SE517935C2 - Spektralt selektiv optisk kopplare - Google Patents

Spektralt selektiv optisk kopplare

Info

Publication number
SE517935C2
SE517935C2 SE0002664A SE0002664A SE517935C2 SE 517935 C2 SE517935 C2 SE 517935C2 SE 0002664 A SE0002664 A SE 0002664A SE 0002664 A SE0002664 A SE 0002664A SE 517935 C2 SE517935 C2 SE 517935C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
light
optical coupler
optical
resonator
deflector
Prior art date
Application number
SE0002664A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0002664D0 (sv
SE0002664L (sv
Inventor
Adel Asseh
Mikael Bergman
Anders Henriksson
Bengt Sahlgren
Simon Sandgren
Raoul Stubbe
Original Assignee
Proximion Fiber Optics Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Proximion Fiber Optics Ab filed Critical Proximion Fiber Optics Ab
Priority to US09/617,090 priority Critical patent/US6501879B1/en
Priority to SE0002664A priority patent/SE517935C2/sv
Publication of SE0002664D0 publication Critical patent/SE0002664D0/sv
Priority to AU2001271201A priority patent/AU2001271201A1/en
Priority to JP2002512728A priority patent/JP4896348B2/ja
Priority to PCT/SE2001/001619 priority patent/WO2002006878A1/en
Priority to CA002415404A priority patent/CA2415404A1/en
Priority to EP01950176A priority patent/EP1311886A1/en
Publication of SE0002664L publication Critical patent/SE0002664L/sv
Publication of SE517935C2 publication Critical patent/SE517935C2/sv

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical 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
    • G02B6/29304Optical 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
    • G02B6/29316Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide
    • G02B6/29323Coupling to or out of the diffractive element through the lateral surface of the light guide
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical 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
    • G02B6/29346Optical 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 wave or beam interference
    • G02B6/29358Multiple beam interferometer external to a light guide, e.g. Fabry-Pérot, etalon, VIPA plate, OTDL plate, continuous interferometer, parallel plate resonator
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical 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
    • G02B6/29379Optical 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 characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/2938Optical 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 characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
    • G02B6/29382Optical 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 characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM including at least adding or dropping a signal, i.e. passing the majority of signals
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical 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
    • G02B6/29379Optical 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 characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/29395Optical 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 characterised by the function or use of the complete device configurable, e.g. tunable or reconfigurable

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Description

25 30 35 517 935 u ø ø n | c I I I o ; u I | ø n » :I 2 Kanalavtappningsfilter enligt den kända tekniken har emellertid några väsentliga nackdelar och begränsningar.
Filtren är svåra att tillverka, på grund av att mycket precis placering av vågledarna krävs för att man ska få pålitlig evanescent koppling. Dessutom är filter enligt den kända tekniken svàrstyrda. Kopplingsstyrkan och kopplingsvàglängden är i stor utsträckning fasta när anordningen väl har monterats. Varje filter måste även ha en bestämd storlek för att man ska erhålla nödvändig återkoppling. När ett antal kanaler ska tappas av separat (t ex vid tillverkning av en demultiplexer), måste an- ordningen vara tämligen stor. Ett ytterligare problem med filter enligt den kända tekniken är att de är svåra att implementera i en fiberkonfiguration, eftersom den evanescenta kopplingen mellan vågledarna måste vara mycket noggrann. Eventuell störning av någon av våg- ledarna kan skapa stora och okontrollerade förändringar i prestandanivàn.
Sammanfattning av uppfinningen Föreliggande uppfinning åstadkommer en optisk kopplare med en ny geometri och ett nytt arbetssätt, som undanröjer, eller åtminstone mildrar, ovannämnda problem hos den kända tekniken.
En optisk kopplare enligt föreliggande uppfinning innefattar en optisk vågledare, företrädesvis en optisk fiber, i vilken en avlänkare är anordnad för avlänkning av åtminstone en del av det ljus som fortplantar sig i nämnda vågledare in till en extern resonator. Med extern resonator menas att resonatorn definieras av speglar som är anordnade utanför den optiska vågledaren. Den externa resonatorn år anordnad att vara resonant för en bestämd våglängd. Den bestämda våglängdens resonans i den externa resonatorn skapar en ackumulering av energi hos nämnda våglängd i nämnda resonator, Som ett resultat därav, görs kopplingen av den resonanta våglängden mycket starkare jämfört med vad som erhålles med enbart avlänkaren. Tack 10 15 20 25 30 35 517 935 a | n n u :I 3 vare detta kan avlänkaren göras mycket svag, varvid den avlänkar endast en liten bråkdel av ljuset i vàgledaren.
Den resonanta våglängden kan, på ett mycket fördelaktigt sätt, kopplas ut från den externa resonatorn. Ljus med en våglängd som inte är resonant i den externa resonatorn förblir väsentligen opàverkat av kopplingen, eftersom endast en mycket liten bråkdel av ljuset i vàgledaren avlänkas av avlänkaren.
En allmän insikt, som utgör en grund för före- liggande uppfinning, är att koppling av ljus är mycket mer effektiv och spektralt selektiv när den utförs resonant. Detta faktum utnyttjas i föreliggande upp- finning genom att en extern resonator anordnas utanför en optisk vägledare. I vàgledaren finns en avlänkare an- ordnad, vilken avlänkare avlänkar ljus in till den externa resonatorn. Som en följd därav kopplas ljus som är resonant i den externa resonatorn mycket starkare (medelst avlänkaren) mellan vàgledaren och resonatorn.
En mycket svag kopplingsfaktor kan således användas om kopplingen görs i anslutning till en resonans för den våglängd som är i fråga för koppling. De våglängder som inte uppvisar någon resonans i kopplingsomràdet förblir väsentligen opåverkade, tack vare den mycket svaga kopp- lingsfaktorn för icke-resonanta våglängder.
Ur en aspekt åstadkommer föreliggande uppfinning en spektralt selektiv optisk kopplare, innefattande en vàg- ledare med en avlänkare. Avlänkaren är anordnad att av- länka ljus från vàgledarens ljusledande struktur in i en extern resonator, vilken extern resonator avgränsas av två speglar som är placerade pà motsatta sidor och utan- för nämnda ljusledande struktur. Ljus kan kopplas ut fràn den externa resonatorn antingen genom att speglarna har en något reducerad reflektionsförmàga, eller genom att någon av speglarna är försedd med en apertur med kraftigt reducerad reflektionsförmåga (jämfört med reflektions- förmàgan hos nämnda spegel utanför nämnda apertur). 10 15 20 25 30 35 517 93s;.:=;_::;°=._š '* 4 I en föredragen utföringsform, innefattar avlänkaren en periodisk brytningsindexmodulering i vågledarens ljus- ledande struktur. I den mest föredragna utföringsformen är denna periodiska brytningsindexmodulering ett sned- ställt optiskt Bragg-gitter. Det snedställda optiska Bragg-gittret utgör i själva verket en avlänkare som innefattar en kaskadserie med mycket svaga reflektorer, som var och en kopplar ljus in till en enda resonant mod i den externa resonatorn.
I en anna aspekt, åstadkommer föreliggande upp- finning en spektralt selektiv optisk kopplare som är avstämbar, och sålunda medger koppling av olika våg- längder vid olika tillfällen genom avstämning av nämnda kopplare. Detta uppnås genom att åtminstone en av de speglar som avgränsar den externa resonatorn är justerbar beträffande avståndet mellan speglarna, eller beträffande resonatorns vinkel gentemot vågledarens ljusledande struktur. Genom lutning av den externa resonatorn med avseende på den ljusledande strukturen, kan den optiska kopplaren enligt uppfinningen även bringas att släppa igenom samtliga våglängder.
I ytterligare en aspekt, åstadkommer föreliggande uppfinning optiska kopplare med externa resonatorer, inom vilka ljusets utbredningsriktning är väsentligen vinkel- rätt mot vågledarens ljusledande struktur. Den spektralt selektiva optiska kopplaren i enlighet med föreliggande uppfinning kan sålunda enkelt kaskaderas, med syfte att åstadkomma koppling av olika våglängder vid olika platser. Detta uppnås genom att ett flertal optiska kopplare anordnas i serie, där nämnda flertal kopplare är resonant för olika våglängder.
Det inses av fackmannen, att särdragen hos före- liggande uppfinning som styr ljuskopplingen ut från en optisk vågledare, lika gärna kan tillämpas för koppling av ljus in i en optisk vågledare, eftersom det senare helt enkelt är en tidsreversering av det förra. 10 15 20 25 30 35 5 Enligt uppfinningen kan den avlänkare som används för avlänkning av ljus in till den externa resonatorn kan vara våglängdssärskiljande. Avlänkarens spektrala selek- tivitet behöver emellertid inte vara speciellt stor, eftersom spektral selektivitet främst erhålles medelst den externa resonatorn. Icke desto mindre kan det vara önskvärt att ha en viss grad av spektral selektivitet hos avlänkaren. Detta uppnår man enkelt genom att använda en avlänkare som innefattar ett snedställt eller trans- versell asymmetriskt Bragg-gitter, vilket är anpassat för avlänkning av en bestämd våglängd i en bestämd riktning.
I allmänhet bestäms den avlänkade våglängden och dess avlänkningsvinkel av Bragg-gittrets period.
I ett transversellt asymmetriskt Bragg-gitter är amplituden (moduleringsdjupet) kant (radiellt) att när ljus reflekteras mot gittret, det kommer att få lägre vid gittrets ena än vid den motsatta kanten. Detta innebär en utbredningsriktning som är något skild från infalls- riktningen. Om den transversella variationen i modu- leringsdjup är tillräckligt stor kommer ljus att kunna kopplas till och från vågledaren med hjälp av det trans- versell asymmetriska fasgittret.
I andra utföringsformer innefattar avlänkaren en ytojämnhet hos den ljusledande strukturen. Ytojämnheten kan exempelvis utgöras av periodiska ritsor eller andra ljusavlänkande organ. Dessutom kan de speglar som av- gränsar den externa resonatorn förses med en ytojämnhet av detta slag, med syfte att koppla ut ljus från resonatorn.
En fördel med den optiska kopplaren enligt före- liggande uppfinning är att kopplaren kan göras mycket kompakt. Den externa resonatorn kan med fördel anordnas på ett sådant sätt att ljuset i resonatorn utbreder sig i en riktning som är vinkelrät mot ljusets utbrednings- riktning i vågledaren (på en del ställen i denna ansökan anges detta som att den externa resonatorn är vinkelrät mot vågledaren). Ljus kan sålunda enkelt kopplas till 10 15 20 25 30 35 S17 935 6 eller fràn vàgledaren vinkelrätt. Det inses att vinkelrät koppling av ljus till eller fràn en vàgledare är det mest kompakta kopplingssättet.
En annan fördel med optiska kopplare enligt före- liggande uppfinning är att ett flertal kopplare kan an- ordnas i serie pà ett enkelt sätt, varigenom koppling av olika våglängder vid olika platser längs vàgledaren underlättas. Ännu en fördel med föreliggande uppfinning är dess robusthet. Avlänkaren är införlivad i vàgledaren, och kan inte ruckas pà. I fallet då vàgledaren är en optisk fiber, kan de speglar som avgränsar den externa reso- natorn pà ett smidigt sätt deponeras pà fibermantelns yttre yta. Speglarnas krökning mäste, vilket är känt inom omrâdet, stämma överens med den resonanta modens midja i fiberns kärna. I detta fall erhålles avstämning av den resonanta våglängden genom tryck pà speglarna, d v s manteln. Alternativt kan den ena eller bägge speglarna vara skilda från manteln, varvid avstämbarhet uppnås ännu enklare.
Dessutom är geometrin för den optiska kopplaren enligt uppfinningen mycket fördelaktig för fiberbaserade tillämpningar. Man kan föreställa sig att de tvà speglar som avgränsar den externa resonatorn i själva verket utgörs av en enstaka cylindrisk reflektor, som full- ständigt eller delvis omsluter fiberns mantel. I en sådan situation utgör ett första parti av nämnda reflektor den första spegeln, och ett andra parti av nämnda reflektor den andra spegeln. Förutsättningen är att nämnda tvà speglar fortfarande avgränsar en resonator. Vanligen är det första och det andra partiet av reflektorn (d v s den första och den andra spegeln) motstàende varandra, varvid de är väsentligen parallella.
Eftersom kopplaren enligt uppfinningen kan göras mycket liten, ästadkommes temperaturstyrning av kompo- nenterna pà ett enklare sätt. En liten storlek mildrar även de relativa precisionskraven pà anordningen. lO 15 20 25 30 35 517 935 . ~' Kortfattad beskrivning av ritningarna I det följande kommer uppfinningen att beskrivas mer utförligt med hänvisning till de bifogade ritningarna, pà vilka: Fig. 1 schematiskt visar ett avstämbart ”add/drop- filter” innefattande en optisk kopplare enligt före- liggande uppfinning, Fig. 2 schematiskt visar ett avstämbart och kaskaderbart ”add/drop-filter” innefattande en optisk kopplare enligt föreliggande uppfinning, Fig. 3 schematiskt visar en förstorad bild av det i fig. 2 visade, kaskaderbara ”add/drop-filtret", Fig. 4 schematiskt visar en transversell bild av en första utföringsform av en kopplare med två avlänkare, och Fig. 5 schematiskt visar en transversell bild av en andra utföringsform av en kopplare med tvâ avlänkare.
Utförlig beskrivning av föredragna utföringsformer Föreliggande uppfinning åstadkommer en spektralt selektiv optisk kopplare, även benämnd kanalavlänknings- filter. Uppfinningen kommer att beskrivas med hänvisning till några föredragna utföringsformer, såsom visas på ritningarna. I den följande utförliga beskrivningen beskrivs den optiska kopplaren enligt föreliggande upp- finning huvudsakligen i termer av ljuskoppling ut frán en vàgledare, t ex en optisk fiber. Icke desto mindre inses det att samma förklaringar är tillämpbara för koppling av ljus in i en vàgledare, eftersom detta helt enkelt är tidsomvändningen av det tidigare.
En första föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas med hänvisning till figur 1. Den spektralt selektiva optiska kopplaren 10 som visas i figur 1 innefattar en optisk singelmodfiber ll, i vars kärna en avlänkare 12 är anordnad, vilken avlänkare utgörs av en periodisk brytningsindexmodulering, även 10 l5 20 25 30 35 517 935 n v : u .n 8 benämnt ett optiskt Bragg-gitter. (För tydlighets skull illustreras detta i figuren som en enstaka yta 12. Även om ytan 12 i figuren sträcker sig utanför fibern, är det underförstått att detta endast är i illustrativt syfte, och att Bragg-gittret i själva verket befinner sig helt och hållet inuti fibern 11.) Det optiska Bragg-gittret 12 är snedställt i förhållande till fiberkärnan, i den meningen att gränserna mellan Bragg-gittrets domäner är icke-parallella med det elektromagnetiska ljusfältets utbredningsriktning i fibern 11, d v s inte parallella med utbredningsriktningen för ljuset i fibern. Avlänkaren 12 är anordnad att avlänka ljus som utbreder sig i den optiska fiberns kärna in i en extern resonator 13. Den externa resonatorn 13 avgränsas av en första och en andra spegel 14 och 15, vilka bägge är anordnade utanför fibern 11. I denna föredragna utföringsform är speglarna 14 och 15 väsentligen parallella med fiberkärnan, varigenom de avgränsar en resonator i vilken ljusets utbredningsrikt- ning är huvudsakligen vinkelrät mot utbredningsriktningen i fibern 11. Eftersom ljusutbredning är tidsinvariant, är avlänkaren 12 naturligtvis även anordnad att avlänka ljus frán den externa resonatorn 13 in i fibern 11.
Med syfte att förklara den spektrala selektiviteten hos den optiska kopplaren 10 enligt uppfinningen, kommer dess arbetssätt nu att beskrivas med utförligt.
Var och en av domänerna, som utgör Bragg-gittret, fungerar som en mycket svag spegel (pà grund av normal Freslen-reflektion vid en brutningsindexgräns) som vanligen reflekterar omkring 10* av det infallande ljuset. Följaktligen avlänkas en liten del av det ljus som propagerar i den optiska fibern. Tack vare den sammantagna verkan av ett flertal domäner i Bragg- gittret, avlänkas olika vàglängder i något olika riktningar. Anledningen till detta är superposition av diffraktionsmönstren fràn vardera brytningsindexgräns, vilket är känt inom området. lO 15 20 25 30 35 o o ooo o o 0 o o o o o o o v o o o o o o ooo .oo a o x v o o. o n o o o v u o o oo u o o 0 I I , . , ,. .nu ooo ooo ooo 517 935 9 Den externa förhållande till förhållande till avlänkade ljuset resonatorn 13 är noggrant anordnad i Bragg-gittret 12, och således i så att det i en brytningsindexgränsen, med en bestämd våglängd gårin resonant mod i den externa resonatorn 13. Även om avlänkaren 12 endast avlänkar en mycket liten bråkdel av ljuset in till den externa resonatorn 13, kommer ett kraftigt fält att byggas upp inuti resonatorn.
Uppbyggnaden av ett kraftigt fält inuti den externa resonatorn förstärker kopplingen av ljus in till den externa resonatorn. Ett mycket viktigt särdrag hos föreliggande uppfinning, vilket gäller för samtliga utföringsformer därav, är att den externa resonatorn 13 endast är resonant för specifika våglängder. Detta innebär att, även om avlänkaren 12 i huvudsak är icke särskiljande beträffande våglängd, endast de våglängder som är resonanta i den externa resonatorn upplever den förstärkning av kopplingen som beskrivs ovan. En diskret uppsättning med våglängder är resonant i den externa resonatorn, i enlighet med vad som bestäms av resonatorns spektralvidd (”free spectral range”). Genom att den externa resonatorns spektralvidd görs tillräckligt stor, avlänkas endast en våglängd av avlänkaren i en riktning som är sådan att den kommer in i en resonant mod i den externa resonatorn.
Alternativt kan avlänkaren 12 anordnas att avlänka väsentligen allt ljus in till den externa resonatorn 13.
I detta fall är den externa resonatorns 13 spektralvidd företrädesvis större än hela våglängdsbandet för ifrågavarande optiska signal, med syfte att säkerställa att endast en våglängdskanal är resonant i den externa resonatorn 13.
Om förlusterna i den externa resonatorn 13 är tillräckligt små, kommer allt ljus som kopplas in till den externa resonatorn att kopplas tillbaka in i den optiska fibern 11 med en omvänd utbredningsriktning, d v s ljuset kommer att reflekteras tillbaka in i den 10 15 20 25 30 35 51 7 935 10 optiska fibern 11 i den motsatta riktningen mot det infallande ljuset. Detta innebär att ljus med en bestämd våglängd (nämligen den våglängd för vilken den externa resonatorn 13 är resonant) reflekteras tillbaka av den optiska kopplaren 10, sàsom visas i figur 1.
Med syfte att extrahera den tillbakareflekterade våglängden är en optisk cirkulator 16 anordnad i ljusvägen före den optiska kopplaren 10, sàsom visas i figur 1. Eventuellt àterreflekterat ljus extraheras av den optiska cirkulatorn 16 och skickas till annan kringutrustning 17, fotodetektor. sàsom en annan optisk fiber eller en I figur 1 visas den optiska signalen sàsom utbredande sig från vänster till höger i den optiska fibern 11, och en önskad vàglängdskomponent av detta ljus kopplas tillbaka av den optiska kopplaren 10 och extraheras medelst den optiska cirkulatorn 16. Såsom har påpekats tidigare är emellertid situationen ekvivalent om tiden reverseras (ett faktum som gäller för alla optiska fenomen). Det inses därför att ljus lika väl kan kopplas in i den optiska fibern medelst samma arrangemang. Det skall emellertid påpekas att den optiska signalen i den optiska fibern 11 då utbreder sig fràn höger till vänster, och att den optiska cirkulatorn 16 arbetar i omvänd riktning, jämfört med beskrivningen ovan.
Arrangemanget som beskrivs ovan, och som schematiskt visas i figur 1, är föredraget om endast en váglängdskanal skall tappas av eller läggas till den optiska signalen. Eftersom den ovan beskrivna kkopplaren kräver en optisk cirkulator för varje våglängd som skall tappas av är emellertid en andra utföringsform föredragen om flera våglängder skall tappas av eller läggas till.
Denna andra utföringsform kommer nu att beskrivas utförligt, med hänvisning till figur 2.
Den andra utföringsformen av den optiska kopplaren 20 innefattar en första och en andra extern resonator 21 och 22 i serie, varvid de tvà resonatorerna tillsammans 10 15 20 25 30 35 517 935 ll utgör en fullständig, spektralt selektiv optisk kopplare i enlighet med föreliggande uppfinning.
I detta fall kopplas ljus ut från den första externa resonatorn 21 genom en av speglarna 211 och 212, som avgränsar nämnda första resonator. Om avlänkaren 210 avlänkar 1 procent av det infallande ljuset, och spegeln 212 har en transmittans pà 2 procent, kommer 50 procent av det infallande ljuset från fibern 11 att komma ut fràn resonatorn 21 genom den transmitterande spegeln.
Samtidigt reflekteras, ä priori, 25 procent tillbaka i den motsatta riktningen i fibern 11, och släpps 25 procent igenom kopplaren i framàtriktningen i riktning mot den andra externa resonatorn 22.
Den andra externa resonatorn 22 är avgränsad av tvà speglar 221 och 222, vilka bägge är väsentligen icke- transmitterande. Därmed kommer den andra externa resonatorn 22 att fungera som en àterreflekterande spegel pà samma sätt som beskrivs i anslutning till figur 1.
Följaktligen kommer de 25 procent som släpptes igenom den första resonatorn 21 att àterreflekteras av den andra externa resonatorn 22 och således återigen infalla mot nu fràn motsatt hàll. styrning av fasförhàllandet mellan den àterreflekterade den första resonatorn 21, Genom ljuset som infaller mot den första resonatorn 21 och den del av det ursprungligen infallande ljuset som reflekteras av den första resonatorn, kan destruktiv interferens uppnås i tillbakariktningen. Resultatet är dà att ljus som uppvisar resonans i de två resonatorerna 21 och 22 kopplas ut fràn den första resonatorn 21 genom den transmitterande spegeln 212. Företrädesvis styrs fasförhàllandet genom införande av ett avbrott i det snedställda Bragg-gittret mellan de tvà resonatorerna.
Den första och den andra externa resonatorn 21 och 22, samt de tillhörande avlänkarna 210 och 220, utgör således tillsammans en komplett spektralt selektiv optisk kopplare 20. Ljus med en önskad våglängd kopplas pà ett bekvämt sätt ut fràn den optiska fibern 11, d v s l0 15 20 25 30 35 517 935 u u v v . Q ~ u ø n n. n o u u 12 extraheras fràn den optiska signalen, medelst den kopplare som schematiskt visas i figur 2.
I andra utföringsformer är det andra andelar av ljuset som släpps igenom och reflekteras. Det är emellertid en betydande fördel med föreliggande uppfinning att ljus med den önskade våglängden på ett effektivt sätt kan blockeras av den spektralt selektiva kopplaren, i den meningen att inget ljus av den önskade våglängden passerar igenom anordningen.
Figur 3 visar, mer utförligt, den kompletta, spektralt selektiva optiska kopplaren som visas i figur 2. I figur 3 framträder den periodiska brytningsindexmoduleringen 210, 220, samt gittrets avbrott 230, tydligt. gitteravbrottet 230 det nödvändiga fasskiftet för det Såsom beskrivs ovan, inför àterreflekterade ljuset från den andra resonatorn 22 för att destruktiv interferens mellan detta àterreflekterade ljus och ljuset som återreflekteras från den första resonatorn 21 skall åstadkommas, varigenom denna våglängd (d v s den resonanta våglängden) tvingas ut genom den transmitterande spegeln 212 hos den första resonatorn 21.
Det påminns om att, i den belysande utföringsformen, 25 procent av det ursprungligen infallande ljuset àterreflekteras, och 25 procent släpps igenom, vid den första resonatorn 21. De 25 procent som släpps igenom vid den första resonatorn 21 bringas nu att interferera destruktivt med det ursprungligen reflekterade ljuset, varigenom allt reflekterat ljus elimineras. Följaktligen måste ljus med den resonanta våglängden komma ut genom den transmitterande spegeln 212 hos den första resonatorn 21. Med detta arrangemang finns inget ljus vid den resonanta våglängden kvar i fibern 11 nedströms (och således inte heller i den optiska signalen). Den spektralt selektiva optiska kopplaren 20 fungerar som en blockering för den önskade våglängden.
Det inses att ett flertal optiska kopplare 20, d v s sådana par av resonatorer som visas i figur 2, kan lO 15 20 25 30 35 517 935 | | o v .o 13 kaskaderas, med syfte att åstadkomma koppling för olika våglängder vid olika platser längs den optiska fibern ll.
Avstämbarhet för den spektralt selektiva optiska kopplaren 10, 20 enligt föreliggande uppfinning uppnås enkelt genom förändring av avståndet mellan de speglar som avgränsar resonatorn (varigenom den våglängd för vilken resonatorn är resonant förändras) och/eller genom snedställning av den externa resonatorn med avseende på avlänkas olika Det skall påpekas avlänkaren (såsom beskrivs ovan, våglängder i något olika riktningar). att, när avståndet mellan speglarna ändras, resonans för en bestämd våglängd erhålles periodiskt (i termer av resonatorlängd). Lämplig montering för speglarna, med syfte att åstadkomma nämnda avstämbarhet, kommer att åstadkommas av fackmannen.
Den spektrala upplösningen (selektiviteten) hos den optiska kopplaren enligt föreliggande uppfinning bestäms av den externa resonatorns finess. Finessen är, vilket är känt inom området, den spektrala bredden för den resonanta våglängden i resonatorn. Ju högre finessen är, desto smalare är det resonanta våglängdsintervallet. En hög finess, och således en hög spektral upplösning, erhålles genom låga förluster i den externa resonatorn.
Avlänkarens avlänkningsstyrka, vilken avlänkare utgörs av ett snedställt Bragg-gitter, enligt denna utföringsform är beroende av det infallande ljusets polarisation. Huvuddelen av de optiska fiber som används för kommunikation är inte polarisationsbevarande, varför åtgärder måste vidtagas för hantering av godtycklig polarisation. Enligt denna utföringsform, och i enighet med föreliggande uppfinning, uppnås detta genom utnyttjande av två snedställda Bragg-gitter. Det ena av de två snedställda Bragg-gittren är vridet 90 grader i förhållande till det andra. polarisationsriktning av det ena gittret och avlänkas den På detta sätt avlänkas en andra polarisationsriktningen av det andra gittret. Det skall påpekas att nämnda två snedställda Bragg-gitter kan 10 15 20 25 30 35 51 7 935 . 14 vara, är är företrädesvis, överlagrade i samma parti av den optiska fibern.
Figur 4 visar ett första föredraget arrangemang för koppling av ljus ut ur en optisk kopplare medelst två avlänkare. I detta arrangemang kopplas ljus ut från den optiska kopplaren i tvà lober 41, 42, där loberna har olika polarisation. Ett första snedställt Bragg-gitter (ej visat) är inskrivet i den optiska fiberns kärna 40.
Detta första Bragg-gitter är anordnat att avlänka en första polarisationskomponent in i en första extern resonator 410. Ett andra snedställt Bragg-gitter (ej visat) är inskrivet i samma parti av fiberkärnan. Detta andra Bragg-gitter är anordnat att avlänka en andra polarisationskomponent in i en andra extern resonator 420. Det andra Bragg-gittret är vridet 90 grader i förhållande till det första Bragg-gittret, såsom visas i figuren, varvid det sålunda avlänkar ljus i en riktning som är vinkelrät mot det ljus som avlänkas av nämnda första Bragg-gitter. Både den första externa resonatorn 410 och den andra externa resonatorn 420 är vardera avgränsade av en högreflekterande spegel 44 och en spegel 45 med viss genomsläpplighet, i enlighet med den tidigare beskrivningen. Även om de tvà Bragg-gittren, enligt denna utföringsform, är inskrivna i samma parti av fibern, är det naturligtvis möjligt att ha de tvà Bragg-gittren i skilda partier av fibern.
Figur 5 visar ett andra föredraget arrangemang för koppling av ljus ut fràn en optisk kopplare med tvà avlänkare. I det andra arrangemanget är fiberns hela periferi täckt av en reflektor 50 (i illustrativt syfte är tjockleken överdriven). Vid en reflektionspunkt för vardera av de tvà resonanta moderna (en med vardera polarisation) finns spridningscentra 51, 52. Ljus sprids av dessa spridningscentra, och reflekteras sålunda slumpmässigt inuti den perifera reflektorn 50. I reflektorn 50 finns en apertur 55, genom vilken ljus u aucuon lO 15 20 25 30 35 15 kommer ut från fibern. Eftersom ljus med bägge polarisationsriktningarna har blandats genom de slumpmässiga reflektionerna innanför nämnda reflektor, är utsignalen genom denna apertur opolariserad (d v s en blandning av bägge polarisationsriktningarna).
I allmänhet är det tänkbart, och föredraget, att den ljusledande strukturen enligt föreliggande uppfinning är försedd med ett stödjande Bragg-gitter som är överlagrat på avlänkaren, vilket är tillämpbart på samtliga utföringsformer av uppfinningen. Moduleringsdjupet för nämnda stödjande Bragg-gitter är tillräckligt stort för att tillhandahålla resonans för en bestämd våglängd inom ett motsvarande parti av den ljusledande strukturen. Det skall påpekas att denna resonans är skild från den resonans som àstadkommes av de externa resonatorerna, och att det stödjande Bragg-gittret är ett plant (d v s icke snedställt) gitter. Ett plant gitter är en förutsättning för erhållande av denna resonans. Avlänkaren enligt föreliggande uppfinning placeras lämpligen inom den resonans som åstadkommes av det stödjande Bragg-gittret, varigenom kopplingen till den externa resonatorn ökas dramatiskt. Det är föredraget att det stödjande Bragg- gittret är ett chirpat Bragg-gitter, varigenom det åstadkommer resonans för olika våglängder vid olika partier av den ljusledande sturkturen.
Uppfinningen har beskrivits med stöd av några föredragna utföringsformer, såsom de visas på ritningarna. Icke desto mindre inses det av fackmannen att ett flertal modifieringar och förändringar av de beskrivna utföringsformerna, samt ytterligare utföringsformer, är tänkbara inom ramen för uppfinningen.
Uppfinningens omfång definieras i de bifogade patentkraven.

Claims (17)

1. 0 15 20 25 30 35 oo S1 1 935 16 PATENTKRAV 1. Spektralt selektiv optisk kopplare (lO,20), innefattande en optisk vàgledare (ll) med en ljusledande struktur, som är anordnad att leda ljus längs en bestämd väg, kännetecknad av att den även innefattar en extern resonator (l3,2l,22) som är avgränsad av (l4,l5;2ll,2l2;22l,222), (14,211,221) är placerade pà motsatta sidor och en första och en andra spegel varvid nämnda första spegel och nämnda andra (l5,2l2,222) utanför nämnda ljusledande struktur, spegel och nämnda externa resonator (l3,2l,22) är resonant för en bestämd våglängd, och en avlänkare (l2,2l0,220), som är anordnad i nämnda optiska vàgledare (ll), vilken avlänkare är anpassad att delvis avlänka ljus som utbreder sig i nämnda ljusledande struktur in till nämnda externa resonator (l3,2l,22).
2. Optisk kopplare enligt patentkrav 1, varvid avlänkaren innefattar en periodisk (2l0,220) vàgledarens ljusledande struktur. brytningsindexmodulering som är inskriven i
3. Optisk kopplare enligt patentkrav l, varvid avlänkaren innefattar en ytojämnhet i den ljusledande strukturen.
4. Optisk kopplare enligt patentkrav 2, varvid avlänkaren innefattar ett snedställt optiskt Bragg- gitter.
5. Optisk kopplare enligt patentkrav 2, varvid avlänkaren innefattar ett transversellt asymmetriskt optiskt Bragg-gitter. 10 15 20 25 30 35 517 935 17
6. Optisk kopplare enligt något av föregående patentkrav, varvid någon av den första spegeln och den andra spegeln är en dielektrisk multiskiktsspegel.
7. Optisk kopplare enligt något av föregående patentkrav, varvid utbredningsriktningen för ljus i den externa resonatorn är väsentligen vinkelrät mot utbredningsriktningen för ljus i den optiska vàgledarens ljusledande struktur.
8. Optisk kopplare enligt patentkrav l, dessutom innefattande en andra extern resonator och en tillhörande avlänkare för nämnda andra externa resonator, varigenom den optiska kopplaren har två avlänkare, vilka avlänkar olika polarisationsriktningar av ljus.
9. Optisk kopplare enligt patentkrav 8, varvid avlänkarna är anordnade i ett gemensamt parti av vàgledaren, vilka avlänkare sålunda är överlagrade i nämnda vågledare.
10. Optisk kopplare enligt patentkrav 9, varvid bägge externa resonatorer är avgränsade av en cylindrisk (50), parti utgör de speglar som avgränsar den första reflektor av vilken ett första parti och ett andra resonatorn, och ett tredje och ett fjärde parti utgör de speglar som avgränsar den andra resonatorn.
11. ll. Optisk kopplare enligt patentkrav 10, varvid den (50) ett bestämt utmatningsområde (55), (5l,52) resonatorn, vilka spridningscentra är anpassade att cylindriska reflektorn är högreflekterande förutom i och spridningscentra är anordnade i den första och den andra sprida ljus fràn de resonanta moderna in i en gemensam spridningsmod, som innesluts av nämnda cylindriska reflektor (50), varvid ljus av bägge polarisationerna blandas i spridningsmoden och därpå matas ut genom nämnda lO 15 ”zo 25 30 ä e o .non-o o nu n utmatningsområde (55) ho (50) i form av opolariser ligt något av patentkraven 1 till
12. Optisk kopplare en reducerad 7. varvid en av nämnda s reflektionsförmäga, varigenom extern koppling av ljus till eller frän resonatorn underlä t av patentkraven 1 till edd med en a jämfört me e enligt någo
13. Optisk kopplar larna är förs 7, varvid en av speg d reflektionsförmäga för nämnda till eller från pertur med kraftigt reducera d nämnda Spegels reflektio nsförmäga utan apertur, varigenom extern koppling av ljus resonatorn underlättas.
14. Optisk kopplare enligt dessutom innefat strukturen, tande ett optis vilket Bragg-gitter patentkrav, jusledande med lokal resonans ino en bestämd våglängd, glängd lokalt Qitter i den l Skapar ett parti ljusledande struktur för rkan för nämn m nämnda varigenom k0PPlingssty da bestämda vä ökas. varvid Bragg- r lokal av 14, som skapa vid olika partier
15. Optisk.kopplare enligt patentkr gittret är ett chirpat för olika väg Bragg-gitter, längdskomponenter g~gitter. resonans av nämnda chirpade Brag t av föregående r vilken resona lt selektiva e enligt nägo glängden fö varigenom Ûptisk kopplar torn är varvid vä
16. Patentkrav, reSOnant är avstämbar, är avstämbar. den spektra Optiska kopplaren Optisk koppl täende varvid åtminston
17. Datentkrav, v de speglar som rbart monterad, torn är juste den xterna resona första och avgrënsar den e t mellan den Valfigenorn antingen avstände 10 15 20 25 30 35 - | n | .n optiska fiber. 19. Spektralt selektiv optisk kopplare (l0,20), innefattande en optisk vàgledare (ll) med en ljusledande struktur som är anordnad att leda ljus längs en bestämd väg, kännetecknad av att den även innefattar en första extern resonator (21) som är avgränsad av en första och en andra spegel (21l,2l2), vilka speglar är är resonant för en bestämd våglängd, en första avlänkare (210) anordnad i nämnda optiska vágledare (ll), vilken första avlänkare är anpassad för en andra extern resonator (22) en tredje och en fjärde spegel och en andra avlänkare (220) anordnad i nämnda optiska vàgledare (ll), vilken andra avlänkare är anpassad för högreflekterande, och nämnda första eller nämnda andra spegel är delvis gen msläpplig, varigenom utmatning av o nämnda resonanta våglängd åstadkommes.
SE0002664A 2000-07-14 2000-07-14 Spektralt selektiv optisk kopplare SE517935C2 (sv)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/617,090 US6501879B1 (en) 2000-07-14 2000-07-14 Optical coupler with a new geometry
SE0002664A SE517935C2 (sv) 2000-07-14 2000-07-14 Spektralt selektiv optisk kopplare
AU2001271201A AU2001271201A1 (en) 2000-07-14 2001-07-13 Optical coupler with a new geometry
JP2002512728A JP4896348B2 (ja) 2000-07-14 2001-07-13 新規な幾何形状を有する光カプラ
PCT/SE2001/001619 WO2002006878A1 (en) 2000-07-14 2001-07-13 Optical coupler with a new geometry
CA002415404A CA2415404A1 (en) 2000-07-14 2001-07-13 Optical coupler with a new geometry
EP01950176A EP1311886A1 (en) 2000-07-14 2001-07-13 Optical coupler with a new geometry

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/617,090 US6501879B1 (en) 2000-07-14 2000-07-14 Optical coupler with a new geometry
SE0002664A SE517935C2 (sv) 2000-07-14 2000-07-14 Spektralt selektiv optisk kopplare

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0002664D0 SE0002664D0 (sv) 2000-07-14
SE0002664L SE0002664L (sv) 2002-01-15
SE517935C2 true SE517935C2 (sv) 2002-08-06

Family

ID=26655183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0002664A SE517935C2 (sv) 2000-07-14 2000-07-14 Spektralt selektiv optisk kopplare

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6501879B1 (sv)
AU (1) AU2001271201A1 (sv)
SE (1) SE517935C2 (sv)
WO (1) WO2002006878A1 (sv)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7139485B2 (en) * 2000-12-28 2006-11-21 Proximion Fiber Systems Ab Channel balancing of a wavelength division multiplexed optical signal
SE519224C2 (sv) * 2000-12-29 2003-02-04 Proximion Fiber Optics Ab Optiskt arrangemang
US7283707B1 (en) * 2001-07-25 2007-10-16 Oewaves, Inc. Evanescently coupling light between waveguides and whispering-gallery mode optical resonators
SE0202160D0 (sv) * 2002-07-10 2002-07-10 Proximion Fiber Optics Ab Wavelength selective switch
SE526498C2 (sv) * 2003-12-01 2005-09-27 Cernolux Ab Anordning för optisk koppling samt array, förfarande och användning
ATE527565T1 (de) * 2004-12-30 2011-10-15 Proximion Fiber Systems Ab Optischer koppler mit faser-bragg-gitter und fabry-perot-kavität entsprechende methode der nutzung
EP1772757B1 (en) * 2005-10-05 2009-11-18 Proximion Fiber Systems AB Spectrally selective coupler for reconfigurable optical add/drop multiplexer

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1108902A (en) 1978-06-15 1981-09-15 R. Ian Macdonald Wavelength selective optical coupler
US4720160A (en) * 1981-12-16 1988-01-19 Polaroid Corporation Optical resonant cavity filters
DE3586052D1 (de) 1984-08-13 1992-06-17 United Technologies Corp Verfahren zum einlagern optischer gitter in faseroptik.
US5016967A (en) 1989-12-26 1991-05-21 United Technologies Corporation Multi-core optical waveguide Bragg grating light redirecting arrangement
US5042897A (en) 1989-12-26 1991-08-27 United Technologies Corporation Optical waveguide embedded light redirecting Bragg grating arrangement
US5061032A (en) 1989-12-26 1991-10-29 United Technologies Corporation Optical waveguide embedded light redirecting and focusing bragg grating arrangement
FR2674639A1 (fr) 1991-03-29 1992-10-02 Gaz De France Fibre optique a reseau de bragg et ses applications.
US6009115A (en) * 1995-05-25 1999-12-28 Northwestern University Semiconductor micro-resonator device
US5832156A (en) 1996-10-31 1998-11-03 Lucent Technologies Inc. Article comprising an optical waveguide tap
AU5113898A (en) * 1996-12-02 1998-06-29 Xiaoli Fu Grating-in-etalon polarization insensitive wavelength division multiplexing devices
CA2348271C (en) * 1998-11-13 2006-01-31 California Institute Of Technology Resonator fiber bidirectional coupler

Also Published As

Publication number Publication date
SE0002664D0 (sv) 2000-07-14
WO2002006878A1 (en) 2002-01-24
SE0002664L (sv) 2002-01-15
AU2001271201A1 (en) 2002-01-30
US6501879B1 (en) 2002-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3814498A (en) Integrated optical circuit devices employing optical gratings
KR101443728B1 (ko) 하이브리드 도파-모드 공진 필터 및 분포 브래그 반사를 채용하는 방법
Yu et al. High-performance microwave transversal filter using fiber Bragg grating arrays
US5778119A (en) In-line grating device for forward coupling light
US8363995B2 (en) Sub-micron planar lightwave devices formed on an SOI optical platform
JP3119540B2 (ja) 光タップ
US7260292B2 (en) Optical coupler
Chen et al. Subwavelength grating waveguide devices for telecommunications applications
SE517935C2 (sv) Spektralt selektiv optisk kopplare
KR100490754B1 (ko) 파장 의존성을 조절할 수 있는 가변 감쇠기
US6463194B1 (en) Narrow transmission bandpass filters utilizing bragg grating assisted mode conversion
Tsarev A new type of small size acousto-optic tunable filter with super narrow optical linewidth
EP1129375A1 (en) Optical waveguide structure
Offrein et al. Wavelength tunable 1-from-16 and flat passband 1-from-8 add-drop filters
JP4896348B2 (ja) 新規な幾何形状を有する光カプラ
US7295732B2 (en) Wavelength selective device
US11675134B1 (en) Optical bandpass filter based on reflective devices
EP2071389A1 (en) Acoustooptical filter
KR100346777B1 (ko) 위상-고리형광도파로를이용한광공진기필터구조
KR100755342B1 (ko) 파장 분할 멀티플렉싱 소자
Schlaak et al. Integrated optical couplers with circular waveguides
KR100908246B1 (ko) 사각형 광 공진기를 이용한 광 파장 분기 장치
AU744630B2 (en) Narrow transmission bandpass filters utilising bragg grating assisted mode conversion
SU1578676A1 (ru) Оптический волноводный фильтр
Goncharov et al. Integrated-optical analogue of Michelson echelon: Properties and applications

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed