SE514512C2 - Method and apparatus for coupling light - Google Patents
Method and apparatus for coupling lightInfo
- Publication number
- SE514512C2 SE514512C2 SE9902552A SE9902552A SE514512C2 SE 514512 C2 SE514512 C2 SE 514512C2 SE 9902552 A SE9902552 A SE 9902552A SE 9902552 A SE9902552 A SE 9902552A SE 514512 C2 SE514512 C2 SE 514512C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- light
- coupling
- optical
- guide
- optical waveguide
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
- G02B6/29316—Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide
- G02B6/29317—Light guides of the optical fibre type
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
- G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
- G02B6/0208—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response
- G02B6/02085—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response characterised by the grating profile, e.g. chirped, apodised, tilted, helical
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
- G02B6/29316—Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide
- G02B6/29323—Coupling to or out of the diffractive element through the lateral surface of the light guide
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29331—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
- G02B6/29335—Evanescent coupling to a resonator cavity, i.e. between a waveguide mode and a resonant mode of the cavity
- G02B6/29337—Cavities of the linear kind, e.g. formed by reflectors at ends of a light guide
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4215—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical elements being wavelength selective optical elements, e.g. variable wavelength optical modules or wavelength lockers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
Description
25 30 35 514 512 2 polarisationstillstànd kommer egenskaperna för ljuset att vara väldefinierade längs hela vàgledaren. Speciellt kommer ljusets intensitetsfördelning vara väldefinierad längs hela vägledaren. Detta är ytterst viktigt för ästadkommande av en förutsägbar funktion hos vägledarbaserade komponenter. En utförlig beskrivning av singelmodfiberns egenskaper ges exempelvis i L. B. Jeunhomme, ”Single-mode fiber optics: Principles New York (1990). In a state of polarization, the properties of the light will be well defined along the entire guide. In particular, the intensity distribution of the light will be well defined along the entire guide. This is extremely important for achieving a predictable function of guide-based components. A detailed description of the properties of single mode fiber is given, for example, in L. B. Jeunhomme, “Single-mode fiber optics: Principles New York (1990).
För att öka överföringskapaciteten hos en optisk and applications", Marcel Dekker, vàgledare utnyttjar man gärna flera separata kanaler, där varje kanal utgörs av en specifik ljusväglängd. Denna teknik benämns vanligen vàglängdsmultiplexerad överföring eller WDM (flavelength Division Multiplexing). En översikt över WDM-tekniken ges i G. E. Keiser, ”A review of WDM Opt. 5, pp.In order to increase the transmission capacity of an optical and applications ", Marcel Dekker, guidance guide, several separate channels are often used, where each channel consists of a specific light path length. the technique is given in GE Keizer, ”A review of WDM Opt. 5, pp.
Vid WDM är det således önskvärt att kunna technology and applications", Fiber Technol., 3-39, (l999). lägga till respektive tappa av enskilda kanaler, d v s enskilda ljusvàglängder, till och frán vàgledaren.At WDM, it is thus desirable to be able to add technology and applications ", Fiber Technol., 3-39, (l999). To each tap of individual channels, i.e. individual light wavelengths, to and from the guide.
En välkänd teknik för våglängdsselektiv ändring av utbredningsriktningen hos ljus utnyttjar optiska fasgitter. Ett optiskt fasgitter är en struktur av väsentligen periodiskt varierande brytningsindex i ett optiskt transparent medium. En översikt av tekniken ges i exempelvis M. C. Hutley, ”Diffraction gratings”, Academic (1982). fasgitter reflekteras en liten del av det infallande Press, London När ljus infaller mot ett optiskt ljuset av varje gitterelement (period). Dä ett flertal gitterelement är anordnade efter varandra (d V s ordnade i ett fasgitter) kommer det totala reflekterade ljuset att utgöras av summan av alla dessa enskilda reflektioner. Den andel av det infallande ljuset som reflekteras av varje gitterelement beror pá djupet (amplituden) i fasgittrets brytningsindexmodulation, d v s pà brytningsindexskillnaden i gitterelementen. Ju större denna modulation är desto större andel av det infallande ljuset reflekteras av varje gitterelement. Om lO 15 20 25 30 51.4 512 Å* yj 3 det ljus som infaller mot ett fasgitter har en utbredningsriktning som är väsentligen vinkelrät mot gittret, d v s mot gitterelementens normal, sägs gittret verka i braggdomänen och vara ett braggitter. Som en följd av det vinkelräta infallet kommer ljuset att reflekteras tillbaka väsentligen parallellt med infallsriktningen (d v s med motsatt utbredningsriktning). Det ljus som reflekteras från respektive gitterelement kommer således att överlappa ljus som reflekteras från varje annat gitterelement, varvid interferens uppstår. I en monomodvàgledare kommer samtliga reflektioner inom en viss vinkelkon att koppla till den enda mod (utbredningsriktning) som vàgledaren medger. För den våglängd där dessa reflektioner är i fas uppstår konstruktiv interferens och trots att varje gitterelement endast ger en reflex med låg intensitet kommer en substantiell reflektion att erhållas för denna våglängd av gittret som helhet. Denna våglängd, vid vilken en substantiell reflektion erhålles från gittret som helhet, benämns braggvåglängden Åbragg och ges (vid vinkelrätt infall) av Ä bragg =2nA där n är medelvärdet av brytningsindex och A är fasgittrets period. Reflektansen för braggvåglängden ges aV R =tæm¿xL brug där L är braggittrets längd i ljusets utbredningsriktning och K definieras som 10 15 20 25 30 35 514 512 4 där An är amplituden hos brytningsindexmodulationen_ Eftersom brytningsindexmodulationen An typiskt är liten (1O'5 - l0'3) kan uttrycket för reflektansen ovan serieutvecklas, varigenom man ser att reflektansen approximativt är proportionell mot kvadraten pä An.A well-known technique for wavelength-selective change of the propagation direction of light utilizes optical phase gratings. An optical phase grating is a structure of substantially periodically varying refractive index in an optically transparent medium. An overview of the technique is given in, for example, M. C. Hutley, "Diffraction gratings", Academic (1982). phase lattice is reflected a small part of the incident Press, London When light falls against an optical light of each lattice element (period). Since a plurality of grating elements are arranged one after the other (i.e. arranged in a phase grating), the total reflected light will constitute the sum of all these individual reflections. The proportion of the incident light reflected by each grating element depends on the depth (amplitude) of the refractive index modulation of the phase grating, i.e. on the refractive index difference in the grating elements. The greater this modulation, the greater the proportion of incident light reflected by each lattice element. If the light incident on a phase grating has a propagation direction which is substantially perpendicular to the grating, i.e. towards the normal of the grating elements, the grating is said to act in the bragg domain and be a braggatt. As a result of the perpendicular incidence, the light will be reflected back substantially parallel to the direction of incidence (i.e. with opposite direction of propagation). The light reflected from the respective grating element will thus overlap light reflected from each other grating element, whereby interference occurs. In a mono mode guide, all reflections within a certain angle cone will connect to the only mode (direction of propagation) that the guide allows. For the wavelength where these reflections are in phase, constructive interference occurs and although each grating element provides only a low intensity reflection, a substantial reflection will be obtained for this wavelength of the grating as a whole. This wavelength, at which a substantial reflection is obtained from the grating as a whole, is called the bragg wavelength Åbragg and is given (at perpendicular incidence) by Ä bragg = 2nA where n is the mean value of the refractive index and A is the phase of the phase grating. The reflectance of the brag wavelength is given by R = tæm¿xL use where L is the length of the brag grid in the direction of propagation of the light and K is defined as 10 15 20 25 30 35 514 512 4 where An is the amplitude of the refractive index modulation_ Since the refractive index modulation An is typically small (1O'5 - 10 '3) the expression of the reflectance above can be developed in series, whereby it is seen that the reflectance is approximately proportional to the square of An.
Om ljusets infallsvinkel mot fasgittret inte är vinkelrätt, d v s om gitterplanen är snedställda, kommer inte ljuset att reflekteras tillbaka i infallsriktningen.If the angle of incidence of the light towards the phase grating is not perpendicular, ie if the grating planes are inclined, the light will not be reflected back in the direction of incidence.
Det reflekterade ljuset från respektive gitterelement kommer då endast delvis överlappa det ljus som reflekteras fràn de andra gitterelementen, varför interferenseffekten är mindre uttalad än i braggdomänen.The reflected light from each lattice element will then only partially overlap the light reflected from the other lattice elements, so the interference effect is less pronounced than in the bragg domain.
Genom exempelvis US-4 725 110 (Glenn et al.) är ett förfarande för àstadkommande av fasgitter i en optisk vàgledare tidigare känt. Enligt detta förfarande belyses en vàgledare med ultraviolett ljus genom en interferometer, varvid en periodisk exponering av vàgledaren ästadkommes, som ger upphov till en periodisk förändring av brytningsindex i vägledaren. Denna brytningsindexförändring kvarstår i vàgledaren efter det att exponeringen avslutats. Genom styrning av vinkeln mellan de interfererande, ultravioletta ljusstrálarna kan perioden väljas sä att braggvàglängden blir den önskade.For example, U.S. Pat. No. 4,725,110 (Glenn et al.) Discloses a method of providing phase grating in an optical guide. According to this method, an ultraviolet light guide is illuminated by an interferometer, thereby providing a periodic exposure of the guide, which gives rise to a periodic change of refractive index in the guide. This refractive index change remains in the guide after the exposure has ended. By controlling the angle between the interfering, ultraviolet light rays, the period can be selected so that the brag wavelength becomes the desired one.
Infallsvinklarna för de interfererande, ultravioletta ljusstrálarna väljs vanligtvis att vara symmetriskt anordnade relativt vàgledarens utbredningsaxel för àstadkommande av gitterelement vars plan är orienterade väsentligen vinkelrätt mot vàgledarens utbredningsaxel, varvid gittret verkar i braggdomänen. Tekniken har visat sig vara mest effektiv för vàgledare där den vägledande strukturen består av germaniumsilikat, d v s där den vägledande strukturen utgörs av kvarts som tillförts en viss mängd germanium.The angles of incidence of the interfering ultraviolet light rays are usually chosen to be symmetrically arranged relative to the propagation axis of the waveguide to provide lattice elements whose planes are oriented substantially perpendicular to the propagation axis of the waveguide, the grating acting in the brag domain. The technology has proven to be most effective for guides where the guiding structure consists of germanium silicate, ie where the guiding structure consists of quartz to which a certain amount of germanium has been added.
I US-5 042 897 (Meltz et al.) beskrivs en anordning för utkoppling av ljus från en vàgledare med hjälp av snedställda gitter, d v s fasgitter som har gitterelement (brytningsindexvariationer) vars plan skär vàgledarens 10 15 20 25 30 35 514 512. 5 utbredningsaxel under en vinkel som är skild från 90 grader. Dessa snedställda gitter åstadkommes medelst en interferometer enligt ovan genom vinkling av densamma i förhållande till vågledarens utbredningsaxel. Den vinkel i vilken ljuset kommer att kopplas ut från vågledaren bestäms dels av gitterelementens snedställningsvinkel relativt vàgledarens utbredningsaxel (det transversella fasmatchningsvillkoret), dels av våglängden (det longitudinella fasmatchningsvillkoret). Se exempelvis R. Kashyap, ”Fiber Bragg Gratings”, Academic Press, London (1999). De snedställda gitterelementen fungerar som små, nästan helt genomskinliga, speglar. Speglarnas (gitterelementens) diameter är väsentligen lika med den vägledande strukturens diameter. I exempelvis en singelmodfiber utgörs den vägledande strukturen av fiberns kärna, som vanligen har en diameter på omkring 10 mikrometer. Eftersom denna diameter inte är mycket större än ljusets våglängd kommer speglarna (gitterelementen) att orsaka diffraktion för det reflekterade ljuset. Det reflekterade ljuset kommer därför att spridas i en kon kring den vinkel som definieras av gitterelementens snedställningsvinkel. Det transversella fasmatchningsvillkoret ger att denna vinkel är omkring dubbla snedställningsvinkeln. Eftersom gitterelementen reflekterar ljus som delvis överlappar kommer en viss våglängd att ge upphov till konstruktiv interferens endast om ljuset från varje konsekutivt gitterelement är i fas med ljuset från det föregående gitterelementet. Detta sker för en viss bestämd vinkel som ges av det longitudinella fasmatchningsvillkoret Zfiv 217 + zmczaa Ä cosø = -z-flcosü L A g där Neff och nclad är brytningsindex för den vägledande strukturen (kärnan) respektive för substratet (manteln), varvid substratet antas, i uttrycket ovan, ha oändlig 10 15 20 25 30 35 514 512, 6 utsträckning, QL är utkopplingsvinkeln i manteln och Gg är snedställningsvinkeln.U.S. Pat. No. 5,042,897 (Meltz et al.) Describes a device for switching off light from a guide with the aid of inclined gratings, ie phase gratings which have grating elements (refractive index variations) whose plane intersects the guide of the guide. axis of propagation at an angle different from 90 degrees. These inclined gratings are provided by means of an interferometer as above by angling it relative to the axis of propagation of the waveguide. The angle at which the light will be switched off from the waveguide is determined partly by the angle of inclination of the grid elements relative to the waveguide axis of the waveguide (the transverse phase matching condition) and partly by the wavelength (the longitudinal phase matching condition). See, for example, R. Kashyap, "Fiber Bragg Gratings", Academic Press, London (1999). The oblique lattice elements act as small, almost completely transparent, mirrors. The diameter of the mirrors (lattice elements) is substantially equal to the diameter of the guiding structure. In a single mode fiber, for example, the guiding structure is the core of the fiber, which usually has a diameter of about 10 micrometers. Since this diameter is not much larger than the wavelength of the light, the mirrors (lattice elements) will cause diffraction for the reflected light. The reflected light will therefore be scattered in a cone around the angle defined by the angle of inclination of the lattice elements. The transverse phase matching condition means that this angle is about twice the angle of inclination. Since the lattice elements reflect light that partially overlaps, a certain wavelength will give rise to constructive interference only if the light from each consecutive lattice element is in phase with the light from the previous lattice element. This occurs for a certain determined angle given by the longitudinal phase matching condition Z fi v 217 + zmczaa Ä cosø = -z- fl cosü LA g where Neff and nclad are the refractive indices of the guiding structure (core) and of the substrate (mantle), respectively, the substrate being assumed, in the expression above, have infinite extent, QL is the angle of disengagement in the jacket and Gg is the angle of inclination.
En vidareutveckling av den ovan nämnda anordningen med snedställda gitter beskrivs i US-5 061 032 (Meltz et al.). anordning inte konstant, utan varierar längs vågledarens Det snedställda gittrets period är i denna utbredningsaxel. Exempelvis kan gittrets period öka eller minska linjärt (eller enligt någon annan matematisk funktion) längs vågledaren. Ett gitter vars period ändras monotont på detta sätt kallas för ett ”chirpat gitter", efter engelskans ”chirp”, kvitter (frekvenssvep). Genom utnyttjandet av skräddarsydda chirpfunktioner kan utkopplingen av en viss våglängd fås att ge en fokallinje som sträcker sig tvärs vàgledaren.A further development of the above-mentioned device with inclined grids is described in US-5,061,032 (Meltz et al.). device not constant, but varies along the period of the waveguide The inclined grating period is in this axis of propagation. For example, the grating period may increase or decrease linearly (or according to any other mathematical function) along the waveguide. A grating whose period changes monotonically in this way is called a "chirped grating", after the English "chirp", chirping (frequency sweep).
De ovan nämnda metoderna för utkoppling av ljus från en vågledare med hjälp av snedställda gitter kräver att utkopplingsvinkeln är tillräckligt stor för att totalreflektion mellan substratet (manteln) och omgivningen (ytterhöljet) ej skall ske. För ett typiskt fall med en optisk fiber måste utkopplingsvinkeln QL vara större än omkring 440, vilket kräver en snedställningsvinkel Bg på minst omkring 220. För en viss modulation (amplitud) hos gittret kommer dess verkningsgrad att bli allt lägre allteftersom snedställningsvinkeln ökas. En ytterligare nackdel är att utkopplingen kommer att bli starkt polarisationsberoende.The above-mentioned methods for disconnecting light from a waveguide by means of inclined gratings require that the disconnection angle is large enough that total reflection between the substrate (the sheath) and the environment (the outer shell) is not to take place. For a typical case of an optical fiber, the cut-off angle QL must be greater than about 440, which requires a skew angle Bg of at least about 220. For a certain modulation (amplitude) of the grating, its efficiency will be lower as the skew angle increases. An additional disadvantage is that the disconnection will be strongly polarization dependent.
Ett angreppssätt för undvikande av dessa nackdelar beskrivs i US-5 832 156 Enligt detta dokument kan ett prisma, (Strasser et al.). som har samma brytningsindex som manteln hos en fiber, utnyttjas, varvid prismat bringas i optisk kontakt med fibern med hjälp av en kontakterande vätska. Denna teknik medger snedställningsvinklar under 150, varvid de ovan nämnda nackdelarna till viss del undviks. Prismat utnyttjas även för spatial separation av utkopplade våglängder med hjälp av prismats dispersion.An approach to avoiding these disadvantages is described in U.S. Patent No. 5,832,156. According to this document, a prism, (Strasser et al.). which has the same refractive index as the sheath of a fiber, is used, the prism being brought into optical contact with the fiber by means of a contacting liquid. This technique allows angles of inclination below 150, whereby the above-mentioned disadvantages are to some extent avoided. The prism is also used for spatial separation of disconnected wavelengths by means of the dispersion of the prism.
Denna utkoppling har dock en del kvarstående nackdelar.However, this disconnection has some remaining disadvantages.
För det första begränsas upplösningen av våglängder genom 10 15 20 25 30 35 514 512. 7 det faktum att chirpfunktionen endast fyller sin avsedda funktion för en viss våglängd. För det andra ger den begränsade längden hos det chirpade gittret upphov till en betydande diffraktion vid små snedställningsvinklar.First, the resolution of wavelengths is limited by the fact that the chirp function only fulfills its intended function for a certain wavelength. Second, the limited length of the chirped grating gives rise to a significant diffraction at small skew angles.
För det tredje kommer kopplingseffektiviteten att skilja sig mellan olika våglängder.Third, the coupling efficiency will differ between different wavelengths.
Det föreligger således ett behov av förbättrade anordningar och förfaranden för koppling av ljus till eller från en optisk vågledare, som väsentligen undanröjer ovan nämnda problem.Thus, there is a need for improved devices and methods for coupling light to or from an optical waveguide which substantially obviate the above-mentioned problems.
Sammanfattning av uppfinningen Föreliggande uppfinning har som huvudsyfte att förbättra möjligheterna till koppling av ljus till eller från optiska vågledare. Detta syfte uppnås genom utnyttjandet av en anordning och ett förfarande för ljuskoppling av det slag som anges i de bifogade patentkraven.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has for its main object to improve the possibilities of coupling light to or from optical waveguides. This object is achieved by the use of a device and a method for light coupling of the kind specified in the appended claims.
Ett specifikt syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en anordning för våglängdsselektiv ljuskoppling till eller från en optisk vågledare, som har en spektral upplösning som är väsentligt högre än vad som medges av den kända tekniken.A specific object of the present invention is to provide a device for wavelength selective light coupling to or from an optical waveguide which has a spectral resolution which is substantially higher than that permitted by the prior art.
Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma en anordning för ljuskoppling till eller från en optisk vågledare, som medger, i förhållande till tidigare känd teknik, svagare och mer precisa kopplingsmekanismer med bibehållen kopplingseffektivitet, så att exempelvis en signal med ett flertal våglängdskomponenter som utbreder sig i en optisk vågledare kan analyseras utan att signalen som helhet påverkas nämnvärt.Another object of the invention is to provide a device for light coupling to or from an optical waveguide which allows, in relation to prior art, weaker and more precise coupling mechanisms while maintaining coupling efficiency, so that for example a signal with a plurality of wavelength components propagating in an optical waveguide can be analyzed without the signal as a whole being significantly affected.
Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en anordning för ljuskoppling till eller från en optisk vågledare, som är enkel att tillverka och som är mekaniskt robust.A further object of the invention is to provide a device for light coupling to or from an optical waveguide which is simple to manufacture and which is mechanically robust.
Uppfinningen grundar sig på insikten om att en resonans i en optisk vågledare ger förbättrade 10 l5 20 25 30 35 514 512 8 möjligheter till koppling av ljus i anslutning till vàgledaren. Genom att en specifik vàglängdskomponent är resonant i ett specifikt parti av vàgledaren erhålles inte bara en effektivare koppling av den resonanta vàglàngdskomponenten, utan den skiljs även ut spatialt från de övriga vàglängdskomponenterna genom en koncentration (lokal effekttäthetshöjning) i det resonanta partiet. Ett alternativt sätt att se detta är att kopplingsstyrkan för en viss váglängdskomponent, vid koppling till eller fràn vàgledaren av denna vàglängdskomponent, ökas väsentligt vid ett visst parti, nämligen det för denna vàglängdskomponent resonanta partiet i vàgledaren. Olika vàglängdskomponenter hos ljus som utbreder sig i en vàgledare kan ges en spatial uppdelning genom att man åstadkommer ett antal resonanta partier i vàgledaren, där respektive parti är resonant för en specifik vàglängdskomponent hos ljuset. Resonansen ökar kopplingsstyrkan för en specifik vàglängdskomponent i motsvarande resonansparti. Vàglängdsselektivitet àstadkommes således dels genom den spatiala uppdelningen av nämnda resonanspartier, dels genom den ökade kopplingseffektiviteten för respektive vàglängdskomponent vid motsvarande resonansparti. Koppling av specifika vàglängdskomponenter till eller från vàgledaren kan därmed pà ett mycket fördelaktigt sätt ske vid nämnda resonanta partier.The invention is based on the insight that a resonance in an optical waveguide provides improved possibilities for coupling light in connection with the waveguide. Because a specific wavelength component is resonant in a specific portion of the guide, not only is a more efficient coupling of the resonant wavelength component obtained, but it is also spatially separated from the other wavelength components by a concentration (local power density increase) in the resonant portion. An alternative way of seeing this is that the coupling strength of a certain wavelength component, when coupled to or from the path guide of this path length component, is significantly increased at a certain portion, namely the portion of the path guide resonating for this wavelength component. Different wavelength components of light propagating in a guide can be given a spatial division by providing a number of resonant portions in the guide, each portion being resonant for a specific wavelength component of the light. The resonance increases the coupling strength of a specific wavelength component in the corresponding resonant section. Wavelength selectivity is thus achieved partly by the spatial division of said resonant portions, partly by the increased coupling efficiency for each wavelength component at the corresponding resonant portion. Coupling of specific path length components to or from the path guide can thus take place in a very advantageous manner at said resonant portions.
Ur en aspekt ger föreliggande uppfinning möjlighet till utkoppling av en specifik vàglängdskomponent ur en optisk vàgledare, i vilken ett flertal vàglängdskomponenter utbreder sig, utan nämnvärd påverkan på de vàglängdskomponenter som inte är föremàl för utkoppling. De váglängdsspecifika, lokala resonanserna i vàgledaren kommer att medföra en lokal effekttäthetshöjning för tillhörande vàglängdskomponenter, vilket medger utnyttjandet av en koppling som är så svag att påverkan av 10 15 20 25 30 35 514. 51,2 9 vàglängdskomponenter med ursprunglig effekttäthet är försumbar i de flesta tillämpningar.In one aspect, the present invention provides the ability to disconnect a specific path length component from an optical path guide in which a plurality of path length components propagate, without appreciably affecting the path length components that are not subject to disconnection. The path length-specific, local resonances in the path guide will cause a local power density increase for associated path length components, which allows the use of a coupling that is so weak that the influence of wavelength components with the original power components is originally negligible. most applications.
Ur en annan aspekt medger uppfinningen en koppling av ljus till eller från en optisk vàgledare, där olika väglängdskomponenter kopplas till eller från vàgledaren vid spatialt åtskilda partier. Detta ger ett antal mycket väsentliga fördelar såsom exempelvis möjligheten till detektion av skilda vàglängdskomponenter i det utkopplade ljuset med hjälp av en detektormatris som sträcker sig utmed vàgledaren och inkoppling av skilda vàglängdskomponenter med hjälp av en matris av ljuskällor, exempelvis lasrar med skilda emissionsvåglängder, som sträcker sig utmed vägledaren.In another aspect, the invention allows a coupling of light to or from an optical guide, where different path length components are connected to or from the guide at spatially spaced portions. This provides a number of very significant advantages such as the possibility of detecting different wavelength components in the switched off light by means of a detector matrix extending along the guide and connecting different wavelength components by means of a matrix of light sources, for example lasers with different emission wavelengths. along the guide.
Uppfinningen medger även en ytterst smidig koppling av respektive vàglängdskomponent till var sin, vid motsvarande resonanta parti, anslutande vàgledare.The invention also allows an extremely smooth connection of the respective path length component to a respective guide conductor, connected at the corresponding resonant portion.
En stor fördel med uppfinningen är sålunda att skilda våglängdskomponenter kan kopplas till eller från en optisk vàgledare, såsom en optisk fiber, vid skilda positioner längs vägledaren.A great advantage of the invention is thus that different wavelength components can be connected to or from an optical guide, such as an optical fiber, at different positions along the guide.
En anordning enligt uppfinningen innefattar således åtminstone en optisk vàgledare och organ för koppling av ljus till eller från den optiska vàgledaren samt är försedd med organ för åstadkommande av ett parti i den optiska vàgledaren med lokal resonans för en specifik vàglängdskomponent. Vidare är nämnda organ för ljuskoppling av nämnda vàglängdskomponent till eller fràn den vägledande strukturen anordnade för ljuskoppling vid för nämnda vàglängdskomponent motsvarande resonansparti.A device according to the invention thus comprises at least one optical guide and means for coupling light to or from the optical guide and is provided with means for providing a portion in the optical guide with local resonance for a specific path length component. Furthermore, said means for light coupling of said wavelength component to or from the guiding structure are arranged for light coupling at the resonant portion corresponding to said wavelength component.
Enligt en särskilt föredragen utföringsform av uppfinningen är den vägledande strukturen en fiberkärna i en optisk fiber, företrädesvis en optisk singelmodfiber, där de lokala resonanspartierna åstadkommes med hjälp av ett fasgitter som är anordnat i fiberkärnan. Ett väsentligt särdrag är att gittrets modulationsdjup, eller indexamplitud, är tillräckligt stort för att resonans, och därmed en lokal effekttäthetshöjning, ska erhållas. 10 l5 20 25 30 35 514 512 10 Fasgittret är företrädesvis ett braggitter med monotont ökande eller minskande period, ett s k chirpat braggitter. Braggvàglängden skiljer sig därmed mellan olika partier hos gittret, varför skilda våglängdskomponenter överensstämmer med braggvåglängden vid skilda partier hos gittret. Detta leder till att den våglängd som överensstämmer med den lokala braggvåglängden lokalt kommer att uppvisa resonans, och därmed en förhöjd effekttäthet, genom att ljuset åtminstone delvis reflekteras fram och åter av gittret i detta parti. Längs det chirpade gittrets utsträckning erhålles därmed ett flertal spatialt åtskilda partier i vilka ljus som utbreder sig i fiberkärnan uppvisar resonans för en viss, i ljuset ingående, våglängdskomponent. Ju djupare det chirpade gittrets indexmodulation är, desto hårdare koncentreras respektive våglängdskomponent till motsvarande resonanta parti.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the guiding structure is a fiber core in an optical fiber, preferably a single optical mode fiber, where the local resonant portions are provided by means of a phase grating arranged in the fiber core. An essential feature is that the modulation depth of the grating, or index amplitude, is large enough for resonance, and thus a local increase in power density, to be obtained. The phase grating is preferably a brag grating with a monotonically increasing or decreasing period, a so-called sharpened grating. The bragg wavelength thus differs between different portions of the grating, so that different wavelength components correspond to the bragg wavelength at different portions of the grating. This leads to the wavelength corresponding to the local bragg wavelength locally showing resonance, and thus an increased power density, in that the light is at least partially reflected back and forth by the grating in this portion. Along the extent of the chirped grating, a plurality of spatially spaced portions are thus obtained in which light propagating in the fiber core exhibits resonance for a certain wavelength component included in the light. The deeper the index modulation of the chirped grating, the harder the respective wavelength component is concentrated to the corresponding resonant portion.
Andra syften och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgå ur den följande utförliga beskrivningen av ett antal föredragna utföringsformer av uppfinningen.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of a number of preferred embodiments of the invention.
Kort beskrivning av ritninqarna Uppfinningen kommer att framgå tydligare ur den följande beskrivningen av ett antal föredragna utföringsformer, där hänvisning görs till de bifogade ritningarna, på vilka: Fig. 1 visar utkoppling ur en optisk fiber med hjälp av ett snedställt fasgitter enligt känd teknik, Fig. 2 visar utkoppling ur en optisk fiber med hjälp av ett chirpat, snedställt fasgitter enligt känd teknik, för erhållande av en fokallinje hos det utkopplade ljuset, Fig. 3 visar utkoppling ur en optisk fiber med hjälp av ett chirpat, snedställt fasgitter, där ett prisma utnyttjas för medgivande av mindre snedställningsvinklar, enligt känd teknik, 10 15 20 25 30 35 514, 512 ll Fig. 4 är en principskiss som visar hur resonanspartier skapas för tre godtyckligt valda vàglängdskomponenter vid skilda partier i en optisk vàgledare med hjälp av ett chirpat braggitter, Fig. 5 är en principskiss som visar vàglängdsselektiv utkoppling av ljus ur en vàgledare, enligt en första föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning, Fig. 6 är en principskiss som visar vàglängdsselektiv utkoppling av ljus ur en vàgledare, enligt en andra föredragen utföringsform av uppfinningen, Fig. 7 är en principskiss som visar váglängdsselektiv utkoppling av ljus ur en vàgledare, enligt en tredje föredragen utföringsform av uppfinningen, Fig. 8 är en principskiss som visar vàglängdsselektiv utkoppling av ljus ur en vàgledare, enligt en föredragen utföringsform där en sekundär vàgledare utnyttjas som ett intermediärt steg vid utkopplingen, och Fig. 9 är en principskiss som visar inkoppling av ljus i en vàgledare, enligt föreliggande uppfinning, där vàgledarens gitterstruktur utgör en del av ett ljusalstrande organ, exempelvis en laser.Brief Description of the Drawings The invention will become more apparent from the following description of a number of preferred embodiments, in which reference is made to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows disconnection from an optical fiber by means of an inclined phase grating according to the prior art; Fig. 2 shows disconnection from an optical fiber by means of a chirped, oblique phase grating according to the prior art, to obtain a focal line of the switched off light, Fig. 3 shows disconnection from an optical fiber by means of a chirped, oblique phase grating, where a prism is used to allow smaller oblique angles, according to the prior art, 10 15 20 25 30 35 514, 512 ll Fig. 4 is a principle sketch showing how resonant portions are created for three arbitrarily selected path length components at different portions in an optical waveguide by means of a chirp braggitter, Fig. 5 is a principle sketch showing wavelength-selective switching off of light from a guide, according to a first preferred embodiment Fig. 6 is a schematic diagram showing wavelength selective switching off of light from a guide, according to a second preferred embodiment of the invention, Fig. 7 is a principle sketch showing wavelength selective switching off of light from a guide, according to a third preferred embodiment of the invention, Fig. 8 is a schematic diagram showing wavelength selective switching off of light from a guide, according to a preferred embodiment where a secondary guide is used as an intermediate step in the switching off, and Fig. 9 is a principle sketch showing connection of light in a guide. , according to the present invention, wherein the grating structure of the waveguide forms part of a light generating means, for example a laser.
I figurerna anges samma, eller motsvarande, delar med gemensamma hänvisningsbeteckningar.The figures indicate the same, or corresponding, parts with common reference numerals.
Beskrivning av föredragna utförinqsformer Med utgångspunkt i den kända tekniken, som visas i figurerna 1 till 3, kommer inledningsvis principen bakom en första föredragen utföringsform av uppfinningen att beskrivas med hänvisning till figurerna 4 och 5.Description of Preferred Embodiments Based on the prior art shown in Figures 1 to 3, the principle behind a first preferred embodiment of the invention will initially be described with reference to Figures 4 and 5.
Enligt denna utföringsform är en optisk vàgledare, exempelvis en optisk singelmodfiber 1, försedd med ett chirpat braggitter 2. Gittret 2 är tillverkat pà tidigare känt sätt. Tack vare att gittret är utformat med en monotont växande eller avtagande period, d v s är 10 15 20 25 30 35 514 5,12 12 chirpat, erhålles skilda braggvåglängder vid skilda partier längs gittret. Närmare bestämt ökar eller minskar braggvåglängden monotont, i enlighet med gittrets period, som funktion av det longitudinella läget längs gittret. I illustrativt syfte har ljuset som utbreder sig i vàgledaren godtyckligt antagits bestå av tre vàglängdskomponenter kl, X2 och Ä3, vilka i figurerna visas genom hänvisningssiffrorna ll, 12 och 13. Tack vare att gittret 1 är chirpat kommer skilda vàglängdskomponenter 11, 12, 13 att överensstämma med gittrets braggvàglängd vid skilda partier 21, 22, 23 längs gittret. Vid dessa partier erhålles en stark reflektion för respektive vàglängdskomponent och följaktligen kommer exempelvis väglängdskomponenten 11 att reflekteras tillbaka av det chirpade gittret i området med hänvisningsbeteckningen 21. Reflektionen är emellertid lika effektiv för ljus som infaller från motsatt håll, varför det reflekterade ljuset återigen reflekteras av gittret i nämnda område 21. En resonanseffekt uppstår som gör att effekttätheten lokalt ökas för den vàglängdskomponent som överensstämmer med den lokala braggvåglängden i det aktuella området 21. På samma sätt erhålles resonanser för de andra våglängdskomponenterna 12, 13 vid för dessa våglängder motsvarande resonanta partier 22, 23 av gittret. Syftet med åstadkommandet av dessa resonanspartier med förhöjd effekttäthet är enligt uppfinningen att ljus kan kopplas ut váglängdsselektivt frán vàgledaren genom utkopplingsorgan som är anordnade i anslutning till vàgledaren vid respektive parti. En väsentlig fördel med en optisk koppling enligt uppfinningen är att kopplingsgraden kan göras så svag att våglängder som inte är resonanta (har en förhöjd effekttäthet) lämnas väsentligen opåverkade. En annan väsentlig fördel är att skilda vàglängdskomponenter kan kopplas ut vid skilda positioner längs gittret, tack vare att resonanspartierna för respektive vàglängdskomponent är belägna på skilda 10 15 20 25 30 35 514 512. 41 13 positioner längs nämnda gitter. På motsvarande sätt kan inkoppling av ljus åstadkommas väglängdsselektivt, varvid endast våglängder för vilka gittret är lokalt resonant kopplas till vågledaren. Figur 5 visar en första föredragen utföringsform av uppfinningen enligt vilken nämnda organ för koppling av ljus till eller från den optiska vägledaren utgörs av ett fasgitter 3 som har gitterelement vars plan skär den vägledande strukturens utbredningsaxel under en vinkel som är skild från 90¶ grader, d v s ett snedställt gitter. Detta snedställda gitter är utformat så att utkopplingen blir försumbar vid de positioner och vid de våglängder där det chirpade gittret inte är resonant. I områdena med resonans (med förhöjd effekttäthet) 21, 22, 23 erhålles däremot en effektiv koppling. Eftersom vardera väglängdskomponent cirkulerar i respektive parti kommer ljus att kopplas ut ät två håll 31ab, 32ab, 33ab. Utkoppling med snedställda gitter är polarisationsberoende, varför utkoppling i detta fall huvudsakligen sker för den ena av ljusets två polarisationsriktningar. Man kan med fördel anordna två snedställda gitter i den vägledande strukturen, där det ena gittret är vridet 90 grader kring den vägledande strukturens utbredningsaxel, varvid utkopplat ljus erhålles i fyra, parvis motstäende, lober (ej visat).According to this embodiment, an optical guide, for example a single optical mode fiber 1, is provided with a chirped brag grating 2. The grating 2 is manufactured in a previously known manner. Due to the fact that the grating is designed with a monotonically growing or decreasing period, i.e. is chirped, different brag wavelengths are obtained at different portions along the grating. More specifically, the brag wavelength increases or decreases monotonically, according to the period of the grating, as a function of the longitudinal position along the grating. For illustrative purposes, the light propagating in the path guide has been arbitrarily assumed to consist of three path length components k1, x2 and Ä3, which are shown in the figures by the reference numerals 11, 12 and 13. Due to the fact that the grating 1 is chirped, different path length components 11, 12, 13 will correspond to the brag wavelength of the grating at different portions 21, 22, 23 along the grating. At these portions a strong reflection is obtained for the respective wavelength component and consequently, for example, the path length component 11 will be reflected back by the chirped grating in the area with the reference numeral 21. However, the reflection is as effective for light incident from opposite directions, so the reflected light is again reflected by the grating in said area 21. A resonant effect occurs which causes the power density to be increased locally for the wavelength component corresponding to the local brag wavelength in the area in question 21. Similarly, resonances are obtained for the other wavelength components 12, 13 at resonant portions 22 corresponding to these wavelengths. 23 of the lattice. The object of the provision of these resonant portions with increased power density is according to the invention that light can be switched off selectively from the guide conductor by means of coupling means which are arranged in connection with the guide conductor at the respective portion. An essential advantage of an optical coupling according to the invention is that the degree of coupling can be made so weak that wavelengths which are not resonant (have an increased power density) are left substantially unaffected. Another significant advantage is that different wavelength components can be coupled at different positions along the grid, thanks to the fact that the resonant portions of each wavelength component are located at different positions along said grid. Correspondingly, connection of light can be effected selectively along the path length, whereby only wavelengths for which the grating is locally resonant are connected to the waveguide. Figure 5 shows a first preferred embodiment of the invention according to which said means for coupling light to or from the optical guide is constituted by a phase grating 3 having grating elements whose plane intersects the propagation axis of the guiding structure at an angle different from 90 ° degrees, i.e. an oblique grid. This inclined grating is designed so that the decoupling becomes negligible at those positions and at the wavelengths where the chirped grating is not resonant. In the areas of resonance (with increased power density) 21, 22, 23, on the other hand, an effective coupling is obtained. Since each path length component circulates in each portion, light will be switched off in two directions 31ab, 32ab, 33ab. Disconnection with oblique gratings is polarization-dependent, which is why disconnection in this case mainly takes place for one of the two polarization directions of the light. It is advantageous to arrange two inclined gratings in the guiding structure, where one grating is rotated 90 degrees about the axis of propagation of the guiding structure, whereby switched off light is obtained in four, opposite pairs, lobes (not shown).
Vartdera motstäende lobpar innehåller därmed ljus med samma polarisation.Each opposing lobe pair thus contains light with the same polarization.
I figur 6 visas en andra föredragen utföringsform av uppfinningen. Kopplingsorganet utgörs här av ett braggitter 4 som har en indexmodulation som avtar transversellt över gittret. Amplituden (modulationsdjupet) är således lägre vid gittrets ena kant 41 42. Vid reflektion mot gittret kommer ljus då att få en (i radiellt avseende) än vid den motsatta kanten utbredningsriktning som skiljer sig något från infallsriktningen. Ett gitter av denna typ benämns, vad denna ansökan beträffar, transversellt asymmetriskt fasgitter. Om den transversella 10 15 20 25 30 35 5.14 512 14 modulationsdjupsvariationen är tillräckligt stor kommer ljus att kunna kopplas till eller frän vàgledaren med hjälp av det transversella asymmetriska fasgittret. Det är föredraget att det chirpade braggittret 2, d v s organet för àstadkommande av lokala resonanser (lokalt förhöjda effekttätheter), och det transversellt asymmetriska fasgittret 4 är samma gitter, vilket även illustreras i figuren. Det är även möjligt att làta ovan nämnda snedställda gitter vara ett transversellt asymmetriskt fasgitter, varvid en mindre uttalad snedställning fordras för erhållande av ljuskoppling till eller fràn den optiska fibern. Detta ger ett lägre polarisationsberoende hos kopplingen, vilket är en fördel i vissa tillämpningar.Figure 6 shows a second preferred embodiment of the invention. The coupling means here consists of a brag grating 4 which has an index modulation which decreases transversely over the grating. The amplitude (modulation depth) is thus lower at one edge of the grating 41 42. Upon reflection towards the grating, light will then have a (in radial respect) than at the opposite edge the direction of propagation which differs slightly from the direction of incidence. A grating of this type is called, as far as this application is concerned, transversely asymmetric phase grating. If the transverse modulation depth variation is large enough, light will be able to be connected to or from the guide by means of the transverse asymmetric phase grating. It is preferred that the chirped brag grating 2, i.e. the means for producing local resonances (locally elevated power densities), and the transversely asymmetric phase grating 4 are the same grating, which is also illustrated in the figure. It is also possible to let the above-mentioned inclined grating be a transversely asymmetrical phase grating, a less pronounced inclination being required to obtain light coupling to or from the optical fiber. This results in a lower polarization dependence of the coupling, which is an advantage in some applications.
I figur 7 visas en tredje föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning. De lokala, vàglängdsspecifika resonanserna 21, 22, 23 skapas, i likhet med föregående utföringsform, av ett i en vàgledare 1 anordnat, chirpat fasgitter 2. Det är föredraget att den optiska vàgledaren är en optisk fiber, speciellt föredraget en optisk singelmodfiber. Nämnda organ för koppling av ljus till eller från den optiska fibern utgörs, enligt denna utföringsform, av organ 61, 62, 63 för evanescent koppling av ljus till eller från nämnda fiber. Den vägledande strukturen 5 (kärnan) är anordnad i fibern pà ett sätt sådant att den omgivande manteln 6 är, pà en vald sida av kärnan, tunn nog för att medge evanescent koppling till eller frän fiberkärnan 6a. Genom att 63 i optisk kontakt med manteln 6a kan man sålunda koppla ut ljus fràn fibern anordna kopplingsorganen 61, 62, genom att plocka upp det evanescenta fältet som sträcker sig utanför nämnda mantel, på motsvarande sätt kan man även koppla in ljus i fibern genom det evanescenta fält som sträcker sig fràn nämnda kopplingsorgan in till fiberkärnan. Genom utnyttjande av separata organ 61, 62, 63 för evanescent koppling som är anordnade vid respektive resonansparti medges vàglängdsuppdelad 10 15 20 25 30 35 514_ 512 15 koppling av ljus till eller från fiberkärnan, varvid vardera enskilt kopplingsorgan 61, 62, 63 endast kopplar en viss vàglängdskomponent. Exempelvis kopplas vàglängdskomponenten 11 till eller från vågledaren av kopplingsorganet 61 vid resonanspartiet 21, etc.Figure 7 shows a third preferred embodiment of the present invention. The local, wavelength-specific resonances 21, 22, 23 are created, similar to the previous embodiment, by a chirp phase grating 2 arranged in a guide. Said means for coupling light to or from the optical fiber consist, according to this embodiment, of means 61, 62, 63 for evanescent coupling of light to or from said fiber. The guiding structure 5 (core) is arranged in the fiber in such a way that the surrounding sheath 6 is, on a selected side of the core, thin enough to allow evanescent coupling to or from the fiber core 6a. By 63 in optical contact with the sheath 6a one can thus disconnect light from the fiber arranging the coupling means 61, 62, by picking up the evanescent field which extends outside said sheath, in a corresponding manner one can also connect light in the fiber through the evanescent fields extending from said coupling means into the fiber core. By using separate means 61, 62, 63 for evanescent coupling which are arranged at each resonant portion, wavelength-divided coupling of light to or from the fiber core is permitted, each individual coupling means 61, 62, 63 coupling only one certain wavelength component. For example, the wavelength component 11 is coupled to or from the waveguide by the coupling member 61 at the resonant portion 21, etc.
I en föredragen variant av ovan nämnda utföringsform innefattar nämnda organ 61, 62, 63 för evanescent koppling en fiberetalong av Fabry-Perot-typ. Ljuskoppling erhålles därmed endast för de våglängder som uppvisar resonans i såväl etalongen som i tillhörande resonansparti hos det chirpade gittret. En extremt hög våglängdsselektivitet kan på detta sätt erhållas med föreliggande uppfinning, vid koppling av ljus till eller från en optisk vågledare.In a preferred variant of the above-mentioned embodiment, said means 61, 62, 63 for evanescent coupling comprise a fiber etalon of Fabry-Perot type. Light coupling is thus obtained only for the wavelengths which show resonance in both the etalon and in the associated resonant portion of the chirped grating. An extremely high wavelength selectivity can be obtained in this way with the present invention, when coupling light to or from an optical waveguide.
En fjärde utföringsform av uppfinningen visas i figur 8. Enligt denna utföringsform utnyttjas en sekundär vägledande struktur Sa som ett intermediärt steg vid koppling av ljus till eller från en optisk vågledare 1 såsom en optisk fiber. Företrädesvis är den sekundära, vägledande strukturen Sa försedd med ett likadant gitter 2a som det gitter 2 som är anordnat i huvudvågledaren 5.A fourth embodiment of the invention is shown in Figure 8. According to this embodiment, a secondary guiding structure Sa is used as an intermediate step in coupling light to or from an optical waveguide 1 such as an optical fiber. Preferably, the secondary, guiding structure Sa is provided with a similar grating 2a as the grating 2 arranged in the main waveguide 5.
Om dessa gitter är två chirpade gitter så erhålles, för vissa specifika fasvillkor, en kraftigt förhöjd kopplingsstyrka mellan den sekundära vägledande strukturen Sa och huvudvågledaren 5. Lämpliga organ 61, 62, 63 för inkoppling eller utkoppling av ljus är lämpligen anordnade i anslutning till nämnda, sekundära vägledande struktur. I figuren illustreras dessa som varande organ för evanescent koppling, men kan givetvis innefatta godtyckligt, för ändamålet lämpligt, organ där de ovan nämnda utföringsformerna är några exempel. En väsentlig fördel med koppling av ljus till eller från en vågledare 1 med hjälp av den sekundära vägledande strukturen Sa enligt ovan är att ljus som utbreder sig i huvudvågledaren 1 inte påverkas nämnvärt av kopplingen, bortsett från de våglängdskomponenter som är föremål för koppling. Den evanescenta kopplingen kan göras 10 15 20 25 30 35 514 512 16 tillräckligt svag för att koppling av ej avsedda vàglängdskomponenter ska vara i all väsentlighet försumbar. Ytterligare en fördel med denna utföringsform är att kravet på djup indexmodulation i nämnda fasgitter mildras, vilket i vissa fall är en fördel ur tillverkningssynpunkt. Det kan dessutom vara en fördel att ge ovan nämnda gitter (chirpade gitter) skilda modulationsdjup (indexamplituder), medan gittren i övrigt är likadana. Pä detta sätt kan den optiska kopplingens funktion skräddarsys än mer noggrant för en viss tillämpning.If these gratings are two chirped gratings, then for certain specific phase conditions, a greatly increased coupling strength is obtained between the secondary guiding structure Sa and the main waveguide 5. Suitable means 61, 62, 63 for switching on or off light are suitably arranged in connection with said, secondary indicative structure. The figure illustrates these as being means for evanescent coupling, but may of course include any, suitable for the purpose, means where the above-mentioned embodiments are some examples. A significant advantage of coupling light to or from a waveguide 1 by means of the secondary guiding structure Sa as above is that light propagating in the main waveguide 1 is not significantly affected by the coupling, apart from the wavelength components which are subject to coupling. The evanescent coupling can be made sufficiently weak for the coupling of unintended path length components to be substantially negligible. A further advantage of this embodiment is that the requirement for deep index modulation in said phase grid is mitigated, which in some cases is an advantage from a manufacturing point of view. It can also be an advantage to give the above-mentioned gratings (chirped gratings) different modulation depths (index amplitudes), while the gratings are otherwise the same. In this way, the function of the optical coupling can be tailored even more accurately to a particular application.
En föredragen utföringsform för inkoppling av ljus, enligt föreliggande uppfinning, i en optisk vàgledare illustreras i figur 9. Nämnda organ för skapande av lokala, vàglängdsspecifika resonanspartier representeras änyo av ett chirpat fasgitter 2. Nämnda organ för koppling av ljus till eller fràn den optiska vägledaren representeras i figuren av ett snedställt gitter 3. I figuren visas tre enskilda ljuskällor 7l, 72, 73, exempelvis lasrar, som emitterar tre skilda vàglängdskomponenter ll, 12, 13 av ljus. Det emitterade ljuset kopplas in i vägledaren l vid mot respektive vàglängdskomponent svarande resonansparti 21, 22, 23.A preferred embodiment for connecting light, according to the present invention, in an optical guide is illustrated in Figure 9. Said means for creating local, wavelength-specific resonant portions are again represented by a chirped phase grating 2. Said means for connecting light to or from the optical guide is represented in the figure by an inclined grating 3. The figure shows three individual light sources 71, 72, 73, for example lasers, which emit three different wavelength components 11, 12, 13 of light. The emitted light is switched on in the guide 1 at the resonant portion 21, 22, 23 corresponding to the respective wavelength component.
Lämpligen utnyttjas någon form av fokuserande optik 81, 82, 83 för denna inkoppling. Det är speciellt föredraget att respektive resonant parti 2l, 22, 23 i vägledaren fungerar som ena kavitetsspegeln i en laser. Ovan nämnda ljuskällor 71, 72, 73 innefattar dä ett ljusalstrande medium samt en av laserkavitetens speglar, varvid àterkoppling, och därmed laserverkan, àstadkommes med hjälp av resonansen i vägledaren, vilken resonans fungerar som en äterkopplande kavitetsspegel i lasern. En mycket väsentlig fördel med detta utförande är att laserns emissionsvàglängd kommer att läsas vid den våglängd för vilken motsvarande parti av vägledaren är resonant, eftersom tillräcklig återkoppling endast sker vid denna våglängd. Givetvis kan en separat, extern laser 10 15 20 514,512w§.¿ 17 användas, varvid laserns emitterade våglängd kopplas in i vågledaren vid ett för denna våglängd resonant parti.Suitably some form of focusing optics 81, 82, 83 is used for this connection. It is especially preferred that each resonant portion 21, 22, 23 of the guide act as one cavity mirror in a laser. The above-mentioned light sources 71, 72, 73 then comprise a light-generating medium and one of the mirrors of the laser cavity, wherein feedback, and thus laser action, is achieved by means of the resonance in the guide, which resonance functions as a feedback cavity mirror in the laser. A very significant advantage of this embodiment is that the emission wavelength of the laser will be read at the wavelength for which the corresponding portion of the guide is resonant, since sufficient feedback only takes place at this wavelength. Of course, a separate, external laser 10 514,512w§ 17 can be used, the emitted wavelength of the laser being coupled into the waveguide at a portion resonant for this wavelength.
Ett alternativt sätt att erhålla utkoppling av ljus består i att man kröker nämnda vàgledare, varvid ett kontrollerat läckage av ljus från den vägledande strukturen erhålles. Den våglångdskomponent som kopplas ut vid en viss position längs vågledaren kan då styras genom en variation av krökningen. En optisk fiber kan exempelvis lindas på en cylinderkropp, varvid nämnda styrning kan ske genom expansion eller kontraktion av cylinderkroppen. Inkoppling av ljus genom krökning av den optiska fibern år i princip också möjligt, även om detta år något mer besvärligt ur teknisk synvinkel.An alternative way of obtaining disconnection of light consists in bending said guide, whereby a controlled leakage of light from the guiding structure is obtained. The wavelength component that is switched off at a certain position along the waveguide can then be controlled by a variation of the curvature. An optical fiber can for instance be wound on a cylinder body, wherein said control can take place by expansion or contraction of the cylinder body. Connection of light by bending the optical fiber is in principle also possible, although this year is somewhat more difficult from a technical point of view.
Det skall påpekas att de våglångdskomponenter som angivits ovan i sig kan, men behöver inte, innefatta flera disktreta våglängder. Man kan exempelvis tänka sig en optisk koppling där signaler i en inkommande optisk fiber skall delas upp i tre utgående optiska fibrer, varvid signaler som skall kopplas till den första utgående fibern ingår i den första våglångdskomponenten etc.It should be noted that the wavelength components listed above may, but need not, include multiple discrete wavelengths. One can imagine, for example, an optical connection where signals in an incoming optical fiber are to be divided into three outgoing optical fibers, wherein signals to be connected to the first outgoing fiber are included in the first wavelength component, etc.
Claims (24)
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9902552A SE514512C2 (en) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | Method and apparatus for coupling light |
| EP00946665A EP1192493A1 (en) | 1999-07-02 | 2000-06-28 | Optical coupling |
| CA002377493A CA2377493A1 (en) | 1999-07-02 | 2000-06-28 | Optical coupling |
| AU60389/00A AU6038900A (en) | 1999-07-02 | 2000-06-28 | Optical coupling |
| JP2001508629A JP2003504659A (en) | 1999-07-02 | 2000-06-28 | Optical coupling |
| PCT/SE2000/001373 WO2001002885A1 (en) | 1999-07-02 | 2000-06-28 | Optical coupling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9902552A SE514512C2 (en) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | Method and apparatus for coupling light |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9902552D0 SE9902552D0 (en) | 1999-07-02 |
| SE9902552L SE9902552L (en) | 2001-01-03 |
| SE514512C2 true SE514512C2 (en) | 2001-03-05 |
Family
ID=20416366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9902552A SE514512C2 (en) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | Method and apparatus for coupling light |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1192493A1 (en) |
| JP (1) | JP2003504659A (en) |
| AU (1) | AU6038900A (en) |
| CA (1) | CA2377493A1 (en) |
| SE (1) | SE514512C2 (en) |
| WO (1) | WO2001002885A1 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE310252T1 (en) * | 2001-08-16 | 2005-12-15 | Avanex Corp | USE OF AN OTIC FIBER WITH INCLINED BRAGG GRIDS TO IMPROVE THE FLATNESS OF THE GAIN CURVE OF AN OPTICAL AMPLIFIER |
| EP1306987A1 (en) | 2001-10-23 | 2003-05-02 | Pro Forma Alfa | Spectrometer |
| WO2008136479A1 (en) | 2007-05-01 | 2008-11-13 | Nec Corporation | Waveguide path coupling-type photodiode |
| EP2618130A1 (en) * | 2012-01-17 | 2013-07-24 | F. Hoffmann-La Roche AG | Device for use in the detection of binding affinities |
| WO2018150813A1 (en) * | 2017-02-14 | 2018-08-23 | 国立大学法人大阪大学 | Optical coupler and optical coupling method |
| WO2018153868A1 (en) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | Photonik Inkubator Gmbh | Apparatus for optical applications, spectrometer system and method for producing an apparatus for optical applications |
| JP7157600B2 (en) * | 2018-09-05 | 2022-10-20 | 株式会社日立エルジーデータストレージ | Light guide plate, light guide plate manufacturing method, and image display device using the same |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5237576A (en) * | 1992-05-05 | 1993-08-17 | At&T Bell Laboratories | Article comprising an optical fiber laser |
| US5903690A (en) * | 1996-07-05 | 1999-05-11 | D-Star Technologies, Inc. | Method for changing the refraction index in germanium silicate glass |
-
1999
- 1999-07-02 SE SE9902552A patent/SE514512C2/en not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-06-28 JP JP2001508629A patent/JP2003504659A/en active Pending
- 2000-06-28 AU AU60389/00A patent/AU6038900A/en not_active Abandoned
- 2000-06-28 EP EP00946665A patent/EP1192493A1/en not_active Withdrawn
- 2000-06-28 CA CA002377493A patent/CA2377493A1/en not_active Abandoned
- 2000-06-28 WO PCT/SE2000/001373 patent/WO2001002885A1/en active Search and Examination
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003504659A (en) | 2003-02-04 |
| SE9902552L (en) | 2001-01-03 |
| SE9902552D0 (en) | 1999-07-02 |
| CA2377493A1 (en) | 2001-01-11 |
| EP1192493A1 (en) | 2002-04-03 |
| AU6038900A (en) | 2001-01-22 |
| WO2001002885A1 (en) | 2001-01-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10663663B2 (en) | Spot-size converter for optical mode conversion and coupling between two waveguides | |
| US7587110B2 (en) | Multicore optical fiber with integral diffractive elements machined by ultrafast laser direct writing | |
| US7376307B2 (en) | Multimode long period fiber bragg grating machined by ultrafast laser direct writing | |
| US5457758A (en) | Add-drop device for a wavelength division multiple, fiber optic transmission system | |
| EP1792216B1 (en) | Broadband fiber optic tap | |
| US6360038B1 (en) | Wavelength-selective optical fiber components using cladding-mode assisted coupling | |
| KR101233597B1 (en) | A mode converter | |
| CN103999303B (en) | Integrated sub-wave length grating system | |
| RU2141679C1 (en) | Optical attenuator and method for its manufacturing | |
| US11131809B2 (en) | Integrated polarization splitter | |
| US6553165B1 (en) | Optical waveguide gratings | |
| JP6018303B2 (en) | Method for optimizing multi-core optical fiber and device using the same | |
| SE514512C2 (en) | Method and apparatus for coupling light | |
| JP2008170471A (en) | Fibre lens, fibre lens array, fibre collimator, and optical module | |
| US6493487B1 (en) | Optical waveguide transmission devices | |
| US6385369B1 (en) | Method and device for reducing polarization dependence in an optical component or optical system | |
| US6879749B2 (en) | System and method for multiplexing and demultiplexing optical signals using diffraction gratings | |
| US7076133B2 (en) | Optical coupling | |
| US20020041733A1 (en) | Method and device for reducing polarization dependence in an optical component or optical system | |
| Jung et al. | All-fiber optical interconnection for dissimilar multicore fibers with low insertion loss | |
| Marin et al. | Bragg gratings in 2 x 2 symmetric fused fiber couplers: influence of the tilt on the wavelength response | |
| Liou et al. | Design and fabrication of ring resonator spectral response through-drop wavelengths selective | |
| US6909822B2 (en) | Wavelength separation elements for dense wavelength division multiplexing systems | |
| Barrera et al. | Tilted Fiber Bragg Gratings for Selective Coupling in a Multicore Optical Fiber | |
| JP3643058B2 (en) | Waveguide grating |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |