NL9200576A

NL9200576A - Regelbare polarisatie-omvormer.

Info

Publication number: NL9200576A
Application number: NL9200576A
Authority: NL
Original assignee: Nederland Ptt
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1993-10-18
Also published as: CA2092778A1; FI931352A0; JP2632123B2; CA2092778C; US5285507A; DE69312773T2; JPH0618824A; ES2106261T3; ATE156600T1; DE69312773D1; FI115077B; NO931047D0; FI931352A; EP0562695A1; EP0562695B1; NO931047L

Description

Titel: Regelbare polarisatie-omvormer A. Achtergrond van de uitvinding 1. Gebied van de uitvinding

De uitvinding ligt op het gebied van de optische transmissiesystemen, en meer in het bijzonder, doch niet uitsluitend, van die systemen waarin coherente detectie wordt toegepast. De uitvinding betreft een optische inrichting voor het regelbaar omvormen van de polarisatie van een optisch signaal.

2. Stand van de techniek

In een coherente-optische ontvanger kunnen een ontvangen signaal en het signaal afkomstig van een lokale oscillator slechts optimaal worden gecombineerd als de polarisatietoestanden van die signalen gelijk zijn. Het ontvangen signaal komt gewoonlijk binnen via een niet-polarisatie behoudende lichtweg, zodat de polarisatietoestand van dit signaal bij ontvangst niet is gedefiniëerd. Een van de oplossingen voor dit probleem wordt bereikt door polarisatieregeling, waarbij de polarisatietoestand van een van beide signalen zodanig wordt gewijzigd, dat deze overeenkomt met die van het andere signaal. Een dergelijke oplossing, waarbij de polarisatietoestand van het lokale oscillatorsignaal wordt gewijzigd is bekend uit referentie [1]. De hieruit bekende polarisatieregeling wordt uitgevoerd met een regelbare polarisatieomvormer (Eng.: controllable polarization transformer), welke via een terugkoppellus wordt aangestuurd. Naast enkele uit discrete componenten opgebouwde regelbare polarisatie-omvormers is in deze referentie een geïntegreerde optische versie aangeduid op basis van lithiumniobaat, welke uitvoeriger bekend is uit referentie [2]. Deze bekende omvormer omvat een regelbare polarisatiemodusomzetter (Eng.: polarization mode convertor) ge-sandwiched tussen twee afzonderlijk regelbare faseverschuivers. Zowel de fase-verschuivers als de polarisatiemodusomzetter zijn gebaseerd op electro-optische beïnvloeding van de propagatie van de TE-component en de TM-component in een monomodale kanaal vormige golf geleider. De eigenlijke omzetting van een fractie van de ene polarisatiecomponent in de andere polarisatiecomponent (TE «TM) vindt plaats in de polarisatiemodusomzetter. Bij een geïntegreerd optische versie van een coherente-optische ontvanger moeten op één plak (’chip’) naast optische, tevens opto-electronische en electrische signaalbewerkingen plaats vinden. Aangezien het momenteel gebruikelijk is voor het lichtsignaal een golflengte in het nabije infrarood te kiezen, kan bij de huidige stand van de techniek een geïntegreerde optische ontvanger voorzien van een dergelijke polarisatie-omvormer slechts worden gerealiseerd op basis van half geleidermateri-aal zoals indiumfosfide (InP). Een polarisatiemodus-omzetter op basis van InP, die gebruik maakt van het lineaire electro-optische effect in dit materiaal, is bekend uit referentie [3]. Voor het realiseren van een regelbare polarisatie-omvormer gebaseerd op het uit referentie [2] bekende principe moet hieraan nog ten minste een faseverschuiver worden toegevoegd. De somlengte van de omzetter en de faseverschuiver is echter nogal groot, ca. 10mm, ten opzichte van de beschikbare ruimte op momenteel gebruikelijke InP-substraten. Derhalve is er behoefte aan een gewijzigd principe voor een regelbare polarisatie-omvormer, dat voor een dergelijke component een kleinere lengte toestaat bij integratie op basis van halfgeleidermaterialen zoals InP.

B. Samenvatting van de uitvinding

Met de uitvinding wordt beoogd in een regelbare polarisatie-omvormer te voorzien, welke aan bovengenoemde behoefte tegemoet komt.

Een optische inrichting voor het regelbaar omzetten van een via een monomodaal golf geleidend ingangskanaal inkomend lichtsignaal insluitende in een onbekende verhouding een eerste signaalcomponent propagerend in een eerste geleide modus TXqq (TE of TM) en een tweede signaalcomponent propagerend in een tweede geleide modus TYqq (TM of TE), in een via een monomodaal golf geleidend uitgangskanaal uitgaand lichtsignaal propagerend met een van tevoren bepaalde polarisatie TY, welke inrichting omvat polarisatieconversiemid-delen voor het converteren van de eerste signaalcomponent in een derde signaalcomponent van de polarisatie TY, en faseregelmiddelen voor het regelen van de fase tussen de tweede en de derde signaalcomponent, heeft daartoe volgens de uitvinding het kenmerk, dat de polarisatieconversiemiddelen een TXqq-TYq·]-modusomzetter omvatten voor het omzetten van de eerste signaalcomponent propagerend in de TX00-modus naar de derde signaalcomponent propagerend in een TYQ1-modus, dat de faseregelmiddelen een regelbare faseverschuiver omvatten voorzien van eerste regelmiddelen voor het regelen van de relatieve fase tussen de tweede signaalcomponent in de TY0Q-modus en de derde signaalcomponent in de TYQ1-modus, en dat voorts is voorzien in combinatiemiddelen voor het combineren van de tweede en de derde signaalcomponenten tot het uitgangssignaal.

De uitvinding maakt gebruik van het feit, dat er uit referentie [3] een passieve modusomzetter bekend is, waarmee van een inkomend lichtsignaal de eerste signaalcomponent van de ene polarisatie in een signaalcomponent van de andere polarisatie kan worden omgezet zonder noemenswaardige beïnvloeding van de tweede signaalcomponent in dat lichtsignaal met die andere polarisatie, mits de omzetting geschiedt naar een andere orde van de geleide modus. Bij een volledige omzetting bevat het lichtsignaal aan de uitgang van een dergelijke modusomzetter uitsluitend signaalcomponenten van dezelfde polarisatie, zij het in geleide modi van verschillende orde. Deze geleide modi kunnen met behulp van een Mach-Zehnder-interferometer worden samengevoegd, als het totale lichtsignaal zich met gelijke intensiteit over de takken van de interferometer verdeelt en vervolgens de lichtbijdragen uit beide takken in fase aan de uitgang ervan samenkomen. Dit kan respectievelijk worden bereikt met de tussen de modusomzetter en de interferometer opgenomen regelbare faseverschuiver en de optische-weglengte-regeling in een der takken van de interferometer. Bijvoorkeur heeft de inrichting volgens de uitvinding dan ook het kenmerk overeenkomstig conclusie 2.

Alle deelcomponenten van een dergelijke regelbare poiarisatie-omvormer zijn goed integreerbaar op basis van in de geïntegreerde optica gebruikelijke materialen. Een sterke regelbare propagatiebeinvloeding, zoals nodig in de faseverschuiver en de interferometer, bij een korte componentlengte is bij de huidige stand van de techniek goed te bereiken op basis van halfgeleidermaterialen zoals InP door middel van ladingsdragerinjectie. In een voorkeursuitvoering is de regelbare poiarisatie-omvormer dan ook in die zin gekenmerkt.

De inrichting volgens de uitvinding is tevens reciprook toepasbaar. In dat geval voorziet de uitvinding in een optische inrichting voor het regelbaar omvormen van een via een monomodaal golfgeleidend ingangskanaal inkomend lichtsignaal propagerend met een polarisatie TX (TE of TM), in een via een monomodaal golfgeleidend uitgangskanaal uitgaand lichtsignaal met een willekeurige polarisatie, welke component omvat polarisatieconversiemiddelen voor het converteren van een eerste signaaldeel van het ingangssignaal in een eerste signaalcomponent en propagerend met de polarisatie TY (TM of TE), en faseregelmiddelen voor het regelen van de fase tussen de eerste signaalcompo- nent en een tweede signaalcomponent gevormd door het tweede, resterende signaaldeel van het ingangssignaal, waarbij het uitgaande lichtsignaal wordt gevormd door de eerste en de tweede signaalcomponent, met het kenmerk, dat voorts is voorzien in regelbare omzetmiddeien voor het regelbaar omzetten van het eerste signaaldeel van het ingangssignaal in een intermediaire signaalcomponent propagerend in een geleide modus met dezelfde polarisatie, maar van verschillende orde als het ingangssignaal, dat de faseregelmiddelen een regelbare faseverschuiver omvatten voorzien van eerste regelmiddelen voor het regelen van de relatieve fase tussen de intermediaire signaalcomponent en de tweede signaalcomponent, en dat de polarisatieconversiemiddelen een modusomzetter omvatten voor het omzetten van de intermediaire signaalcomponent naar de eerste signaalcomponent.

Door bij reciproke toepassing de faseregelmiddelen niet te gebruiken of door deze niet in de inrichting op te nemen, wordt een optische inrichting verkregen die zeer geschikt is voor polarisatiemodulatie of -schakeling.

Met de inrichting volgens de uitvinding wordt een regelbare polarisatie-omvormer verkregen, welke op eenvoudige wijze en met bekende technieken integreerbaar is, waarbij de golfgeleiderstructuur in een enkele etsstap realiseerbaar is, er geen kritische parameters zijn in de fabricage, en bij integratie op halfgeleidermateriaal zoals InP de stuurstromen voor de regeling relatief laag zijn.

C. Referenties [1] N.G. Walker and G.R. Walker, "Polarisation control for coherent optical fibre systems", Br. Telecom Technol. ]., Vol 5, No. 2, April 1987, pp. 63-76; [2] GB-A-2090992 met titel: "Polarization transformer"; [3] Nederlandse octrooiaanvrage nr. 9100852 (van aanvrager; niet tijdig gepubliceerd) met titel: Modusomzetter.

D. Korte beschrijving van de tekening

De uitvinding zal nader worden toegelicht middels de beschrijving van een uitvoeringsvoorbeeld aan de hand van een tekening, waarin:

Fig. 1 schematisch een optische component volgens de uitvinding weergeeft in een bovenaanzicht; en

Fig. 2 een dwarsdoorsnede weergeeft van een golfgeleiderstructuur toepasbaar in de component volgens Fig.l.

E. Beschrijving van een uitvoeringsvoorbeeld

Polarisatieregeling kan in coherente optische ontvangers op twee wijzen worden toegepast. Als eerste mogelijkheid kan de polarisatietoestand van een ontvangen signaal met een onbekende polarisatie door polarisatieregeling worden aangepast op de polarisatietoestand van het signaal afkomstig van de lokale oscillator. Als tweede mogelijkheid kan de polarisatietoestand van het lokale oscillatorsignaal worden afgestemd op die van het ontvangen signaal met de onbekende polarisatie. In Fig. 1 is schematisch in een bovenaanzicht de structuur weergegeven van een regelbare polarisatie-omvormer volgens de uitvinding, welke kan worden toegepast in elk van beide wijzen van polarisatieregeling. De eerste mogelijkheid is realiseerbaar bij een signaalrichting van links naar rechts. De tweede mogelijkheid als de omvormer reciprook wordt gebruikt bij een signaalrichting van rechts naar links. Zoals in Fig. 1 schematisch is weergegeven omvat de polarisatie-omvormer tussen een monomodale kanaalvormige inko mende golf geleider 1 en een dergelijke uitgaande golf geleider 2 achtereenvolgens, en op elkaar aansluitend, de volgende golfgeleidende secties: - een golf geleidend verloopstuk 3 van een monomodale naar een bimodale golf geleider; - een modusomzetter 4 welke van een signaal met de signaalcomponenten in de TXqq geleide modus en de TYQ0 geleide modus alleen de TX0Q-compo-nent omzet in een signaalcomponent, welke verder propageert in een TY01 geleide modus, terwijl de TYQQ-component onbeïnvloed blijft; zowel TX als TY staat hier voor een der polarisaties TE of TM, waarbij TX niet gelijk is aan TY; - een regelbare faseverschuiver 5, waarin middels faseregelmiddelen 6 (gestippelde rechthoek), de fase regelbaar is tussen signaalcomponenten propagerend in de geleide modi TY00 en TYq·,; - een Mach-Zehnder interferometer 7 met golfgeleidende takken 8 en 9, waarbij in de tak 9 de optische-weglengte in de tak regelbaar is middels regelmiddelen 10 (gestippelde rechthoek).

Voor de modusomzetter 4 wordt bijvoorkeur een passieve 100%-omzetter gekozen van een type, zoals deze bekend is uit referentie [3]. Voor het realiseren van de uitvinding zijn er twee modusomzetters bruikbaar, t.w. de TEqq-TMq.,-modusomzetter en de TMqq-TEqi -modusomzetter. Gemakshalve zal in de verdere beschrijving van het uitvoeringsvoorbeeld de regelbare polarisatie-omvormer worden beschreven voorzien van een TM00-TEq1-modusomzetter. Deze modusomzetter heeft een centrale bimodale golfgeleider 11 met in zijn lengterichting een periodieke geometrische structuur, hetgeen in de figuur is aangeduid met een aantal over de lengte afwisselend herhaalde versmallingen en verbredingen van de golfgeleider 11.

De faseverschuiver 5 kan worden uitgevoerd als een bimodale golfgeleider 12, welke eenvoudig de voortzetting kan zijn van de centrale bimodale golfgeleider 11 van de modusomzetter, vooropgesteld dat daarin met geschikte regelmiddelen met een voldoende sterk effect de brekingsindex kan worden veranderd, zodat daarmee de onderlinge fase tussen de uit de modusomzetter tredende signaal-componenten van verschillende geleide modus met dezelfde polarisatie kan worden ingesteld.

De interferometer 7 sluit op de bimodale golfgeleider 12 aan middels een symmetrische Y-junctie 13, welke de bimodale golfgeleider 12 splitst in twee monomodale golfgeleiders, die de ontkoppelde takken 8 en 9 vormen. Deze monomodale golf geleidende takken 8 en 9 worden middels een symmetrische Y -junctie 14 weer samen gebracht en overgevoerd in de monomodale uitgaande geleider 2.

De werking is als volgt:

Bij een signaalrichting van links naar rechts wordt een signaal met onbekende polarisatie omgevormd tot een signaal in de TE-polarisatie-toestand. Een via de monomodale kanaaivormige golfgeleider 1 inkomend signaal met een onbekende polarisatie bevat in het algemeen een TE0Q-component en een TM00-component van willekeurige relatieve sterkte en met willekeurige relatieve fase. Dit signaal propageert via het verloopstuk 3 de bimodale golfgeleider 12 van de modusomzetter 4 binnen. In de modusomzetter 4 wordt de TMQQ-component omgezet in een TE0-| -component, terwijl de TE0Q-component nagenoeg ongewijzigd blijft. De verkregen TE01-component heeft echter nog steeds een onbekende sterkte en fase ten opzichte van de TE00-component. Als in de faseverschuiver 5 met behulp van de regelmiddelen 6 het onderlinge faseverschil tussen de TEQ0-component en de TE01-component wordt ingesteld op +π/2 of -π/2, zal voorbij de faseverschuiver het signaal zich via de symmetrische Y-junctie 13 in signaaldelen met gelijk vermogen verdelen over de twee takken 8 en 9 van de interferometer 7. Als in de tak 9 met behulp van de regelmiddelen 10 het optische weglengte-verschil tussen de takken 8 en 9 zodanig wordt ingesteld, dat de beide signaaldelen in fase in de Y-junctie 14 aankomen, zullen de beide signaaldelen combineren tot een maximum signaal, dat verder propageert in de uitgaande golfgeleider 2 in de TEqq geleide modus. Voor gebruik als polarisa-tieregelaar worden de regelmiddelen 6 en 10 van de regelbare polarisatie-om vormer op een maximum signaal in de uitgaande golfgeleider af geregeld.

Bij een reciprook gebruik van de omvormer, dit is bij een signaalrichting van links naar rechts, kan een signaal met bekende polarisatie, i.c. de TE-polarisatie, door afregeling van de regelmiddelen 6 en 10 worden omgevormd tot een signaal in iedere gewenste polarisatietoestand. Een via de golfgeleider 2 inkomend signaal in de TE-polarisatie wordt in de Y-junctie 14 gesplitst in signaaldelen van gelijke intensiteit en geleide modus, die verder propageren over de takken 8 en 9 van de interferometer 7. Afhankelijk van het relatieve faseverschil waarmee deze signaaldelen weer worden gecombineerd in de Y-junctie 13, propageert het gecombineerde signaal in de bimodale golfgeleider 12 van de faseverschuiver 5 verder, ofwel uitsluitend in de TE0Q-modus (bij een relatief faseverschil van 2ku rad met k = 0,+1,+2, etc.), ofwel uitsluitend in de TE01-modus (bij een relatief faseverschil van (2k+l^ rad met k = 0,±l,+2, etc.), ofwel in een gemengd signaal met signaalcomponenten in de TEQQ-modus en de TEq.j-modus, en met een amplitude verhouding welke direct afhankelijk is van het relatieve faseverschil. Dit faseverschil is instelbaar door regeling van het optische weglengteverschil tussen de takken 8 en 9 met behulp van de regelmiddelen 10. In de modusomzetter 4 wordt de signaalcomponent in de TEq-j-modus omgezet in een signaalcomponent in de TMQQ-modus, terwijl de andere signaalcomponent in de TE0Q-modus van het gemengde signaal ongewijzigd de modusomzetter passeert. Beide signaalcomponenten propageren ongewijzigd verder via het eerste verloopstuk 3 en de monomodale golfgeleider 1. Het relatieve faseverschil, dat bestaat tussen de beide signaalcomponenten bij het passeren van het verloopstuk 3, kan worden ingesteld met behulp van de regelmiddelen 6 van de fasever-schuiver 5. Derhalve kan door een amplituderegeling met behulp van de regelmiddelen 10 en een faseregeling met behulp van de regelmiddelen 6 een signaal, dat met een TE-polarisatie via de golfgeleider 2 binnenkomt, worden omgevormd tot een signaal in elke gewenste polarisatietoestand, dat uitgaat via de golfgeleider 1. Bij achterwege laten van de faseregeling met behulp van de regelmiddelen 6 of bij afwezigheid van de regelmiddelen 6 is de polarisatie-omvormer in de reciproke richting zeer geschikt voor polarisatiemodulatie zoals bijvoorbeeld toegepast in ’data induced polarisation switching’ (DlPS)-technieken. Door de amplituderegeling met behulp van de regelmiddelen 10 in de interferometer kunnen met binaire "0" en "1" overeenkomende electrische signalen worden vertaald in overeenkomstige TEqq en TE01 signalen. In de modusomzet-ter 4 ontstaat dan een TE- en een TM-modus als representatie van deze binaire waarden.

Alle golf geleidende secties van de polarisatie-om vormer, zoals die schematisch is weergegeven in Fig. 1, zijn in principe volledig met bekende integratietechnieken, en op basis van daarbij gebruikelijke golfgeleidermaterialen en -structuren te realiseren. Er geldt evenwel de beperking, dat in ieder geval de golfgeleidermaterialen, waarmee althans de faseverschuiver 5 en tak 9 van de interferometer 7 worden gerealiseerd, de mogelijkheid moeten bezitten voor de boven aangeduide fase- en optische weglengteregelingen. Theoretisch kunnen de gewenste regelingen door beïnvloeding van de lichtpropagatie in de betreffende golf geleiders worden bereikt door middel van electro-optische, thermo-optische, opto-optische etc. effecten bij geschikte keuze van het materiaal van de golfgeleider of van zijn omgeving en de bijpassende beïnvloedingsmiddelen. Bijvoorkeur wordt evenwel gebruik gemaakt van electro-optische effecten, en meer in het bijzonder van ladingsdragerinjectie in halfgeleidermateriaal. Bij gebruik van een dergelijk materiaal zoals InP kan de hele golfgeleiderstructuur van de polarisatie-omvormer van Fig. 1 worden gerealiseerd met een zelfde type dijkvormige golfgeleider (Eng.: ridge type), waarvan de dwarsdoorsnede is getoond in Fig. 2. Tussen een substraat 21 en een bovenlaag 22, beide van InP, bevindt zich een lichtgeleidende laag 23 van InGaAsP van dikte t. De bovenlaag 22 vertoont plaatselijk over de hele lengte van de golfgeleiderstructuur een dijkvormige verhoging 22.1 met een vaste hoogte h bij een totale hoogte H, en met breedte w, die verschillend is voor de diverse opeenvolgende golfgeleiders 1, 3, 11, 12, 8, 9, en 2. Voor de ladingsdragerinjectie in de bimodale golfgeleider 12 en de monomodale golfgeleider 9 strekt zich aan de onderzijde van het substraat 11 zich althans onder een deel van elk der golfgeleiders 9 en 12, een vlakvormige electrode 24 uit, bijvoorbeeld als aangegeven door de gestippelde rechthoeken, waarmee in Fig. 1 de regelmiddelen 10 en 6 zijn aangeduid. Boven de vlakvormige electrode 24 en op de dijkvormige verhoging van elk der golfgeleiders 9 en 12 bevindt zich een stripvormige electrode 25. Op de electrodes 24 en 25 bij elk der golfgeleiders 9 en 12 kan via toe- en afvoergeleidingen (niet getekend) een regelbare stroombron worden aangesloten, voor het leveren van een stroom, waardoor zoals bekend ladingsdragerinjectie kan worden bewerkstelligd in de bovenlaag 22 terplaatse van de dijkvormige verhoging 22.1, tengevolge waarvan een brekingsindexverandering tot stand komt. Dus elk der regelmiddelen 6 en 10 omvatten een electrode paar 24 en 25. De electrode 25, welke deel uitmaakt van de regelmiddelen 10, is niet kritisch, en kan smal worden gekozen ten opzichte van de breedte w als getekend, maar heeft bijvoorkeur dezelfde breedte als de dijkvormige verhoging 22.1. De elektrode 25, welke deel uitmaakt van de regelmiddelen 6, is bijvoorkeur uitgevoerd ofwel als enkelvoudige smalle strook gelegen midden boven de dijkvormige verhoging 22.1 van de bimodale golf geleider 12, ofwel als twee smalle elektrisch gekoppelde stroken gelegen nabij de randen van de dijkvormige verhoging 22.1. In beide uitvoeringen kan door middel van een ladingsdragerinjectie een effectieve regelbare faseverschuiving worden verkregen tussen de twee in de bimodale golfgeleider 12 propagerende modi, te weten de TE0Q-modus en de TE01-modus. Dit berust op het feit dat in een dergelijke golfgeleider zoals bekend de veldsterkteverdeling van de nulde-orde modus en die van de eerste-orde modus een typisch verschil vertonen. In het midden van zo’n kanaalvormige geleider is namelijk de veldsterkte behorende bij de eerste-orde propagatie-modus nul, maar die van de nulde-orde propagatiemodus juist maximaal. Dit biedt derhalve de mogelijkheid om in die golfgeleider in hoofdzaak alleen de propagatieconstante van een van beide geleide modi, dus van de nulde-orde (enkelvoudige strook) of de eerste-orde modus (twee stroken), en daarmee het relatieve faseverschil tussen die propagatie-modi te beïnvloeden.

Voorbeeld:

Voor een regelbare polarisatie-omvormer met een structuur als beschreven aan de hand van Fig. 1 en Fig. 2 geschikt voor lichtsignalen met een golflengte van 1,5 μτα zijn de volgende waarden illustratief: voor de dijkvormige golfgeleiderstructuur - brekingsindex van InP n1 = 3,1753, - brekingsindex van InGaAsP n2 = 3,4116, -1 = 0,473 μτα., H = 0,504 μτα, h = 0,2 μτα.

Deze dijkvormige golfgeleiderstructuur is in een etsstap te realiseren, waarbij slechts de breedte w de enige variabele parameter is: - de inkomende golfgeleider 1 moet monomodaal zijn voor TE en TM; derhalve is w = 4,3 μτα maximaal; - het verloopstuk 3 moet verlopen van monomodaal naar bimodaal, waarbij het bimodale kanaal bijvoorkeur een breedte heeft zodanig dat dit kanaal slechts bimodaal is voor de TE-polarisatie; daarvoor is een breedte geschikt van w = 8,5 μιη, terwijl als verloophoek voor de overgang ca. 1° is gekozen; daardoor is de lengte van het verloopstuk ca. 200 μιη; - de modusomzetter 4 is een 100%TMqq-TEo1 met N = 11 koppelvlakken en een koppellengte L = 91 μπι; in de periodieke structuur van verbredingen en versmallingen heeft iedere verbreding een breedte w = 8,5 μιη en iedere versmalling een breedte w = 6 μιη; de totale lengte van de moduscfmzetter is ca. 1000 μηι; - van de faseverschuiver 5 heeft de centrale bimodale golf geleider 12 een breedte w = 8 μπι en een lengte van ca 1 mm; de stripvormige electrode 25, welke deel uitmaakt van de regelmiddelen 6, ligt over de hele lengte op de dijkvormige verhoging 22.1 van de bimodale golfgeleider 12, en heeft een breedte van 3 μπι; de lengte van de stripvormige electrode 25 wordt bepaald door het feit, dat minimaal een faseverschil van π/2 tussen de TE00- en de TE01-modi moet kunnen worden gerealiseerd; - de Y-junctie 13 heeft een splitshoek van ca. 1°, en voert de bimodale golfgeleider 12 over in de monomodale golf geleidende de takken 8 en 9 tot op een onderlinge afstand van ca. 10 μιη, zodat deze takken zijn ontkoppeld; de lengte van de Y-junctie 13 is daardoor ca. 500 μιη; - de golfgeleiders van de takken 8 en 9 hebben een breedte 4,3μιη < w < 6 μπι; de stripvormige electrode 25, welke deel uitmaakt van de regelmiddelen 10, ligt over een lengte van ca 50 μιη op de dijkvormige verhoging 22.1 van de monomodale golfgeleider van de tak 9, in dat deel, waar de takken 8 en 9 zijn ontkoppeld, en heeft een breedte gelijk aan de breedte van de dijkvormige verhoging ter plaatse; de lengte van ca 50 μπι van de stripvormige electrode 25, welke deel uit maakt van de regelmiddelen 10, wordt bepaald door het feit, dat minimaal een met een faseverschil van π rad overeenkomend optisch weg-lengteverschil tussen de takken 8 en 9 moet kunnen worden gerealiseerd; - de Y-junctie 14 heeft eveneens een splitshoek van ca. 1°, en voert de monomodale golfgeleiders van de takken 8 en 9 over in de monomodale uitgaande golf geleider 2; de lengte van de Y-junctie 14 is daardoor ca. 600 μιη; - de uitgaande golf geleider 2 hoeft in het onderhavige voorbeeld slechts monomodaal te zijn voor de TE-polarisatie; dit wordt bereikt met een breedte w = 6 fim maximaal.

Van de stripvormige electrode 25 zijn de overige dimensies en de materiaalkeuze van de electroden in feite niet relevant voor de regelwerking van de betreffende regelmiddelen, waarvan de electrode deel uit maakt; gebruikelijk is een dikte te kiezen van ca 200 nm bij een gelaagde opbouw van Ti (2-5nm), Pt (2-5nm) en Au.

De totale lengte van een dergelijke regelbare polarisatie-omvormer bedraagt derhalve ca. 3,35 mm, hetgeen aanzienlijk korter is, dan wat redelijkerwijs van een bekende electro-optische regelbare omvormer kan worden verwacht. Deze verkorting wordt vooral bereikt door een combinatie van effecten die veel sterker zijn dan het lineaire electro-optische effect, te weten een polarisatie-omzetting door middel van een passieve modusomzetting en een actieve fase-instelling door middel van ladingsdrager-injectie.

Claims

1. Optische inrichting voor het regelbaar omzetten van een via een mono-modaal golf geleidend ingangskanaal inkomend lichtsignaal insluitende in een onbekende verhouding een eerste signaalcomponent propagerend in een eerste geleide modus TXqq (TE of TM) en een tweede signaalcomponent propagerend in een tweede geleide modus TYQ0 (TM of TE), in een via een monomodaal golfgeleidend uitgangskanaal uitgaand lichtsignaal propagerend met een van tevoren bepaalde polarisatie TY, welke inrichting omvat: - polarisatieconversiemiddelen voor het converteren van de eerste signaalcomponent in een derde signaalcomponent van de polarisatie TY, en - faseregelmiddelen voor het regelen van de fase tussen de tweede en de derde signaalcomponent, met het kenmerk dat de polarisatieconversiemiddelen een TXQQ-'TY01-modusomzetter omvatten voor het omzetten van de eerste signaalcomponent propagerend in de TXQQ-modus naar de derde signaalcomponent propagerend in een TYQ1 -modus, dat de faseregelmiddelen een regelbare faseverschuiver omvatten voorzien van eerste regelmiddelen voor het regelen van de relatieve fase tussen de tweede signaalcomponent in de TY0Q-modus en de derde signaalcomponent in de TY01 -modus, en dat voorts is voorzien in combinatiemiddelen voor het combineren van de tweede en de derde signaalcomponenten tot het uitgangssignaal.

2. Optische inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de component voorts is voorzien van een golfgeleidend verloopstuk voor de geleidelijke overgang van het monomodale ingangskanaal naar een bimodale golf geleider, dat de modusomzetter als een passieve modusomzetter is uitgevoerd voorzien van een eerste bimodale golf geleider welke aansluit op het verloopstuk, dat de faseverschuiver omvat een tweede centrale bimodale golf geleider, welke aansluit op de eerste bimodale golfgeleider, en dat de combinatiemiddelen worden gevormd door een regelbare Mach-Zehnder-interferometer voorzien van twee monomodale golfgeleidende takken en tweede regelmiddelen waarmee in een van de takken het verschil in optische weglengte tussen de takken regelbaar is, waarbij de takken van de interferometer enerzijds middels een eerste symmetrische Y-junctie zijn gekoppeld met de tweede bimodale golfgeleider van de faseverschuiver en anderzijds middels een tweede symmetrische Y-junctie zijn gekoppeld met genoemd uitgangskanaal.

3. Optische inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de golfgeleidende kanalen zijn uitgevoerd in halfgeleidermateriaal, en dat de eerste en tweede regelmiddelen electrodemiddelen zijn voor het bewerkstelligen van een ladingsdragerinjectie in de betreffende golf geleiders.

4. Optische inrichting voor het regelbaar omvormen van een via een monomodaal golf geleidend ingangskanaal inkomend lichtsignaal propagerend met een polarisatie TX (TE of TM), in een via een monomodaal golfgeleidend uitgangskanaal uitgaand lichtsignaal met een willekeurige polarisatie, welke inrichting omvat: - polarisatieconversiemiddelen voor het converteren van een eerste signaaldeel van het ingangssignaal in een eerste signaalcomponent en propagerend met de polarisatie TY (TM of TE), en - faseregelmiddelen voor het regelen van de fase tussen de eerste signaalcomponent en een tweede signaalcomponent gevormd door het tweede, resterende signaaldeel van het ingangssignaal, waarbij het uitgaande lichtsignaal wordt gevormd door de eerste en de tweede signaalcomponent, met het kenmerk dat voorts is voorzien in regelbare omzetmiddelen voor het regelbaar omzetten van het eerste signaaldeel van het ingangssignaal in een intermediaire signaalcomponent propagerend in een geleide modus met dezelfde polarisatie, maar van verschillende orde als het ingangssignaal, dat de faseregelmiddelen een regelbare faseverschuiver omvatten voorzien van eerste regelmiddelen voor het regelen van de relatieve fase tussen de intermediaire signaalcomponent en de tweede signaalcomponent, en dat de polarisatieconversiemiddelen een modusomzetter omvatten voor het omzetten van de intermediaire signaalcomponent naar de eerste signaalcomponent.

5. Optische inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk dat de omzetmiddelen worden gevormd door een regelbare Mach-Zehnder-interferometer voorzien van twee monomodale golf geleidende takken en tweede regelmiddelen waarmee in een van de takken het verschil in optische weglengte tussen de takken regelbaar is, waarbij de takken van de interferometer enerzijds middels een eerste symmetrische Y-junctie zijn gekoppeld met genoemd ingangskanaal en anderzijds middels een tweede symmetrische Y-junctie met de faseverschuiver, dat de faseverschuiver een eerste centrale bimodale golfgeleider omvat, welke aansluit op de tweede symmetrische Y-junctie, dat de modusomzetter als een passieve modusomzetter is uitgevoerd voorzien van een tweede bimodale golf geleider welke aansluit op de eerste bimodale golggeleider van de faseverschuiver, en dat de inrichting voorts is voorzien van een golf geleidend verloopstuk voor de geleidelijke overgang van de tweede bimodale golfgeleider van de modusomzetter naar het monomodale uitgangskanaal.

6. Optische inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk dat de golf geleidende kanalen zijn uitgevoerd in halfgeleidermateriaal, en dat de eerste en tweede regelmiddelen electrodemiddelen zijn voor het bewerkstelligen van een ladingsdragerinjectie in de betreffende golf geleiders.

7. Optische inrichting voor het regelbaar omvormen van een via een monomodaal golfgeleidend ingangskanaal inkomend lichtsignaal propagerend met een polarisatie TX (TE of TM), in een via een monomodaal golfgeleidend uitgangskanaal uitgaand lichtsignaal met een regelbare menging van de polarisaties TE en TM, welke component omvat: - polarisatieconversiemiddelen voor het converteren van een eerste signaaldeel van het ingangssignaal in een eerste signaalcomponent en propagerend met de polarisatie TY (TM of TE), waarbij het uitgaande lichtsignaal wordt gevormd door de eerste signaalcomponent en een tweede signaalcomponent gevormd door het tweede, resterende signaaldeel van het ingangssignaal, met het kenmerk dat voorts is voorzien in regelbare omzetmiddelen voor het regelbaar omzetten van het eerste signaaldeel van het ingangssignaal in een intermediaire signaalcomponent propagerend in een geleide modus met dezelfde polarisatie, maar van verschillende orde als het ingangssignaal, en dat de polarisatieconversiemiddelen een modusomzetter omvatten voor het omzetten van de intermediaire signaalcomponent naar de eerste signaalcompo-nent.

8. Optische inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk dat de omzetmiddelen worden gevormd door een regelbare Mach-Zehnder-interferometer voorzien van twee monomodale golf geleidende takken en regelmiddelen waarmee in een van de takken het verschil in optische weglengte tussen de takken regelbaar is, waarbij de takken van de interferometer enerzijds middels een eerste symmetrische Y-junctie zijn gekoppeld met genoemd ingangskanaal en anderzijds middels een tweede symmetrische Y-junctie met de modusomzetter, dat de modusomzetter als een passieve modusomzetter is uitgevoerd voorzien van een tweede bimodale golf geleider welke aansluit op de tweede symmetrische Y-junctie, en dat de inrichting voorts is voorzien van een golf geleidend verloopstuk voor de geleidelijke overgang van de tweede bimodale golfgeleider van de modusomzetter naar het monomodale uitgangskanaal.

9. Optische inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk dat de golfge-leidende kanalen zijn uitgevoerd in halfgeleidermateriaal, en dat de regelmiddelen electrodemiddelen zijn voor het bewerkstelligen van een ladingsdragerin-jectie in de betreffende golfgeleiders.