SE0950938A1 - Optisk kopplare - Google Patents

Abstract

Optisk kopplare (6), vilken kopplare (6) är ansluten till en första (2), en andra (4) samt en tredje (5) optisk vågledare där kopplaren (6) är anordnad att koppla ljus över ett första våglängdsintervall från den första (2) till den tredje (5) vågledaren, samt ljus över ett andra, från det första våglängdsintervallet skiljt, våglängdsintervall från den andra (4) till den första (2) vågledaren, där en förutbestämd förspänning påläggs över kopplaren (6), och där kopplaren (6) är tillverkad av ett halvledarmaterial som i ett opumpat tillstånd är absorberande för både det första och det andra våglängdsintervallet men som kan pumpas elektriskt så att materialet inverteras till minskad absorption, transparens eller förstärkning för de båda respektive våglängdsintervallen.Uppfinningen utmärks av att det optiska förstärkningsspektrumet för kopplarens (6) material är valt så att den optiska förstärkningen är olika vid det första respektive det andra våglängdsintervallet givet den förutbestämda förspänningen och i frånvaro av optisk pumpning.

Description

15 20 25 30 integration utan skarvar, där chippet har en grundstruktur som är lika från en bärare och uppåt över chippets hela yta utan skarvar i vågledaren. Chippet innefattar ett antal våg- ledare och komponenter, vilka alla är utbildade genom etsning av denna grundstruktur. Ett sådant chip erbjuder låg till- verkningskostnad i kombination med ett högt tillverkningsut- byte, så kallat yield.

Ett problem vid användning av integrerade chip för optiska signaler är optisk och elektrisk överhörning mellan olika komponenter. Detta är i synnerhet sant i det fall en laser och en ljusdetektor är anordnade i samma integrerade chip.

Det är vid digital eller analog fiberoptisk datakommunikation med hjälp av ljussignaler vanligt att en centralt placerad kommunikationsstation (central office) samverkar med en lokalt placerad kommunikationsstation (network terminal), så att en ljuskälla, typiskt sett en laser, i den centrala sta- tionen sänder på en viss ljusvåglängd och en ljusdetektor i den lokala stationen mottar ljus med samma våglängd, samti- digt som den lokala stationen sänder respektive den centrala stationen tar emot ljus över en viss annan våglängd. Med andra ord är den centrala stationens sändarvåglängd den loka- la stationens mottagarvåglängd och vice versa. Om laser och ljusdetektor båda är anordnade i ett och samma integrerat chip kan överhörningsprobleH1 uppstå. Detta är* i synnerhet sant beträffande monolitiskt integrerade chip. Eftersom båda lasrarna är anordnade att sända ljus för detektering i den andra stationen, via ett fiberoptiskt nätverk, ] sändningseffekter. Samtidigt är det nwttagna ljuset förhål- landevis svagt i båda stationerna. Även om endast en mycket liten andel av det utsända laserljuset når ljusdetektorn i samma integrerade chip, exempelvis genom oönskade reflektio- Ansökningstextdocx 2009-12-04 090226SE 10 15 20 25 30 ner i chippets facett eller från andra ytor i kommunikations- länken, skapas därför störningar beträffande informations- tolkningen av den inkommande signalen.

Föreliggande uppfinning löser de ovan beskrivna problemen.

Således hänför sig uppfinningen till en optisk kopplare, vilken kopplare är ansluten till en första, en andra samt en tredje optisk vågledare där kopplaren är anordnad att koppla ljus över ett första våglängdsintervall från den första till från det den tredje vågledaren, samt ljus över ett andra, första våglängdsintervallet skiljt, våglängdsintervall från den andra till den första vågledaren, där en förutbestämd förspänning påläggs över kopplaren, och där kopplaren är tillverkad av ett halvledarmaterial som i ett opumpat till- stånd är absorberande för både det första och det andra våg- längdsintervallet men som kan pumpas elektriskt så att mate- rialet inverteras till minskad absorption, transparens eller förstärkning för de båda respektive våglängdsintervallen, och utmärks av att det optiska förstärkningsspektrumet för kopp- larens material är valt så att den optiska förstärkningen är olika vid det första respektive det andra våglängdsinterval- let givet den förutbestämda förspänningen och i frånvaro av optisk pumpning.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj, med hänvisning till exemplifierande utföringsformer av uppfinningen och de bifogade ritningarna, där: Figur l är en perspektivvy som illustrerar ett monolitiskt integrerat chip; Figur 2 är en vy ovanifrån som visar chippet i figur l; Ansökningstextdocx 2009-12-04 090226SE 10 15 20 25 30 Figur 3 år en graf som visar förstarkningsspektrum för en optisk kopplare enligt föreliggande uppfinning; Figur 4 år en vy ovanifrån som illustrerar ett första optiskt kommunikationssystem i enlighet med föreliggande uppfinning; och Figur 5 år en vy ovanifrån som illustrerar ett andra optiskt kommunikationssystem i enlighet med föreliggande uppfinning.

I figur l visas schematiskt ett monolitiskt integrerat chip l, innan. metallisering, med. en inkopplingsvågledare 2, en optisk kopplare 6 och två utgångsvågledare 4, 5. Ett sådant chip år kant från det svenska patentet 0501217-4.

Enligt uppfinningen år chippet l avsett för data- eller tele- kommunikation eller optisk analys för åtminstone en, två eller fler våglangder.

Chippet 1 innefattar en vågledare 2 med en första port 3 in i eller ut ur vilken ljus år avsett att ledas. Vågledaren 2 år expanderad, i en expanderad del 6 i form av en optisk koppla- re, från den första porten 3 i riktning mot en andra vågleda- re 4 och en tredje vågledare 5. Den illustrerade komponentens olika delkomponenter år monolitiskt och skarvlöst integrera- de. Med andra ord har chippet en grundstruktur som år lika från en bårare och uppåt över chippets hela yta, och vågle- darna 2, 4, 5 är utbildade vid chippets övre yta genom att grundstrukturen etsats ned så att uppskjutande vågledare bildats.

Figur 2 visar ett integrerat chip som liknar det i figur l.

Motsvarande delar har samma hånvisningssiffror som i figur 1.

Ansökningstextdocx 2009-12-04 090226SE 10 15 20 25 30 I den andra vågledaren 4 förefinns en laser 41 anordnad för att utsända ljus A, B. Lasern 41 kan vara framställd ur samma monolitiska grundstruktur som resten av chippet, vilket är föredraget på grund av att detta medför lägre tillverknings- kostnader. I detta fall har en gitterstruktur framställts i den andra vågledaren 4, vilken gitterstruktur definierar laserkaviteten. Lasern 41 kan vara en DFB-laser (Distributed FeedBack), en DBR-laser (Distributed Bragg Reflector), eller en annan i sig känd typ av laser, som av kostnadsskäl före- trädesvis innefattar ett gitter vilket är framställt ur den (Fabryt- monolitiska grundstrukturen. Även exempelvis FP Perot) lasrar är tänkbara. Det utsända ljuset A är typiskt avsett att tas emot av en mottagare i form av en ljusdetektor i en extern enhet, såsom en extern kommunikationsstation. Över lasern 41, och även över andra komponenter som önskas spänningssättas, såsom vågledarna 2, 4, 5 och den expanderade delen 6, anordnas separata eller gemensamma elektriska kon- takter (inte visade).

I den tredje vågledaren 5 förefinns en ljusdetektor 51 anord- nad för att detektera infallande ljus D. ljusdetektorn 51 kan också vara framställd ur samma monolitiska grundstruktur som lasern 41, vilket är föredraget eftersom detta medför låga tillverkningskostnader, men behöver inte vara det. Den kan vidare vara vilken lämplig känd ljusdetektor som helst, såsom en konventionell fotodiod. Ljuset D faller typiskt in från en extern sändande enhet innefattande en laser som utsänder ljuset D.

Såsom nämnts ovan utgörs enligt föreliggande uppfinning den expanderade delen 6 av en optiskt kopplare. Kopplaren 6 är våglängdsselektiv, dvs. anordnad att, baserat på våglängden Ansökningstextdocx 2009-12-04 090226SE 10 15 20 25 30 hos ljus D som faller in genom den forsta vågledaren 2, styra ljuset D mot antingen den andra 4 eller den tredje 5 vågleda- ren, och även att styra ljus A med en viss våglängd från den andra vågledaren 4, respektive næd.<¶1 viss annan våglängd från den tredje vågledaren 5, mot den forsta vågledaren 2.

Enligt en foredragen utforingsform 'utgörs den expanderade delen 6 av en optisk WDM-kopplare (Wavelength Division Mul- tiplexing) av multimodtyp. Andra typer av kopplare är också användbara, till exempel en effektkopplare eller en evane- scent kopplare.

Enligt den exemplifierande utföringsform som visas i figur 2 är lasern 41 anordnad att utsända ljus A över ett visst våg- längdsintervall, och ljusdetektorn 51 är anordnad att detek- tera ljus D över ett visst annat våglängdsintervall, där våglängdsintervallen är olika. Att våglängdsintervallen är olika skall häri tolkas som att de väsentligen inte är over- lappande och att effektmaximum med avseende på våglängden för utsänt eller mottaget ljus åtminstone är åtskilda.

Kopplaren 6 är således anordnad att leda ljus A, som utsänds från lasern 41, till och ut genom den forsta vågledaren 2, samt ljus D, över ett annat våglängdsintervall och som faller in från den forsta vågledaren 2, till den tredje vågledaren 5 och vidare till ljusdetektorn 51.

Med andra ord är chippet 1 anordnat att med hjälp av lasern 41 kunna sända optiska signaler över ett forsta våglängdsin- tervall och samtidigt med hjälp av ljusdetektorn 51 kunna motta optiska signaler över ett andra, från det första våg- längdsintervallet skiljt, våglängsintervall.

Ansökningstextdocx 2009-12-04 090226SE 10 15 20 25 30 På grund av till exempel oönskade facettreflektioner av la- serljuset A, exempelvis vid porten 3, faller emellertid aven reflekterat ljus C av samma våglängd som ljuset A in mot den tredje vågledaren 5.

Eftersom det ljus A som sänds ut från lasern 41 i allmänhet har mycket högre effekt än det ljus D som faller in i den expanderade delen 6 genom den första vågledaren 2, kan i många fall det oönskat reflekterade laserljuset C nmrkant störa detektionen av än det mot den tredje vågledaren 5 in- fallande ljuset D. Detta är ofta sant trots att endast en liten andel av ljuset A reflekteras, att endast en liten andel C av det reflekterade ljuset på grund av absorption i kopplaren 6 når den tredje vågledaren 5 och trots att koppla- rens våglängdsselektivitet i huvudsak kopplar tillbaka la- serns reflekterade ljus till lasern igen.

Enligt uppfinningen är kopplaren 6 tillverkad av ett halvle- darmaterial som i ett opumpat tillstånd, dvs. i frånvaro av elektrisk och optisk pumpning, är absorberande för både det infallande D och det utsända A våglängdsintervallet, men som kan pumpas elektriskt och möjligen även optiskt så att mate- rialet inverteras till minskad absorption, transparens eller förstärkning för båda våglängdsintervallen var för? sig.

Elektrisk pumpning sker på i sig konventionellt sätt med hjälp av sådana elektriska kontakter som beskrivits ovan.

Vid drift påläggs således över kopplaren 6 en förutbestämd förspänning, genom kontakter som anbringats mot kopplaren 6, för att uppnå önskade förstärkningsegenskaper hos materialet hos kopplaren 6.

Ansökningstextdocx 2009-12-04 090226SE 10 15 20 25 30 En typisk, konventionell kopplare av WDM-typ, som är tillver- kad av ett optiskt passivt material, kan koppla cirka 99% av inkommande ljus av en våglängd till en utgående port och resterande 1% till en annan utgående port. Om WDM-kopplaren är tillverkad av ett optisk passivt material kan relationen 99:1 antas vara relativt konstant för alla effektnivåer på det inkommande ljuset.

Kopplaren 6 enligt föreliggande uppfinning är däremot till- verkad i ett optiskt aktivt material. Med ”optiskt aktivt material” avses häri ett material som kan pumpas elektriskt och eventuellt även optiskt. Dessutom är det optiska materia- let enligt föreliggande uppfinning av sådan typ att dess förstärkningsspektrum inte är för alla samma våglängder.

Därmed tillkommer en variabel: kopplaren 6 vara absorberande, transparent eller förstärkande, och tillståndet kan dessutom vara våglängdsberoende. Optiskt aktiva material är i sig konventionella, och det faller väl inom fackmannens kunnande att i sig utforma ett halvledarmaterial med optiskt aktiva egenskaper.

Detta innebär att en WDM-kopplare 6 i enlighet med förelig- gande uppfinning kan utformas så att den samtidigt har olika förstärkning för två olika våglängder, exempelvis så att den förstärker en viss första våglängd medan den absorberar en viss andra våglängd.

I princip kan därmed materialets förstärkning utformas på så sätt att för lämplig biasering är kopplaren 6 lätt absorbe- rande för laserns 41 våglängd men lätt förstärkande för den inkommande signalens våglängd. Därmed kommer en reflex i facetten av den lasrande våglängden att dämpas innan den når ljusdetektorn 51.

Den inkommande våglängden, å andra sidan, Ansökningstextdocx 2009-12-04 090226SE 10 15 20 25 30 kommer inte dämpas utan kan, beroende på utformningen av kopplarens 6 material och den pålagda förspänningen, till och med förstärkas.

Med andra ord kommer en kopplare 6 enligt föreliggande upp- finning att ha bättre prestanda än en konventionell kopplare.

Enligt en föredragen utföringsform påläggs dessutom en för- spänning över en eller flera av vågledarna 2, 4, 5 för att på detta sätt välja materialets inversionsgrad eller förstärk- ning. Detta åstadkommer lägre optiska förluster i chippet l.

Dessutom kan, i det fall de olika komponenterna i chippet är monolitiskt integrerade i samma materialsystem, förspänningen över enskilda komponenter regleras för att uppnå en önskad funktionalitet lokalt.

På motsvarande satt kan en förspänning väljas över kopplaren 6 så att en oönskad reflektion C från lasern 41 till den tredje vågledaren 5, vilken reflektion C typiskt har en ef- fekt som är flera storleksordningar lägre än det utsända laserljuset A, helt kan absorberas i materialet i kopplaren 6 på grund av att det reflekterade ljuset C inte förmår inver- tera materialet till transparens genom optiskt pumpning.

Beaktas den inkommande våglängden D samtidigt som internre- flekterat ljus C, bör nwterialförstärkningen i_ kopplaren 6 för den inkommande signalens D våglängd vara sådant att den inkommande signalen D når fram till fotodetektorn vid vald förspänning. På grund av WDM-funktionen färdas ljus C, D med olika våglängder med något olika multimodmönster genom kopp- laren 6 mellan den första vågledaren 2 och den tredje vågle- daren 5. Skillnaden i multimodmönster är dock ofta alltför liten för att hindra att den ena våglängden inverterar mate- Ansöknxhgstextdocx 2009-12-04 090226SE 10 15 20 25 30 10 rialet till transparens så att den andra våglängden kan ta sig igenom utan att absorberas och vice versa. tillverkade I konventionella optiska kopplare, av' passivt material, ar den optiska dämpningen typiskt väsentligen samma för olika använda våglängder. I ett integrerat chip för sam- tidigt sändning och mottagning over olika våglängder är det möjligt att lösa det ovan identifierade problemet med absorp- tion av oönskade laserljusreflektioner med hjälp av ett våg- längdsspecifikt optiskt filter längs med den tredje vågleda- ren 5 mellan kopplaren 6 och ljusdetektorn 51. Om ett sådant filter görs ogenomsläppligt för de utsända våglängderna A kommer endast infallande ljus D att nå ljusdetektorn 51. Å andra sidan är ett sådant filter fördyrande vid tillverk- ningen av ett sådant chip, vilket inte är önskvärt.

Dessutom är det, i det fall kopplaren är tillverkad i ett aktivt material, önskvärt att pålägga en förspänning över kopplaren 6 som medför att materialet är något absorberande för det utsända laserljuset A för att minimera bruset i chip- pet 1, samt ifall förstärkningen är positiv, minska risken för brus och oavsiktlig lasring eller att interferensmöster uppstår i en annan kavitet än laserkaviteten. Den omständig- het att även infallande ljus D måste kunna ledas genom kopp- laren 6 utan att absorberas i alltför stor utsträckning be- gränsar dock friheten att välja förspänning över kopplaren 6, vilket är ett problem.

För att lösa dessa problem är därför enligt uppfinningen det optiska förstärkningsspektrumet för kopplarens 6 material valt så att den optiska förstärkningen, vid en förutbestämd förspänning och i frånvaro av optisk pumpning, olika för å Ansökningstextdocx 2009-12-04 090226SE 10 15 20 25 30 ll ena sidan ljus över det våglängdsintervall som ljusdetektorn 51 är anordnad att ta emot och å andra sidan ljus over det våglängdsintervall som lasern 41 är anordnad att sända ut.

Ett sådant förstärkningsspektrum medför större frihet att välja förspänning över kopplaren 6 med upprätthållen funktion hos kopplaren 6.

Enligt en speciellt föredragen utföringsform. är förstärk- ningsspektrum för kopplaren 6 utformat så att högre förstärk- ning uppnås för det våglängdsintervall över vilket ljusdetek- torn 51 är anordnad att ta emot ljus än för det våglängdsin- tervall över vilket lasern 41 är anordnad att sända ut ljus, vid en viss förutbestämd förspänning över kopplaren 6 och i frånvaro av optisk pumpning.

Ett sådant förstärkningsspektrum illustreras grafiskt i figur 3, som visar den optiska förstärkningen per längdenhet (y- axeln) som funktion av våglängden för det genom materialet ledda ljuset (x-axeln). De i figur 3 visade olika förstärk- ningskurvorna motsvarar förstärkningsspektrum för olika vär- den för den förutbestämda förspänningen över kopplaren 6.

Ett material som uppvisar det i figur 3 illustrerade för- stärkningsspektrumet är lämpligt för användning i en optisk kopplare 6 för en sändarvåglängd av cirka 1310 nm och en mottagarvåglängd av cirka 1550 nm. I detta fall kan den elektriska förspänningen balanseras mot eventuell optisk pumpning från ljus A, D som leds genom materialet så att förstärkningen i materialet blir positiv för ljus vid 1550 nm innan den blir positiv för ljus vid 1310 nm, vilket medför att den inkommande ljussignalen D kan ledas till ljusdetek- torn 51 samtidigt som alltför stark förstärkning av det ut- Ansökningstextdocx 2009-12-04 090226SE 10 15 20 25 30 12 sända laserljuset A kan undvikas. Därmed kan en förhållande- vis låg förspänning påläggas över kopplaren 6, vilket är önskvärt eftersom det minskar bruset till följd av förstärk- ning av spontanemission (ASE).

Det inses att även andra våglängder, såsom exempelvis 1490 nm, kan användas för sändning och/eller mottagning. Dessutom är det möjligt att en eller flera våglängder används för sändning samtidigt som en eller flera våglängder används för mottagning, exempelvis flera, med hjälp av kaskadkopplade kopplare av den häri beskrivna typen. Det är föredraget att en kortare våglängd, såsom 1310 nm, används för sändning och en längre våglängd, såsom 1550 nm, för mottagning.

Enligt en föredragen utföringsform är den förutbestämda för- spänningen vald så att kopplarens material 6 i frånvaro av optisk pumpning är något dämpande för det våglängdsintervall över vilket lasern 41 sänder. Enligt en speciellt föredragen utföringsform är den förutbestämda förspänningen vald så att materialet i kopplaren 6 i frånvaro av optisk pumpning är absorberande för både sändar- och mottagarvåglängdsinterval- let, och så att ljuset över det mottagarvåglängdsintervallet har en tillräckligt hög effekt för att materialet i kopplaren 6 skall inverteras till transparens för mottagarvåglängdsin- tervallet vid passage av ljuset D.

Detta medför den fördelen att signalen till fotodetektorn 51 kan passera utan problem, eventuellt till och med under viss förstärkning, samtidigt som laserljuset A absorberas något i kopplaren 6, vilket förhindrar att oönskade reflexer C stör fotodetektorns 51 aktivitet.

Ansökningstextdocx 2009-12-04 090226SE 10 15 20 25 30 13 Forstärkningsspektrun1 for* halvledarmaterialet j. kopplaren 6 kan utformas på olika sätt genom att anpassa utformningen av dess material.

Såsom framgår av det svenska patentet 0501217-4 kan material- systemet i ett monolitiskt integrerat chip 1 enligt forelig- gande uppfinning utformas med olika material. Materialstruk- turen består dock vanligen av ett antal skikt av olika halv- ledande material, huvudsakligen bestående av As, P, Ga, In och/eller Al. multipla kvant- (QD)- Materialet kan bestå av bulk, brunnar (MQW) eller av kombinationer av kvantprickar Enligt en forsta foredragen utforingsform innefattar koppla- rens 6 material en uppsättning kvantbrunnar som är utbildade på i sig konventionellt satt genom anpassning av materialva- let i olika grupper av skikt på olika djup i materialet, och så att det kombinerade spektrumet från det aktiva materialet får ett forstärkningsspektrum som är olika for åtminstone två av de olika använda sändar- och nwttagarvåglängderna. Denna utforingsform medger en enkel och därför billig tillverkning i det fall hogre forstärkning onskas for exempelvis vågläng- den 1550 nm än for våglängden 1310 nm. Typiska materialval är InGaAsP- eller AlInGaAs-legeringar for bulk, brunn och barriärer.

Enligt en andra foredragen utforingsform innefattar det mate- rial som bygger upp kopplaren 6 ett antal så kallade kvant- prickar som är utformade for optisk forstärkning vrå det forsta väglängdsintervallet, och ett antal andra kvantprickar som är utformade for forstärkning vid det andra våglängdsin- tervallet. Uppsättningen kvantprickar i materialet är utfor- made så att forstärkningen är kraftigare for det ena av våg- längdsintervallen än för det andra. Denna utforingsform med- Ansökningstextdocx 2009-12-04 090226SE 10 15 20 25 30 14 ger* att förstärkningsspektrun1 för Inaterialet i_ kopplaren 6 kan utformas på ett friare sätt, exempelvis så att förstärk- ningen kan vara högre för våglängden 1550 nm än för 1310 nm för en viss förutbestämd förspänning över kopplaren 6. Ty- piska materialval för 1310nm kvantprickar är kombinationer av och för 1550nm InAs/InP. legeringarna InAs, InGaAs och GaAs, Figurerna 4 och 5, som liknar varandra och som även delar hänvisningssiffror för motsvarande delar, illustrerar använd- ningen av optiska kopplare i enlighet med uppfinningen i två olika föredragna system för optisk kommunikation innefattande en lokalt belägen kommunikationsstation S1 och eæi centralt belägen kommunikationsstation S2. Kommunikationssystemet kan utgöras av en så kallad P2P (Point-To-Point) FTTH-länk, där de båda stationerna utgörs av den lokala respektive centrala sidan.

I ett sådant system kan den lokala stationen S1 sända B1 pä 1310 nm och ta emot D1 på 1550 nm, medan den centrala statio- nen S2 sänder B2 på 1550 nm och tar emot D2 pä 1310 nm. Även andra kombinationer av våglängder och våglängdsintervall är möjliga, sä länge som den ena stationen sänder på den andra stationens mottagarvåglängd(er) och tvärtom. Båda stationerna S1, S2 är anordnade för samtidig sändning och mottagning av de optiska signalerna, vilka exempelvis utgörs av datatrafik över Internet, för digitalteve eller motsvarande.

Enligt denna utföringsform innefattar den lokala stationen S1 en kopplare 61 med ett förstärkningsspektrum som för en för- medför utbestämd förspänning över kopplaren 61 kraftigare förstärkning vid. 1550 nm än. vid 1310 rmn dvs. kraftigare förstärkning för den lokala stationens S1 mottagarvåglängd än för dess sändarvåglängd. Detta medför de ovan angivna förde- Ansökningstextdocx 2009-12-04 090226SE 10 15 20 25 30 15 larna nmuí lågt brus i kombination med. god ljusdetektion.

Speciellt fördelaktig är denna lösning med beaktande av att de lokala stationerna i denna typ av kommunikationssystem tenderar att vara många till antalet, och av att en sådan utformning medger en relativt billig tillverkning av det optiska chip som är anordnat i stationen Sy Den centrala stationen S2, å andra sidan, kan inte använda samma typ av förstärkningsspektrum i sin motsvarande kopplare 62, eftersom dess sändar- och mottagarvåglängd är omkastade i förhållande till den lokala stationen S1. Istället för att utforma materialet i kopplaren 62 med ett förstärkningsspekt- rum som medför kraftigare förstärkning vid 1310 nm än vid 1550 nm vid en viss förspänning kan kopplarens 62 material vara utformat med ett förstärkningsspektrum som medför att förstärkningen vid dessa båda våglängder är väsentligen samma givet den förutbestämda förspänningen över kopplaren 62.

För att undvika störande internreflektioner C2 i den centrala stationen S2 förefinns i detta fall ett optiskt filter 522 anordnat i dess tredje vågledare 52 mellan kopplaren 62 och ljusdetektorn 512, vilket filter* 522 är anordnat att vara ogenomsläppligt för ljus C2 inom det våglängdsintervall som leds genom kopplaren 62 från den andra 42 till den första 22 vågledaren, dvs. för det ljus A2 som ger upphov till skadlig internreflektion Ck Däremot är naturligtvis filtret 522 genomsläppligt för det infallande ljuset D2.

Filtret 532 kan i vissa tillämpningar kompletteras med eller bytas ut mot ett val av materialutformning i kopplaren 62 som medger viss absorption för både 1310 nm och 1550 nm givet den förutbestämda förspänningen.

Ansökningstextdocx 2009-12-04 090226SE 10 15 20 25 30 16 Dessutom är det föredraget att en optisk förstärkare (inte visad) anordnas mellan ett eventuellt filter 522 och ljusde- tektorn 512, för att säkerställa tillräcklig effekt hos det mottagna ljuset som når detektorn 512.

Det kommunikationssystem som illustreras i figur 5 innefattar också en lokal S1 och en central S2 station. Till skillnad från det kommunikationssystem som illustreras i figur 4 är materialet i den centrala stationens S2 kopplare 62 utformat så att förstärkningsspektrum medför att förstärkningen givet den förutbestämda förspänningen vid 1310 nm är större än vid 1550 nm. den lokala Detta gör att motsvarande fördelar som uppnås för stationen S1 även kan uppnås för den centrala stationen S2, varför det behov av ett filter 522 som förelig- ger i systemet i figur 4 inte längre finns i det i figur 5 illustrerade systemet. Detta medför billigare tillverkning av den centrala stationens S2 kopplare 62.

Det inses att i samtliga ovan beskrivna utföringsformer är de angivna våglängderna illustrativa till sin natur, och att uppfinningens princip kan tillämpas på andra par av sändar- där och nwttagarvåglängder, den ena våglängden är längre eller kortare än den andra.

Ovan har föredragna utföringsformer beskrivits. Emellertid är det uppenbart för fackmannen att många förändringar kan göras av de beskrivna utföringsformerna utan att frångå uppfinning- ens tanke. Sålunda skall uppfinningen inte vara begränsad av de beskrivna utföringsformerna, utan kan varieras inom ramen för de bifogade kraven.

Ansökningstextdocx 2009-12-04 090226SE

Claims (14)

10 15 20 25 30 l7 P A T E N T K R A V

1. l. Optisk kopplare (6) är ansluten till (2), dare där kopplaren (6) (6), en andra (4) vilken kopplare en första samt en tredje (5) optisk vågle- är anordnad att koppla ljus over ett första våglängdsintervall från den forsta (2) till den tredje (5) vågledaren, samt ljus över' ett andra, från, det första våglängdsintervallet skiljt, våglängdsintervall från den andra (4) till den första (2) vågledaren, där en förutbestämd förspänning påläggs över kopplaren (6), och där kopplaren (6) är tillverkad av ett halvledarmaterial sonl i ett opumpat tillstånd är absorberande för både det första och det andra våglängdsintervallet men som kan pumpas elektriskt så att materialet inverteras till minskad absorption, transparens eller förstärkning för de båda respektive våglängdsinterval- len, k ä n n e t e c k n a t a v att det optiska förstärk- ningsspektrumet för kopplarens (6) material är valt så att den optiska förstärkningen är olika vid det första respektive det andra våglängdsintervallet givet den förutbestämda för- spänningen och i frånvaro av optisk pumpning. k ä n n e t e c k n a d a v

2. Kopplare (6) enligt krav l, att kopplaren (6) är våglängdsselektiv.

3. Kopplare MM enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att kopplaren (6) är en WDM-kopplare.

4. Kopplare (6) enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d (41) a v att den andra vågledaren (4) innefattar en laser anordnad att utsända ljus över det andra våg- och av att den tredje vågledaren (5) inne- (51) längdsintervallet, fattar en ljusdetektor anordnad att motta ljus över det första våglängdsintervallet. Ansökningstextdocx 2009-12-04 090226SE 10 15 20 25 30 l8

5. Kopplare (6) enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d. a v att kopplaren (6) utgör* en del av ett integrerat chip (l) för data- eller telekommunikation eller optisk analys för två eller fler våglängder, av att chippet (l) kan utnyttjas för att utsända. ljus och för att kunna detektera ljus, av att chippet HJ vidare innefattar den första (2), andra (4) och tredje (5) vågledaren, av att kopp- laren (6) utgörs av en expanderad del hos den första vågleda- ren (2) från den första vågledaren (2) i riktning mot den andra (4) och den tredje (5) vågledaren, av att chippet (l) har* en grundstruktur' son1 är lika från en Åbärare och 'uppåt över chippets (l) hela yta, av att nämnda vågledare (2;4;5) är utbildade vid chippets (l) övre yta genom att grundstruk- turen etsats ned så att uppskjutande vågledare är utbildade, integrerade och axr att chippet (l) innefattar monolitiskt komponenter.

6. Kopplare (6) enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d a v att förstärkningsspektrum. för kopplaren (6) är sådant att högre förstärkning uppnås för det första våglängdsintervallet än. för det andra våglängdsintervallet vid den förutbestämda förspänningen över kopplaren (6) och i frånvaro av optisk pumpning.

7. Kopplare MM enligt krav'(L k ä n n e t e c k n a d a V att kopplarens (6) material är uppbyggt av ett antal skikt av halvledarmaterial, där olika grupper av skikt utgör optiska kvantbrunnar, och av att kvantbrunnarna är utformade så att förstärkningen är kraftigare vid det första våglängdsinter- vallet än vid det andra våglängdsintervallet.

8. Kopplare (6) enligt krav 6, kännetecknat av att kopplaren (6) innefattar ett antal kvantprickar, som är utformade för optisk förstärkning vid dels det första våg- Ansöknmgstextdocx 2009-12-04 090226SE 10 15 20 25 30 l9 längdsintervallet, dels det andra våglängdsintervallet, och av att kvantprickarna är utformade så att förstärkningen är kraftigare vid. det första våglängdsintervallet än. vid. det andra våglängdsintervallet.

9. Kopplare (6) enligt något av kraven 6-8, känne - t e c k n a d a v att den förutbestämda förspänningen är valxi så att kopplarens (6) material i frånvaro av optisk pumpning är något absorberande vid det andra våglängdsinter- vallet.

10. Kopplare (6) enligt krav' 9, k ä n n e t e c k n a d a v att den förutbestämda förspänningen är vald så att materialet i kopplaren (6) i frånvaro av optisk pumpning är absorberande vid både det första och det andra våglängdsintervallet, och så att ljuset över det första våglängdsintervallet inverterar materialet i kopplaren (6) till transparens.

11. Kopplare (6) enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d a v att det första våglängdsintervallet inne- fattar våglängden 1550 nm och det andra våglängdsintervallet innefattar våglängden 1310 nm. (51) (5i;52) äï

12. Optiskt kommunikationssystem innefattande en första (52) samtidig och en andra station, där båda stationerna anordnade för sändning och. mottagning av optiska signaler, där sändning och mottagning sker över olika våg- längdsintervall så att den första stationens (S1) sändarvåg- längd är den andra stationens (SQ nwttagarvåglängd och k ä n n e t e c k n a t a v att (61) innefattar en kopplare (6fl tvärtom, nen (S1) innefattar en kopplare enligt krav 9 eller 10, av att den andra stationen (SQ enligt krav 4, men där förstärkningsspektrum för materialet i kopplaren (62) i den andra stationen (S2) är valt så att för- Ansökningstextdocx 2009-12-04 090226SE 10 15 20 20 stärkningen. givet den förutbestämda. forspänningen. i nämnda är samma vid det forsta och det andra väg- (522) är kopplare (69 längdsintervallet, och. av att ett optiskt filter mellan dess kopplare (öfi (52fl anordnat i den andra stationen (SQ och ljusdetektor (512), vilket filter är anordnat att (Äzicz) (öfl till dess forsta (2fi inom det våglängdsinter- (SN vara ogenomsläppligt for ljus vall som leds genom kopplaren i den andra stationen från dess laser (412) vàgledare.

13. Optiskt kommunikationssystem innefattande en forsta (S1) och en andra (S2) station, där båda stationerna (S1;Sfi är anordnade for samtidig sändning och mottagning av optiska signaler, där sändning och nwttagning sker över olika väg- längdsintervall så att den forsta stationens (S1) sändarvåg- längd är den andra stationens (Sy nwttagarvàglängd och tvärtom, k ä n n e t e c k n a t a v att både den forsta (S1) och den andra (S2) stationen innefattar kopplare (61;6fi en- ligt krav 9 eller 10.

14. Optiskt kommunikationssystem. enligt krav 12 eller 13, k ä n n e t e c k n a t a v att det ena vàglängdsintervallet innefattar våglängden 1550 nm och det andra väglängdsinter- vallet innefattar våglängden 1310 nm. Ansökningstextdocx 2009-12-04 090226SE