van straling van de signaalbundel met straling afkomstig van de lokale oscillator (111), welke inrichting verder een detektiesysteem (171, 172, 173, 174) bevat voor het omzetten van de samengevoegde straling in ten minste één elektrisch signaal geschikt voor verdere verwerking, met het kenmerk, dat de bundeldelende laag (141) en de bundelsamenvoegende laag (142) ieder uit twee delen (141a, 141b, 142a, 142b) bestaan, welke vier delen vier hoeken (er, β,&, δ) insluiten waarbij de grootte van ten minste één van de hoeken afwijkt van 90° en dat de som van twee tegenover elkaar liggende hoeken 180° bedraagt.

2. Inrichting volgens konklusie 1, met het kenmerk dat één van de hoeken en de daar tegenover liggende hoek ieder een grootte van 90° hebben.

3. Inrichting voor optische heterodyne of homodyne detektie van een optische signaalbundel, bevattende een lokale oscillator (111), een optisch stelsel (14) dat een polarisatiegevoelige bundeldelende laag (141) bevat voor het splitsen van de signaalbundel in twee orthogonaal gepolariseerde deelbundels (p,s) en een bundelsamenvoegende laag (142) voor het samenvoegen van straling van de signaalbundel met straling afkomstig van de lokale oscillator (111), en een detektiesysteem (171, 172, 173, 174) voor het omzetten van de samengevoegde straling in ten minste één elektrisch signaal geschikt voor verdere verwerking, met het kenmerk, dat het optisch stelsel ten minste één prisma (140a of 140b) bevat met twee zijvlakken die een tophoek insluiten en dat de beide genoemde zijvlakken van het prisma voorzien zijn van een deel van de bundeldelende (141a of 141b) en bundelsamenvoegende (142b of 142a) lagen, respektievelijk.

4. Inrichting volgens konklusie 3, met het kenmerk dat het optisch stelsel twee tegenover elkaar gelegen, met de tophoeken naar elkaar gerichte prisma's (140a, 140b) bevat en dat de, de tophoeken insluitende, zijvlakken van beide prisma's voorzien zijn van delen van de bundeldelende (141a, 141b) en bundelsamenvoegende (142a, 142b) lagen, respektievelijk.

5. Inrichting volgens konklusie 3 of 4, met het kenmerk dat de tophoek (er, β) van een genoemd prisma een grootte van 90° heeft.

6. Inrichting volgens een van de voorgaande konklusies, met het kenmerk dat ieder van de delen (142a, 142b) van de bundelsamenvoegende laag een polarisatieafhankelijke transmissie- en/of reflektiekoëfficient heeft en dat ieder van delen is aangebracht in de stralingsweg van een van de deelbundels (p,s) voor het in de gewenste mate doorlaten en weerkaatsen van de straling in de respektievelijke deelbundel (p,s).

7. Inrichting volgens konklusie 6, waarbij de straling onder de hoek van vrijwel 45° op de delen van de bundelsamenvoegende laag invalt en de genoemde deelbundels lineair gepolariseerd zijn, met het kenmerk, dat de twee delen van de bundelsamenvoegende laag ieder afzonderlijk zijn geoptimaliseerd voor het in de gewenste mate doorlaten en weerkaatsen van straling die lineair gepolariseerd is in de p-, respektievelijk de s-richting ten opzichte van de polarisatie-gevoelige bundeldelende laag (141).

8. Inrichting volgens een van de voorgaande konklusies, met het kenmerk dat het optisch stelsel (140) voorzien is van ten minste één reflekterend vlak (143, 145, 147, 148) dat in een stralingsweg van een in- of uittredende stralingsbundel is aangebracht voor het afbuigen van die stralingsbundel.

9. Inrichting volgens één van de voorgaande konklusies, waarbij het optisch stelsel is geïntegreerd tot een optische komponent met het kenmerk dat de optische komponent ten minste één in- of uittreevlak bevat, waarvan de normaal een hoek maakt met de stralingsweg van een stralingsbundel door dat in- of uittreevlak, welke hoek een waarde heeft tussen ongeveer enkele tienden van graden en enkele graden.

10. Spiegelstelsel voor het splitsen van een eerste (S) en een tweede (L) invallende stralingsbundel, ieder in vier uittredende deelbundels (S11, S12, S21, S22; L11, L12, L21, L22) waarbij ieder van de deelbundels afkomstig van de tweede invallende stralingsbundel uittreedt in dezelfde richting als een van de deelbundels afkomstig van de eerste invallende stralingsbundel, welk spiegelstelsel vier halfdoorlatende spiegeldelen (141a, 141b, 142a, 142b) bevat, welke vier spiegeldelen vier hoeken (α, β, &, δ) insluiten, met het kenmerk, dat de grootte van ten minste één van de hoeken afwijkt van 90° en waarbij de som van twee tegenover elkaar liggende hoeken 180° bedraagt.

11. Spiegelstelsel volgens konklusie 10, met het kenmerk, dat ten minste één van de ingesloten hoeken een waarde van 90° heeft.

12. Spiegelstelsel volgens konklusie 10 of 11, met het kenmerk, dat ten minste één van de spiegeldelen (141a, 141b) een polarisatiegevoelige spiegel is.

13. Spiegelstelsel voor het splitsen van een eerste (S) en een tweede (L) invallende stralingsbundel, ieder in vier uittredende deelbundels (S11, S12, S21, S22; L11, L12, L21, L22), waarbij ieder van de deelbundels afkomstig van de tweede invallende stralingsbundel uittreedt in dezelfde richting als een van de deelbundels afkomstig van de eerste invallende stralingsbundel, met het kenmerk, dat het spiegelstelsel ten minste één prisma (140a, 140b) bevat met twee zijvlakken die en tophoek insluiten en dat de beide genoemde zijvlakken van het prisma voorzien zijn van een halfdoorlatende spiegelende laag.

14. Spiegelstelsel volgens konklusie 10, 11, 12 of 13, met het kenmerk, dat de spiegeldelen konstruktief zijn geïntegreerd tot een enkelvoudige optische komponent.