WO2008012200A2 - Optical filter unit with compensation - Google Patents

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WO2008012200A2
WO2008012200A2 PCT/EP2007/057049 EP2007057049W WO2008012200A2 WO 2008012200 A2 WO2008012200 A2 WO 2008012200A2 EP 2007057049 W EP2007057049 W EP 2007057049W WO 2008012200 A2 WO2008012200 A2 WO 2008012200A2
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wave
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Ingo Smaglinski
Martin Popp
Thomas Paatzsch
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Cube Optics Ag
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    • G02B6/29389—Bandpass filtering, e.g. 1x1 device rejecting or passing certain wavelengths

Definitions

  • the present invention relates to an optical filter unit having an input and an output and a wave-modifying element arranged between input and output.
  • a wave-modifying element is understood to mean any element which, when placed in the beam path, influences one, several or even all wavelength channels of the optical channel. Influencing is understood as meaning, for example, reflection, absorption, amplification, attenuation, interruption or polarization.
  • a light beam is thus coupled to the input of the optical filter unit and, after passing the wave modifying element, i. was transmitted from this or reflected, output at the output.
  • Optical fibers are generally thin fibers of highly transparent optical materials that guide light in their longitudinal direction by multiple total reflection.
  • the light generally entering via a smooth entrance surface follows all the bends of the fiber and emerges at the end from a general, also smooth end surface.
  • the electrical signals to be transmitted after suitable modulation by an electro-optical converter into light signals - usually in the infrared range - converted, coupled into the optical waveguide, transmitted by the optical waveguide and at the end by an opto-electrical converter back into electrical signals.
  • the message signals are modulated. Different carrier frequencies are used in each case for the different message signals, wherein the individual discrete frequency components of the entire transmitted signal are often also referred to as channels. After the transmission of the individual message signals or wavelength channels via the light guide, the individual signals must be separated and demodulated.
  • Narrowband mirrors which allow certain frequencies of the light to pass through almost unhindered while other frequencies are reflected, are suitable for this separation.
  • These devices use, for example, the aforementioned optical filter unit.
  • the bandpass filters generally have a plurality of interference layers arranged one behind the other.
  • the spectral properties of interference layers are dependent on the angle, since the running length of the light between the reflective layers of the respective interference layer increases with a smaller angle of incidence. Therefore, the center wavelength of the bandpass shifts with increasing angle of incidence to shorter wavelengths.
  • Bandpass filters are therefore usually made especially for use with certain directions of incidence.
  • an angle of incidence of 90 ° vertical impingement of the light beam on the filter plane
  • the signal reflected at the bandpass filter should be further processed elsewhere.
  • unwanted changes of at least one property of the transmitted or reflected light channel usually occur.
  • unwanted changes are a spectral spread of the reflected and transmitted wave, a lateral offset of the transmitted wave and different transmission and reflection behavior as a function of the polarization.
  • an object of the present invention to provide an optical filter unit in which at least one property of the wave-modifying element is less affected when passing through the filter unit.
  • this object is achieved by an optical filter unit mentioned in the introduction, in which a compensating element is provided in the optical direction between the wave-modifying element and output, which at least partially compensates at least one wave-modifying property of the wave-modifying element.
  • the wave modifying element can either transmit or reflect the wavelength channel under consideration.
  • the compensation element is then either arranged so that the reflected light beam strikes the compensation element or that the transmitted light beam strikes the compensation element.
  • the compensation element itself can show the compensation either in the light beam transmitted through the compensation element or in the light beam reflected by the compensation element.
  • a light beam entering the input of the optical filter strikes the wave-modifying element at an angle of incidence ⁇ 90 °, and the compensation element at least partially compensates for a modification made by the wave-modifying element, the extent of which depends on the angle of incidence.
  • the wave-modifying element is a band-pass filter.
  • the bandpass filter serves to filter one (or more) wavelength channels out of the light signal so that only this selected wavelength channel can transmit through the bandpass filter while all other wavelength channels are reflected.
  • Such a bandpass filter transmits a whole wavelength range, while all other wavelength ranges are reflected.
  • the transfer function of such a bandpass filter corresponds in the ideal case of a rectangular function.
  • the bandpass filter often has a thin filter film with interference layers, at the interfaces there is a multiple reflection of the light beam occurring.
  • By the "Oblique" angle of incidence expands the light beam emerging from the filter foil, since every additional reflection at an interface results in an additional lateral offset of the order of magnitude J-sin ⁇ , where d is the distance between adjacent reflective layers and ⁇ is the angle of incidence spread light beam, in which the size of the total lateral offset is determined by the number of reflections within the interference layers Since each light beam has a certain lateral extent, interference occurs within the interference layer if the light reflected at the interference layer is incident on the incoming light The interference phenomena are the more reflections that have taken place, since an interference layer works ideally like a Fabry-Perot resonator, this means that a transmission maximum is formed when the resonance condition is fulfilled This maximum is the more pronounced the more reflections have taken place.
  • the output beam leaving the bandpass filter exhibits a spectral spread, with the portions of light output most laterally offset showing the
  • a band-pass filter is preferably also selected as the compensation element. It is provided in a particularly preferred embodiment that the solder on the filter plane of the bandpass filter of the wave-modifying element with the solder on the filter plane of the bandpass filter of the compensation element an angle> 0 °.
  • the wave-modifying element and the compensation element are arranged such that a light beam entering the input of the optical filter strikes the wave-modifying element at an angle of incidence ⁇ and the beam transmitted through the wave-modifying element strikes the compensation element at an incident angle ⁇ , wherein the angles of incidence ⁇ and ß are formed opposite, so that when hitting a wavefront on the wave-modifying element, one side of the wavefront first reaches the filter plane and first reaches the filter plane when hitting a wavefront on the compensation element the other side of the wavefront.
  • the opposite embodiment of the angles of incidence ensures that at least part of the spectral Spread during the transmission through the compensation element is reversed.
  • Both ⁇ and ⁇ are approximately the same size. They are, however, executed opposite.
  • the two angles of incidence ⁇ and ⁇ are substantially the same, so that complete compensation of the spectral spread occurs.
  • the band-pass filter of the wave-modifying element and the band-pass filter of the compensation element have essentially the same transmission function.
  • this also has the advantage that the transfer function is optimized and more closely approximates the ideal rectangular function.
  • the compensation element is an element for at least partially compensating the spectral spread of a light beam in the transmission through the wave-modifying element.
  • the wave-modifying element shifts a light beam laterally in the transmission and the compensation element at least partially reverses this lateral displacement.
  • the wave-modifying element may for example be a beam splitter.
  • the beam splitter part of the light signal of all wavelength channels is transmitted, while another part of the signals of the same wavelengths is reflected. In other words, it does not lead to a separation of the individual wavelength channels, but only to a signal division, wherein the signal information is contained in both the reflected and in the transmitted beam.
  • the beam splitter generally consists of a transparent to the wavelengths used plate with a refractive index which is different from the refractive index of air or vacuum, it comes due to the refraction of light at the interfaces of the optically thinner to the optically denser, as well as the optically denser in the optically thinner medium altogether to a lateral displacement of the output beam with respect to the input beam.
  • the input surface and the output surface of the beam splitter are substantially parallel to each other, the light beam incident on the beam splitter and the light beam transmitted by the beam splitter will also be parallel to each other, the input beam being slightly offset from the output beam.
  • a compensation element can then be used for example a disc made of a material having a refractive index of> 1.
  • the compensation element is preferably arranged such that the angle of incidence on the compensation element is opposite to the angle of incidence on the beam splitter. This has the consequence that even when passing through the compensation element, there is a lateral displacement, which is due to the opposite angle of incidence, however, in the opposite direction, so that the lateral displacement is at least partially compensated.
  • the compensation element is an element for at least partially compensating the lateral offset of a light beam during the transmission through the wave-modifying element.
  • the wave-modifying element is a mirror or a beam splitter, to which a light beam entering the input of the optical filter strikes at an angle of incidence ⁇ ⁇ 90 °, so that the light beam reflected by the mirror or beam splitter the compensation element hits.
  • Light signals are generally unpolarized, ie they consist of components of different polarization. For the sake of simplicity, only the linear polarization will be discussed below. That is, there are signal components whose electric field is perpendicular to the plane of incidence, the so-called ⁇ -case, and there are signal components in which the electric field is parallel to the plane of incidence, the so-called ⁇ -case.
  • the reflectivity depends not only on the angle of incidence, but also on the polarization. In the transition from the optically thinner into the optically denser medium, the reflectivity for the portions of the light signal whose electric field is perpendicular to the plane of incidence is generally slightly larger than for those portions of the light signal whose electric field is parallel to the plane of incidence.
  • a beam splitter is preferably used as the compensation element and the transmitted light beam is output at the output.
  • the light reflected from the wave-modifying element hits the compensation element at the same angle of incidence ⁇ (i.e., not opposite).
  • the same effect occurs when hitting the compensation element as when hitting the wave-modifying element.
  • the ⁇ -portion is reflected more strongly than the ⁇ -portion, which, however, has the consequence that more of the ⁇ -portion is transmitted than the ⁇ -portion, so that the effect caused by the wave-modifying element in the transmitted light beam at least partially is reduced.
  • the compensation element is an element for at least partially compensating the different reflection of a light beam on the wave-modifying element as a function of the polarization of the light beam.
  • FIG. 1 shows an illustrative representation of the beam path on a band-pass filter without compensation element according to the invention
  • FIG. 2 shows an illustrative representation of the beam path on a band-pass filter with compensation element according to the invention
  • FIG. 3 shows schematic representations of the beam path without wave-modifying element, with two wave-modifying elements and with compensation element
  • FIG. 4 and FIG. 5 two exemplary beam paths on a band-pass filter without compensating element
  • FIG. 6 shows a schematic beam path on a bandpass filter with compensation element
  • Figure 7 is a schematic representation of a multiplexer / demultiplexer with compensation elements according to the invention.
  • FIG. 1 shows the schematic beam path through a wave-modifying element, namely a bandpass filter 1.
  • the bandpass filter 1 consists of a filter layer 2 and a transparent substrate 3. A with an angle of incidence ⁇ 90 ° to the bandpass filter 1 striking light beam 4 is partially reflected by this and partially transmitted.
  • the filter layer 2 is designed in such a way that not only a certain frequency can pass through the filter, but light beams with wavelengths in a certain wavelength band, while light beams with wavelengths outside this wavelength band are reflected.
  • the passage through a bandpass filter results in a spectral spread.
  • a small portion of the complete signal is transmitted directly from the filter layer 2, once refracted towards the optical axis during the transition into the carrier substance 3 and refracted away from the optical axis when emerging from the carrier substance 3.
  • This beam path is shown by dashed lines in FIG.
  • the majority of the light signal is reflected on the filter film and overlaps with the incoming light signal. Due to the non-perpendicular incidence of the input beam 4 on the filter film 2, the multiple reflection within the filter film 2 leads to a lateral offset, so that it is reflected both in the reflected beam, as Also in the transmitted beam to a spectral spread of the beam comes.
  • the dashed line shows a beam 5, which is only slightly reflected within the filter foil, which passes through the filter, while the dotted line 6 shows by way of example an output beam which has been very often reflected in the filter layer 2.
  • the output beam 5 which is representative of rays reflected only a few times in the filter, the two maxima are fused to a maximum. Only with increasing number of
  • Reflections are resolved the two maxima, as by the laterally offset light beam 6 is represented. If one acquires all the output beams 5 and 6, then the sum of the transfer function shown as a solid line results, which is essentially a rectangular function. Since the ideal case of resonance in band-pass filters is not desired, in this way it is possible to obtain almost a rectangular function by superimposing a very wide variety of transfer functions in the sum.
  • the reflection takes place in an analogous manner, so that there is also a spectral spread, wherein the light beam 7 was reflected only a few times within the filter film, while the light beam 8 was reflected very often within the filter film.
  • the corresponding transfer functions are shown in FIG. 1 in the inset at the bottom right.
  • FIG 2 the same arrangement as shown in Figure 1, but here in addition a compensation element 9 is shown.
  • This compensation element 9 is also a bandpass filter.
  • the compensation element 9 is arranged such that the angle of incidence ⁇ on the filter plane of the compensation element 9 corresponds to the angle of incidence ⁇ on the filter plane of the wave-modifying element, but is opposite.
  • the output beam 10 of the compensation element 9 has no more spectral spread and has a nearly ideal, rectangular transfer function.
  • FIG. 3 shows on the left the transmission between two glass fibers 11 and 12.
  • the light beam emerging from the glass fiber 11 is parallelized with a corresponding imaging optics 13. He then encounters a corresponding sierab Struktur 14, which images the parallel light beam in the core of the glass fiber 12.
  • imaging optics 13 and 14 must be adjusted exactly to each other.
  • Such wave-modifying elements may, for example, be beam splitters which transmit part of the incoming light beam and reflect another part.
  • a compensation element 9 as shown in Figure 3 right.
  • a wave modifying element 1 e.g. a beam splitter
  • the downstream compensation element 9 is also a beam splitter here. In principle, it may be the second beam splitter shown in the middle in FIG. 3, but this is now tilted relative to the first beam splitter, so that the angle of incidence now runs opposite. On the basis of the beam path, it can easily be made clear that due to the first wave-modifying element 1, a lateral displacement of the beam is reversed again.
  • FIGS. 4 and 5 once again show, with reference to a bandpass filter, that this lateral displacement also plays a major role in the case of the bandpass filters.
  • the focusing optics 14, which injects the light beam emanating from the wave-modifying element 1 into the glass fiber 12, is shifted to the right, so that only the outgoing light beam 6 is coupled into the glass fiber.
  • this light beam 6 a multiplicity of reflections with the corresponding interference effects has taken place in the filter foil of the bandpass filter 1, so that the two maxima which are produced by the two cavities used in the filter foil 2 of the bandpass filter 1 are clearly pronounced.
  • the focusing optics 14 is arranged further to the left, so that substantially only the outgoing light beam 5 is coupled into the glass fiber 12.
  • the light beam 5 has experienced only a small number of multiple reflections within the filter 1, so that the transfer function shows only a broad maximum.
  • both the light beams 5 and the light beams would have to 6 are coupled into the optical fiber 12, since the sum of the two transfer functions essentially show an ideal rectangular function.
  • the compensation element 9 shown in FIG. 6 is shown, which makes it possible for the light beams laterally offset due to their spectral spreading to be fed into the glass fiber 12 via a focusing element 14.
  • FIG. 7 shows an exemplary arrangement of a plurality of wave-modifying elements with compensation element.
  • the arrangement is a demultiplexer / multiplexer design.
  • the light signals emerging from the light guide 15, which may include a plurality of wavelength channels, are converted via the imaging optical system 16 into a parallel beam 17.
  • This parallel beam 17 strikes a first band pass filter 18 which passes a first wavelength channel and reflects all other wavelength channels.
  • the transmitted beam 19 strikes a compensation element 20, which is likewise designed as a bandpass filter.
  • the compensation element 20 is likewise designed as a bandpass filter.
  • the beam 24 reflected at the first bandpass filter 18 strikes the second bandpass filter 25, which transmits another wavelength channel and reflects all other wavelength channels.
  • the transmitted light beam 26 impinges on a compensating element designed as a bandpass filter 27, behind which a corresponding focusing optic is again arranged.
  • the arrangement shown divides the incoming signal into its individual wavelength components. Behind each bandpass filter, a corresponding compensation element is arranged.
  • the focusing optics 22 can be arranged with a fixed pitch. Of this grid must not be deviated even if it can be dispensed with a filter for performance reasons. This case is also shown in FIG. As a dashed line can be seen right above in Figure 7 a beam path in which was dispensed with a filter. Nevertheless, the corresponding focusing element is arranged at the same distance from the adjacent focusing element.
  • FIGS 8 to 10 are schematic representations of a technical realization of the embodiment shown in Figure 7 are shown.
  • Figure 8 is a perspective arrangement the filter shown, with only the overhead filter 18 are equipped with a compensation element 20.
  • a perforated plate 28 is provided.
  • the orifice plate 28 has an upper and a lower surface on which the filter elements are applied (e.g., glued).
  • the perforated plate has a plurality of through holes 29 and a connecting hole 30, which are intended to ensure an unobstructed beam path between the individual filter elements.
  • the light rays are symbolized by cylinders in the figure.
  • a support plate 31 is provided, which has on its underside a recess (not shown), which serves to receive the arranged on the perforated plate 28 filter.
  • the upper side has pockets with base surfaces inclined with respect to the upper side of the perforated plate.
  • the compensation elements are inserted in these pockets.
  • the bases are inclined so that when inserting the compensation elements, the angle of incidence of the light signals to the compensation elements without further adjustment is correct.
  • two compensation elements are always arranged side by side in a pocket.
  • a separate pocket could be provided for each compensation element, which would reduce the overall height of the carrier plate 31. In this case, however, adjacent compensation elements would have to be spaced further apart, resulting in a broadening of the structure.
  • all compensation elements could be placed in a pocket, but this would increase the height of the support plate 31.

Abstract

The present invention relates to an optical filter unit with an entrance and an exit and a wave-modulating element arranged between entrance and exit. In order to provide an optical filter unit in which at least one characteristic of the wave-modulating element is influenced less strongly during the passage through the filter unit, the invention proposes that a compensation element which compensates at least partially for at least one characteristic of the wave-modulating element is provided in the optical direction between the wave-modulating element and exit.

Description

Optische Filtereinheit mit Kompensierung Optical filter unit with compensation
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Filtereinheit mit einem Eingang und einem Ausgang und einem zwischen Eingang und Ausgang angeordneten wellenmodifizierenden Element. Unter einem wellenmodifizierenden Element wird jegliches Element verstanden, das, in den Strahlengang gestellt, einen, mehrere oder sogar sämtliche Wellenlängenkanäle des optischen Kanals beeinflußt. Unter Beeinflussen wird beispielsweise Reflektieren, Absorbieren, Verstärken, Abschwächen, Unterbrechen oder Polarisieren verstanden.The present invention relates to an optical filter unit having an input and an output and a wave-modifying element arranged between input and output. A wave-modifying element is understood to mean any element which, when placed in the beam path, influences one, several or even all wavelength channels of the optical channel. Influencing is understood as meaning, for example, reflection, absorption, amplification, attenuation, interruption or polarization.
Ein Lichtstrahl wird somit an den Eingang der optischen Filtereinheit angekoppelt und er wird, nachdem er das wellenmodifizierende Element passiert hat, d.h. von diesem transmittiert oder reflektiert wurde, am Ausgang ausgegeben.A light beam is thus coupled to the input of the optical filter unit and, after passing the wave modifying element, i. was transmitted from this or reflected, output at the output.
Insbesondere in der Tele- und Datenkommunikation ist es mittlerweile üblich, Informationen optisch, d.h. zum Beispiel über Lichtleiter, zu übertragen. Lichtleiter sind im Allgemeinen dünne Fasern aus hochtransparenten optischen Materialien, die Licht in ihrer Längsrichtung durch vielfache Totalreflexion leiten. Das im Allgemeinen über eine glatte Eingangsfläche eintretende Licht folgt allen Biegungen der Faser und tritt am Ende aus einer allgemeinen, ebenfalls glatten Endfläche wieder aus. Die elektrischen Signale, die übertragen werden sollen, werden nach geeigneter Modulation durch einen elektrooptischen Wandler in Lichtsignale - meist im Infrarot- bereich - umgewandelt, in den Lichtwellenleiter eingekoppelt, vom Lichtwellenleiter übertragen und am Ende durch einen opto-elektrischen Wandler in elektrische Signale zurückverwandelt. Um die Übertragungsrate der Lichtwellenleiter zu erhöhen, ist es häufig üblich, mehrere unterschiedliche Nachrichtensignale gleichzeitig über einen Lichtwellenleiter zu übertragen. Dazu werden die Nachrichtensignale moduliert. Für die unterschiedlichen Nachrichtensignale werden jeweils unterschiedliche Trägerfrequenzen verwendet, wobei die einzelnen diskreten Frequenzkomponenten des gesamten übertragenen Signals oftmals auch als Kanäle bezeichnet werden. Nach der Übertragung der einzelnen Nachrichtensignale bzw. Wellenlängenkanäle über den Lichtleiter müssen die einzelnen Signale getrennt und demoduliert werden.In particular, in telecommunications and data communication, it is now common to optically, i. for example, via optical fibers, to transmit. Optical fibers are generally thin fibers of highly transparent optical materials that guide light in their longitudinal direction by multiple total reflection. The light generally entering via a smooth entrance surface follows all the bends of the fiber and emerges at the end from a general, also smooth end surface. The electrical signals to be transmitted, after suitable modulation by an electro-optical converter into light signals - usually in the infrared range - converted, coupled into the optical waveguide, transmitted by the optical waveguide and at the end by an opto-electrical converter back into electrical signals. In order to increase the transmission rate of the optical waveguides, it is often common to transmit several different message signals simultaneously via an optical waveguide. For this purpose, the message signals are modulated. Different carrier frequencies are used in each case for the different message signals, wherein the individual discrete frequency components of the entire transmitted signal are often also referred to as channels. After the transmission of the individual message signals or wavelength channels via the light guide, the individual signals must be separated and demodulated.
In der Technik sind daher Vorrichtungen zum Addieren und Selektieren von wellenlängencodierten Signalen (Licht einer spezifischen Wellenlänge oder spezifischen Wellenlängen) als sogenannte Multiplexer- oder Demultiplexer-Anordnungen bekannt. Solche Vorrichtungen trennen einen entsprechenden Wellenlängenkanal bzw. eine entsprechende Information aus der Vielzahl von übertragenen Informationen ab. Für diese Abtrennung kommen beispielsweise Schmalbandspiegel (Bandpaßfilter) in Frage, die bestimmte Frequenzen des Lichts nahezu ungehindert passieren lassen, während andere Frequenzen reflektiert werden.Devices are therefore known in the art for adding and selecting wavelength-coded signals (light of a specific wavelength or specific wavelengths) as so-called multiplexer or demultiplexer arrangements. Such devices separate a corresponding wavelength channel or corresponding information from the Variety of transmitted information. Narrowband mirrors (bandpass filters) which allow certain frequencies of the light to pass through almost unhindered while other frequencies are reflected, are suitable for this separation.
Diese Vorrichtungen verwenden beispielsweise die eingangs erwähnte optische Filtereinheit.These devices use, for example, the aforementioned optical filter unit.
Die Bandpaßfilter weisen im allgemeinen mehrere hintereinander angeordnete Interferenzschichten auf. Die spektralen Eigenschaften von Interferenzschichten sind jedoch winkelabhängig, da sich bei kleinerem Einfallswinkel die Lauflänge des Lichtes zwischen den reflektierenden Schichten der jeweiligen Interferenzschicht vergrößert. Daher verschiebt sich die Zentralwellenlänge des Bandpasses mit zunehmenden Einfallswinkel zu kürzeren Wellenlängen.The bandpass filters generally have a plurality of interference layers arranged one behind the other. However, the spectral properties of interference layers are dependent on the angle, since the running length of the light between the reflective layers of the respective interference layer increases with a smaller angle of incidence. Therefore, the center wavelength of the bandpass shifts with increasing angle of incidence to shorter wavelengths.
Bandpaßfilter werden daher üblicherweise speziell für die Verwendung mit bestimmten Einfallsrichtungen hergestellt. Dabei ist ein Einfallswinkel von 90° (senkrechtes Auftreffen des Licht- Strahls auf der Filterebene) meist unerwünscht, zumal das an dem Bandpaßfilter reflektierte Signal an anderer Stelle weiterverarbeitet werden soll.Bandpass filters are therefore usually made especially for use with certain directions of incidence. In this case, an angle of incidence of 90 ° (vertical impingement of the light beam on the filter plane) is usually undesirable, especially since the signal reflected at the bandpass filter should be further processed elsewhere.
Insbesondere dann, wenn der Eingangsstrahl nicht senkrecht auf die Filterebene trifft, kommt es jedoch meist zu unerwünschten Veränderungen zumindest einer Eigenschaft des transmit- tierten oder reflektierten Lichtkanals. Beispiele für unerwünschte Veränderungen sind eine spektrale Aufspreizung der reflektierten und transmittierten Welle, ein lateraler Versatz der transmittierten Welle und unterschiedliches Transmissions- und Reflektionsverhalten in Abhängigkeit von der Polarisation.In particular, when the input beam does not impinge perpendicularly on the filter plane, however, unwanted changes of at least one property of the transmitted or reflected light channel usually occur. Examples of unwanted changes are a spectral spread of the reflected and transmitted wave, a lateral offset of the transmitted wave and different transmission and reflection behavior as a function of the polarization.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Filtereinheit zur Verfügung zu stellen, bei der zumindest eine Eigenschaft des wellenmodifizierenden Elementes beim Durchlaufen der Filtereinheit weniger stark beeinflußt wird.Starting from the described prior art, it is therefore an object of the present invention to provide an optical filter unit in which at least one property of the wave-modifying element is less affected when passing through the filter unit.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine eingangs genannte optische Filtereinheit gelöst, bei der in optischer Richtung zwischen wellenmodifizierendem Element und Ausgang ein Kompensationselement vorgesehen ist, welches zumindest eine wellenmodifizierende Eigenschaft des wellenmodifizierenden Elementes zumindest teilweise kompensiert.According to the invention, this object is achieved by an optical filter unit mentioned in the introduction, in which a compensating element is provided in the optical direction between the wave-modifying element and output, which at least partially compensates at least one wave-modifying property of the wave-modifying element.
Das wellenmodifizierende Element kann den betrachteten Wellenlängenkanal entweder trans- mittieren oder reflektieren. Das Kompensationselement ist dann entweder so angeordnet, daß der reflektierte Lichtstrahl auf das Kompensationselement trifft oder daß der transmittierte Lichtstrahl auf das Kompensationselement trifft. Das Kompensationselement selbst kann die Kompensierung je nach Anwendungsfall entweder bei dem durch das Kompensationselement transmittierten Lichtstrahl oder bei dem von dem Kompensationselement reflektierten Lichtstrahl zeigen.The wave modifying element can either transmit or reflect the wavelength channel under consideration. The compensation element is then either arranged so that the reflected light beam strikes the compensation element or that the transmitted light beam strikes the compensation element. Depending on the application, the compensation element itself can show the compensation either in the light beam transmitted through the compensation element or in the light beam reflected by the compensation element.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform trifft ein in den Eingang des optischen Filters eintretender Lichtstrahl mit einem Einfallswinkel < 90° auf das wellenmodifizierende Element, und das Kompensationselement kompensiert zumindest teilweise eine durch das wellenmodifi- zierende Element erfolgte Modifikation, deren Ausmaß von dem Einfallswinkel abhängt.In a particularly preferred embodiment, a light beam entering the input of the optical filter strikes the wave-modifying element at an angle of incidence <90 °, and the compensation element at least partially compensates for a modification made by the wave-modifying element, the extent of which depends on the angle of incidence.
Wie bereits eingangs erwähnt, ist es insbesondere bei Bandpaßfiltern üblich, den auftreffenden Lichtstrahl nicht senkrecht auf die Filterebene auftreffen zu lassen, sondern leicht verkippt. Dies hat übertragungstechnische Vorteile. Zudem ist es häufig notwendig, sowohl das transmittierte, als auch das reflektierte Signal weiterzu verarbeiten, was eine Verkippung der Filterebene notwendig macht, da nur dann das reflektierte Signal an entsprechender Stelle weiterverarbeitet werden kann.As already mentioned, it is customary in particular with band-pass filters not to allow the impinging light beam to impinge perpendicularly on the filter plane, but to tilt it slightly. This has transmission advantages. In addition, it is often necessary to further process both the transmitted and the reflected signal, which necessitates a tilting of the filter plane, since only then can the reflected signal be further processed at the appropriate location.
So kommt es beispielsweise beim Transmittieren eines Lichtstrahles durch ein optisch dichteres Objekt aufgrund der zweifachen Lichtbrechung an den Grenzen des Objektes zu einem Lateralversatz des Lichtstrahls. Bringt man daher zwischen Eingang und Ausgang eine Glasscheibe, so kann dies, abhängig von dem verwendeten Einfallswinkel, dazu führen, daß der Lichtstrahl nun nicht mehr am selben Punkt aus der Filtereinheit ausgegeben wird. Gegebenenfalls müssen daher in Abhängigkeit von der verwendeten Glasscheibe die entsprechenden Auskopp- lungsvorrichtungen neu justiert werden.Thus, for example, when a light beam is transmitted through an optically denser object due to the double refraction of light at the boundaries of the object, a lateral offset of the light beam occurs. Therefore, if a glass pane is brought in between the entrance and the exit, this may, depending on the angle of incidence used, cause the light beam to no longer be emitted from the filter unit at the same point. If necessary, therefore, the corresponding coupling devices must be readjusted depending on the glass pane used.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das wellenmodifizierende Element ein Bandpaßfilter. Der Bandpaßfilter dient dazu, aus dem Lichtsignal einen (oder mehrere) Wellenlängenkanal auszufiltern, so daß nur dieser ausgewählte Wellenlängenkanal durch den Band- paßfilter transmittieren kann, während alle anderen Wellenlängenkanäle reflektiert werden. Ein solcher Bandpaßfilter überträgt einen ganzen Wellenlängenbereich, während alle anderen Wellenlängenbereiche reflektiert werden. Die Übertragungsfunktion eines solchen Bandpaßfilters entspricht im idealen Falle einer Rechteckfunktion.In a particularly preferred embodiment, the wave-modifying element is a band-pass filter. The bandpass filter serves to filter one (or more) wavelength channels out of the light signal so that only this selected wavelength channel can transmit through the bandpass filter while all other wavelength channels are reflected. Such a bandpass filter transmits a whole wavelength range, while all other wavelength ranges are reflected. The transfer function of such a bandpass filter corresponds in the ideal case of a rectangular function.
Der Bandpaßfilter weist häufig eine dünne Filterfolie mit Interferenzschichten auf, an deren Grenzflächen es zu einer Mehrfachreflexion des auftretenden Lichtstrahls kommt. Durch den „schrägen" Einfallswinkel wird der aus der Filterfolie austretende Lichtstrahl aufgespreizt, da durch jede zusätzliche Reflexion an einer Grenzfläche ein zusätzlicher seitlicher Versatz der Größenordnung J - sinα auf, wobei d der Abstand zwischen benachbarten reflektierenden Schichten und α der Einfallswinkel ist. Die Folge ist ein aufgespreizter Lichtstrahl, bei dem die Größe des gesamten lateralen Versatz von der Anzahl der Reflektionen innerhalb der Interferenzschichten bestimmt wird. Da jeder Lichtstrahl eine gewisse laterale Ausdehnung hat, kommt es innerhalb der Interferenzschicht zu Interferenzerscheinungen, wenn das an der Interferenzschicht reflektierte Licht auf das einlaufende Licht trifft. Die Interferenzerscheinungen sind um so ausgeprägter um so mehr Reflexionen stattgefunden haben. Da eine Interferenzschicht im Idealfall wie ein Fabry-Perot-Resonator arbeitet, bedeutet dies, daß sich ein Übertragungsmaximum bei Erfüllung der Resonanzbedingung ausbildet. Dieses Maximum ist um so ausgeprägter, je mehr Reflektionen stattgefunden haben. Mit anderen Worten zeigt der Ausgangsstrahl, der das Bandpaßfilter verläßt eine spektrale Aufspreizung, wobei die Lichtanteile, die am weitesten lateral versetzt ausgegeben werden, die am deutlichsten ausgeprägten Interferenzerscheinungen zeigen. Die spektrale Aufspreizung fällt insbesondere bei der Verwendung von kleinen Strahldurchmessern und großen Einfallswinkeln ins Gewicht.The bandpass filter often has a thin filter film with interference layers, at the interfaces there is a multiple reflection of the light beam occurring. By the "Oblique" angle of incidence expands the light beam emerging from the filter foil, since every additional reflection at an interface results in an additional lateral offset of the order of magnitude J-sinα, where d is the distance between adjacent reflective layers and α is the angle of incidence spread light beam, in which the size of the total lateral offset is determined by the number of reflections within the interference layers Since each light beam has a certain lateral extent, interference occurs within the interference layer if the light reflected at the interference layer is incident on the incoming light The interference phenomena are the more reflections that have taken place, since an interference layer works ideally like a Fabry-Perot resonator, this means that a transmission maximum is formed when the resonance condition is fulfilled This maximum is the more pronounced the more reflections have taken place. In other words, the output beam leaving the bandpass filter exhibits a spectral spread, with the portions of light output most laterally offset showing the most pronounced interference phenomena. The spectral spread is particularly significant when using small beam diameters and large angles of incidence.
Häufig ist es kaum möglich, den gesamten aufgespreizten Ausgangsstrahl wieder auf einen Punkt, z.B. den Kern einer Glasfaser abzubilden, so daß die Übertragungsfunktion des Filter- Systems, bestehend aus dem Bandpaßfilter und der nachgeordneten Fokussiereinrichtung, deutlich von dem gewünschten Rechteckprofil abweicht.Often it is hardly possible to return the entire spread-out output beam to a point, e.g. to image the core of a glass fiber, so that the transfer function of the filter system, consisting of the bandpass filter and the downstream focusing device, deviates significantly from the desired rectangular profile.
In diesem Fall wird als Kompensationselement vorzugsweise ebenfalls ein Bandpaßfilter gewählt. Dabei ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß das Lot auf die Filterebene des Bandpaßfilters des wellenmodifizierenden Elements mit dem Lot auf die Filterebene des Bandpaßfilters des Kompensationselementes einen Winkel > 0° einschließt.In this case, a band-pass filter is preferably also selected as the compensation element. It is provided in a particularly preferred embodiment that the solder on the filter plane of the bandpass filter of the wave-modifying element with the solder on the filter plane of the bandpass filter of the compensation element an angle> 0 °.
Dabei sind nach Möglichkeit das wellenmodifizierende Element und das Kompensationselement derart angeordnet, daß ein in den Eingang des optischen Filters eintretender Lichtstrahl mit ei- nem Einfallswinkel α auf das wellenmodifizierende Element trifft und der durch das wellenmodifizierende Element transmittierte Strahl mit einem Einfallswinkel ß auf das Kompensationselement trifft, wobei die Einfallswinkel α und ß entgegengesetzt ausgebildet sind, so daß beim Auftreffen einer Wellenfront auf das wellenmodifizierende Element die eine Seite der Wellenfront zuerst die Filterebene erreicht und beim Auftreffen einer Wellenfront auf das Kompensations- element die andere Seite der Wellenfront zuerst die Filterebene erreicht. Durch die entgegengesetzte Ausführung der Einfallswinkel wird erreicht, daß zumindest ein Teil der spektralen Auf- spreizung bei der Transmission durch das Kompensationselement wieder rückgängig gemacht wird.If possible, the wave-modifying element and the compensation element are arranged such that a light beam entering the input of the optical filter strikes the wave-modifying element at an angle of incidence α and the beam transmitted through the wave-modifying element strikes the compensation element at an incident angle β , wherein the angles of incidence α and ß are formed opposite, so that when hitting a wavefront on the wave-modifying element, one side of the wavefront first reaches the filter plane and first reaches the filter plane when hitting a wavefront on the compensation element the other side of the wavefront. The opposite embodiment of the angles of incidence ensures that at least part of the spectral Spread during the transmission through the compensation element is reversed.
Die entgegengesetzte Ausführung wird in folgender schematischer Darstellung deutlich:The opposite embodiment is clear in the following schematic representation:
Figure imgf000007_0001
Figure imgf000007_0001
Sowohl α also auch ß sind in etwa gleich groß. Sie sind jedoch entgegengesetzt ausgeführt.Both α and β are approximately the same size. They are, however, executed opposite.
Im Idealfall sind die beiden Einfallswinkel α und ß im Wesentlichen gleich groß, so daß es zu einer vollständigen Kompensation der spektralen Aufspreizung kommt.Ideally, the two angles of incidence α and β are substantially the same, so that complete compensation of the spectral spread occurs.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform weisen der Bandpaßfilter des wellenmodifizierenden Elements und der Bandpaßfilter des Kompensationselementes im Wesentlichen die gleiche Transmissionfunktion auf. Dies hat neben der zumindest teilweisen Kompensation der spektralen Aufspreizung zudem den Vorteil, daß die Übertragungsfunktion optimiert wird und sich stärker der idealen Rechteckfunktion annähert.In a further, particularly preferred embodiment, the band-pass filter of the wave-modifying element and the band-pass filter of the compensation element have essentially the same transmission function. In addition to the at least partial compensation of the spectral spread, this also has the advantage that the transfer function is optimized and more closely approximates the ideal rectangular function.
Mit Vorteil ist daher das Kompensationselement ein Element zum zumindest teilweisen Kompensieren der spektralen Aufspreizung eines Lichtstrahls bei der Transmission durch das wellenmodifizierende Element.Advantageously, therefore, the compensation element is an element for at least partially compensating the spectral spread of a light beam in the transmission through the wave-modifying element.
In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, daß das wellenmodifizierende Element einen Lichtstrahl bei der Transmission lateral verschiebt und das Kompensationselement diese laterale Verschiebung zumindest teilweise rückgängig macht.In an alternative embodiment, it is provided that the wave-modifying element shifts a light beam laterally in the transmission and the compensation element at least partially reverses this lateral displacement.
Das wellenmodifizierende Element kann beispielsweise ein Strahlteiler sein. Bei dem Strahltei- ler wird ein Teil des Lichtsignals aller Wellenlängenkanäle transmittiert, während ein anderer Teil der Signale der gleichen Wellenlängen reflektiert wird. Mit anderen Worten kommt es hier nicht zu einer Trennung der einzelnen Wellenlängenkanäle, sondern lediglich zu einer Signalaufteilung, wobei die Signalinformation in sowohl dem reflektierten als auch in dem transmittier- ten Strahl enthalten ist. Da der Strahlteiler im Allgemeinen aus einer für die verwendeten Wellenlängen transparenten Platte mit einem Brechungsindex, der von dem Brechungsindex von Luft bzw. Vakuum verschieden ist, besteht, kommt es aufgrund der Lichtbrechung an den Grenzflächen vom optisch dünneren ins optisch dichtere, sowie vom optisch dichteren ins optische dünnere Medium ins- gesamt zu einer lateralen Verschiebung des Ausgangsstrahls gegenüber dem Eingangsstrahl. Wenn die Eingangsfläche und die Ausgangsfläche des Strahlteilers im Wesentlichen parallel zueinander sind, werden auch der auf den Strahlteiler auftreffende Lichtstrahl und der von dem Strahlteiler transmittierte Lichtstrahl parallel zueinander verlaufen, wobei der Eingangsstrahl gegenüber dem Ausgangsstrahl leicht versetzt ist. Als Kompensationselement kann dann beispielsweise eine Scheibe aus einem Material mit einem Brechungsindex von > 1 verwendet werden. Auch hier wird das Kompensationselement möglichst derart angeordnet, daß der Einfallswinkel auf das Kompensationselement entgegengesetzt zu dem Einfallswinkel auf den Strahlteiler ist. Dies hat zur Folge, daß auch beim Durchtritt durch das Kompensationselement es zu einer Lateralverschiebung kommt, die aufgrund des entgegengesetzten Einfallswinkel jedoch in die entgegengesetzte Richtung erfolgt, so daß die Lateralverschiebung zumindest teilweise kompensiert wird.The wave-modifying element may for example be a beam splitter. In the beam splitter part of the light signal of all wavelength channels is transmitted, while another part of the signals of the same wavelengths is reflected. In other words, it does not lead to a separation of the individual wavelength channels, but only to a signal division, wherein the signal information is contained in both the reflected and in the transmitted beam. Since the beam splitter generally consists of a transparent to the wavelengths used plate with a refractive index which is different from the refractive index of air or vacuum, it comes due to the refraction of light at the interfaces of the optically thinner to the optically denser, as well as the optically denser in the optically thinner medium altogether to a lateral displacement of the output beam with respect to the input beam. If the input surface and the output surface of the beam splitter are substantially parallel to each other, the light beam incident on the beam splitter and the light beam transmitted by the beam splitter will also be parallel to each other, the input beam being slightly offset from the output beam. As a compensation element can then be used for example a disc made of a material having a refractive index of> 1. Again, the compensation element is preferably arranged such that the angle of incidence on the compensation element is opposite to the angle of incidence on the beam splitter. This has the consequence that even when passing through the compensation element, there is a lateral displacement, which is due to the opposite angle of incidence, however, in the opposite direction, so that the lateral displacement is at least partially compensated.
Mit anderen Worten ist das Kompensationselement ein Element zum zumindest teilweisen Kompensieren des lateralen Versatzes eines Lichtstrahls bei der Transmission durch das wel- lenmodifizierende Element.In other words, the compensation element is an element for at least partially compensating the lateral offset of a light beam during the transmission through the wave-modifying element.
Im Übrigen sei bemerkt, daß es auch bei der Verwendung von Bandpaßfiltern als wellenmodifizierende Elemente zu einer lateralen Verschiebung kommen kann, die durch das erfindungsgemäße Kompensationselement kompensiert werden kann.Incidentally, it should be noted that even with the use of band-pass filters as wave-modifying elements, a lateral shift can occur, which can be compensated by the compensation element according to the invention.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, daß das wellenmodifizierende Element ein Spiegel oder ein Strahlteiler ist, auf den ein in den Eingang des optischen Filters eintretender Lichtstrahl mit einem Einfallswinkel α < 90° trifft, so daß der von dem Spiegel oder Strahlteiler reflektierte Lichtstrahl auf das Kompensationselement trifft.In a further alternative embodiment, it is provided that the wave-modifying element is a mirror or a beam splitter, to which a light beam entering the input of the optical filter strikes at an angle of incidence α <90 °, so that the light beam reflected by the mirror or beam splitter the compensation element hits.
Lichtsignale sind im Allgemeinen unpolarisiert, d.h. sie bestehen aus Komponenten unterschiedlichster Polarisation. Der Einfachheit halber soll im Folgenden nur auf die lineare Polarisation eingegangen werden. Das heißt, es gibt Signalkomponenten, deren elektrisches Feld senkrecht zur Einfallsebene steht, der sogenannte σ-Fall, und es gibt Signalkomponenten, bei denen das elektrische Feld parallel zu der Einfallsebene liegt, der sogenannte π-Fall. Die Reflektivität hängt nicht nur von dem Einfallswinkel, sondern auch von der Polarisation ab. Beim Übergang vom optisch dünneren in das optisch dichtere Medium ist im Allgemeinen die Reflektivität für die Anteile des Lichtsignals, deren elektrisches Feld senkrecht zur Einfallsebene liegt, etwas größer als für diejenigen Anteile des Lichtsignals, deren elektrisches Feld parallel zur Einfallsebene liegt. So gibt es beispielsweise Strahlteile, die 5,1 % des σ-Anteils des Lichtsignals reflektieren, während nur 4,5 % des π-Anteils des Lichtsignals reflektiert werden. Mit anderen Worten hat sich das Verhältnis zwischen in Einfallsebene polarisiertem Lichtanteil und senkrecht zur Einfallsebene polarisiertem Lichtanteil nach der Reflexion verändert.Light signals are generally unpolarized, ie they consist of components of different polarization. For the sake of simplicity, only the linear polarization will be discussed below. That is, there are signal components whose electric field is perpendicular to the plane of incidence, the so-called σ-case, and there are signal components in which the electric field is parallel to the plane of incidence, the so-called π-case. The reflectivity depends not only on the angle of incidence, but also on the polarization. In the transition from the optically thinner into the optically denser medium, the reflectivity for the portions of the light signal whose electric field is perpendicular to the plane of incidence is generally slightly larger than for those portions of the light signal whose electric field is parallel to the plane of incidence. For example, there are beam portions that reflect 5.1% of the σ-component of the light signal, while only 4.5% of the π-component of the light signal is reflected. In other words, the ratio between light level polarized in the plane of incidence and light level polarized perpendicular to the plane of incidence has changed after reflection.
Um diesen Effekt zu kompensieren wird vorzugsweise als Kompensationselement ein Strahlteiler verwendet und der transmittierte Lichtstrahl wird am Ausgang ausgegeben. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn das von dem wellenmodifizierenden Element reflektierte Licht mit demselben Einfallswinkel α (d.h. nicht entgegengesetzt) auf das Kompensationselement trifft. Prinzipiell kommt es bei dem Auftreffen auf das Kompensationselement zu dem gleichen Effekt wie bei Auftreffen auf das wellenmodifizierende Element. Auch hier wird der σ-Anteil stärker reflektiert als der π-Anteil, was jedoch zur Folge hat, daß von dem π-Anteil mehr transmittiert wird als vom σ-Anteil, so daß der durch das wellenmodifizierende Element verursachte Effekt beim transmittierten Lichtstrahl zumindest teilweise reduziert wird.In order to compensate for this effect, a beam splitter is preferably used as the compensation element and the transmitted light beam is output at the output. In this case, it is advantageous if the light reflected from the wave-modifying element hits the compensation element at the same angle of incidence α (i.e., not opposite). In principle, the same effect occurs when hitting the compensation element as when hitting the wave-modifying element. Again, the σ-portion is reflected more strongly than the π-portion, which, however, has the consequence that more of the π-portion is transmitted than the σ-portion, so that the effect caused by the wave-modifying element in the transmitted light beam at least partially is reduced.
In diesem Fall ist das Kompensationselement ein Element zum zumindest teilweisen Kompensieren der unterschiedlichen Reflexion eines Lichtstrahls an dem wellenmodifizierenden Element in Abhängigkeit von der Polarisation des Lichtstrahles.In this case, the compensation element is an element for at least partially compensating the different reflection of a light beam on the wave-modifying element as a function of the polarization of the light beam.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten werden deutlich anhand der folgen- den Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:Further features, advantages and possible applications will become apparent from the following description of a preferred embodiment and the associated figures. Show it:
Figur 1 eine anschauliche Darstellung des Strahlenverlaufs an einem Bandpaßfilter ohne erfindungsgemäßes Kompensationselement, Figur 2 eine anschauliche Darstellung des Strahlenverlaufs an einem Bandpaßfilter mit erfindungsgemäßem Kompensationselement,1 shows an illustrative representation of the beam path on a band-pass filter without compensation element according to the invention, FIG. 2 shows an illustrative representation of the beam path on a band-pass filter with compensation element according to the invention,
Figur 3 schematische Darstellungen des Strahlenverlaufs ohne wellenmodifizierendes Element, mit zwei wellenmodifizierenden Elementen und mit Kompensationselement, Figur 4 und Figur 5 zwei beispielhafte Strahlenverläufe an einem Bandpaßfilter ohne Kompen- sationselement, Figur 6 ein schematischer Strahlenverlauf an einem Bandpaßfilter mit Kompensationselement und3 shows schematic representations of the beam path without wave-modifying element, with two wave-modifying elements and with compensation element, FIG. 4 and FIG. 5 two exemplary beam paths on a band-pass filter without compensating element, FIG. FIG. 6 shows a schematic beam path on a bandpass filter with compensation element and
Figur 7 eine schematische Darstellung eines Multiplexers/Demultiplexers mit erfindungsgemäßen Kompensationselementen.Figure 7 is a schematic representation of a multiplexer / demultiplexer with compensation elements according to the invention.
In Figur 1 ist der schematische Strahlenverlauf durch ein wellenmodifizierendes Element, nämlich einen Bandpaßfilter 1 , gezeigt. Der Bandpaßfilter 1 besteht aus einer Filterschicht 2 sowie einem transparenten Substrat 3. Ein mit einem Einfallswinkel < 90° auf den Bandpaßfilter 1 treffender Lichtstrahl 4 wird von diesem teilweise reflektiert und teilweise transmittiert. Die Filter- schicht 2 ist derart ausgelegt, daß nicht nur eine bestimmte Frequenz den Filter passieren kann, sondern Lichtstrahlen mit Wellenlängen in einem bestimmten Wellenlängenband, während Lichtstrahlen mit Wellenlängen außerhalb dieses Wellenlängenbandes reflektiert werden.FIG. 1 shows the schematic beam path through a wave-modifying element, namely a bandpass filter 1. The bandpass filter 1 consists of a filter layer 2 and a transparent substrate 3. A with an angle of incidence <90 ° to the bandpass filter 1 striking light beam 4 is partially reflected by this and partially transmitted. The filter layer 2 is designed in such a way that not only a certain frequency can pass through the filter, but light beams with wavelengths in a certain wavelength band, while light beams with wavelengths outside this wavelength band are reflected.
Wie bereits oben ausgeführt, kommt es beim Durchtritt durch einen Bandpaßfilter zu einer spek- tralen Aufspreizung. Ein kleiner Anteil des vollständigen Signals wird von der Filterschicht 2 direkt transmittiert, beim Übergang in die Trägersubstanz 3 einmal zur optischen Achse hin gebrochen und beim Austritt aus der Trägersubstanz 3 von der optischen Achse weg gebrochen. Dieser Strahlenverlauf ist in Figur 1 gestrichelt dargestellt. Der überwiegende Anteil des Lichtsignals wird jedoch an der Filterfolie reflektiert und überlagert sich mit dem einlaufenden Lichtsignal. Es kommt zu Interferenzeffekten, die um so ausgeprägter sind, je häufiger eine Reflexion stattgefunden hat Aufgrund des nicht senkrechten Einfalls des Eingangsstrahls 4 auf die Filterfolie 2 führt die Mehrfachreflexion innerhalb der Filterfolie 2 zu einem seitlichen Versatz, so daß es sowohl beim reflektierten Strahl, als auch beim transmittierten Strahl zu einer spektralen Aufspreizung des Strahles kommt. Die gestrichelte Linie zeigt einen nur wenig innerhalb der FiI- terfolie reflektierten Strahl 5, der durch das Filter hindurchtritt, während die gepunktete Linie 6 beispielhaft einen Ausgangsstrahl zeigt, der sehr oft in der Filterschicht 2 reflektiert worden ist.As already stated above, the passage through a bandpass filter results in a spectral spread. A small portion of the complete signal is transmitted directly from the filter layer 2, once refracted towards the optical axis during the transition into the carrier substance 3 and refracted away from the optical axis when emerging from the carrier substance 3. This beam path is shown by dashed lines in FIG. However, the majority of the light signal is reflected on the filter film and overlaps with the incoming light signal. Due to the non-perpendicular incidence of the input beam 4 on the filter film 2, the multiple reflection within the filter film 2 leads to a lateral offset, so that it is reflected both in the reflected beam, as Also in the transmitted beam to a spectral spread of the beam comes. The dashed line shows a beam 5, which is only slightly reflected within the filter foil, which passes through the filter, while the dotted line 6 shows by way of example an output beam which has been very often reflected in the filter layer 2.
In Figur 1 rechts oben ist in einem Inset die Transmissionsfunktion des Filters gezeigt. Dabei zeigt die gestrichelte Linie die Übertragungsfunktion an Ausgangsstrahl 5, während die gepunk- tete Linie die Übertragungsfunktion an Ausgangsstrahl 6 zeigt. In dem gezeigten Beispiel sind in dem Bandpaßfilter zwei Interferenzschichten mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen vorhanden. Im idealen Resonanzfall bestünde das Transmissionsspektrum aus zwei δ-Funktionen.In Figure 1, top right, the transmission function of the filter is shown in an inset. The dashed line shows the transfer function at output beam 5, while the dotted line shows the transfer function at output beam 6. In the example shown, two interference layers with different resonance frequencies are present in the bandpass filter. In the ideal case of resonance, the transmission spectrum would consist of two δ functions.
Der Ausgangsstrahl 5, der repräsentativ für nur wenige Male im Filter reflektierte Strahlen steht, sind die beiden Maxima zu einem Maximum verschmolzen. Erst mit zunehmender Anzahl anThe output beam 5, which is representative of rays reflected only a few times in the filter, the two maxima are fused to a maximum. Only with increasing number of
Reflexionen werden die beiden Maxima aufgelöst, wie durch den seitlich versetzten Lichtstrahl 6 repräsentiert wird. Erfaßt man alle Ausgangsstrahlen 5 und 6, so ergibt sich in der Summe die als durchgezogene Linie dargestellte Übertragungsfunktion, die im Wesentlichen eine Rechteckfunktion ist. Da der ideale Resonanzfall bei Bandpaßfiltern nicht gewünscht ist, kann auf diese Weise durch die Überlagerung verschiedenster Übertragungsfunktion in der Summe na- hezu eine Rechteckfunktion erhalten werden.Reflections are resolved the two maxima, as by the laterally offset light beam 6 is represented. If one acquires all the output beams 5 and 6, then the sum of the transfer function shown as a solid line results, which is essentially a rectangular function. Since the ideal case of resonance in band-pass filters is not desired, in this way it is possible to obtain almost a rectangular function by superimposing a very wide variety of transfer functions in the sum.
Die Reflexion erfolgt in analoger Weise, so daß es auch hier eine spektrale Aufspreizung gibt, wobei der Lichtstrahl 7 nur wenige Male innerhalb der Filterfolie reflektiert wurde, während der Lichtstrahl 8 sehr häufig innerhalb der Filterfolie reflektiert wurde. Die entsprechenden Übertra- gungsfunktionen sind in Figur 1 in dem Inset rechts unten dargestellt.The reflection takes place in an analogous manner, so that there is also a spectral spread, wherein the light beam 7 was reflected only a few times within the filter film, while the light beam 8 was reflected very often within the filter film. The corresponding transfer functions are shown in FIG. 1 in the inset at the bottom right.
Deutlich zu erkennen ist, daß sowohl die transmittierte Welle als auch die reflektierte Welle eine Aufspreizung erfährt, wobei reflektierte und transmittierte Wellen spektral aufgespreizt werden.It can clearly be seen that both the transmitted wave and the reflected wave experience a spread, wherein reflected and transmitted waves are spectrally spread.
In Figur 2 ist die gleiche Anordnung wie in Figur 1 gezeigt, wobei hier jedoch zusätzlich ein Kompensationselement 9 dargestellt ist. Dieses Kompensationselement 9 ist ebenfalls ein Bandpaßfilter. Das Kompensationselement 9 ist derart angeordnet, daß der Einfallswinkel ß auf die Filterebene des Kompensationselementes 9 dem Einfallswinkel α auf die Filterebene des wellenmodifizierenden Elementes entspricht, jedoch entgegengesetzt ist.In Figure 2, the same arrangement as shown in Figure 1, but here in addition a compensation element 9 is shown. This compensation element 9 is also a bandpass filter. The compensation element 9 is arranged such that the angle of incidence β on the filter plane of the compensation element 9 corresponds to the angle of incidence α on the filter plane of the wave-modifying element, but is opposite.
Dies hat zur Folge, daß die spektrale Aufspreizung aufgrund des Bandpaßfilters im wellenmodifizierenden Element verkleinert und im Idealfall sogar rückgängig gemacht wird. Der Ausgangsstrahl 10 des Kompensationselementes 9 weist keine spektrale Aufspreizung mehr auf und hat eine nahezu ideale, rechteckförmige Übertragungsfunktion.This has the consequence that the spectral spread due to the band-pass filter in the wave-modifying element is reduced and ideally even reversed. The output beam 10 of the compensation element 9 has no more spectral spread and has a nearly ideal, rectangular transfer function.
Figur 3 zeigt links die Übertragung zwischen zwei Glasfasern 11 und 12. Der aus der Glasfaser 1 1 austretende Lichtstrahl wird mit einer entsprechenden Abbildungsoptik 13 parallelisiert. Er trifft dann auf eine entsprechende Fokussierabbildung 14, die den parallelen Lichtstrahl in den Kern der Glasfaser 12 abbildet.FIG. 3 shows on the left the transmission between two glass fibers 11 and 12. The light beam emerging from the glass fiber 11 is parallelized with a corresponding imaging optics 13. He then encounters a corresponding Fokussierabbildung 14, which images the parallel light beam in the core of the glass fiber 12.
Es versteht sich, daß die Abbildungsoptiken 13 und 14 exakt zueinander justiert sein müssen.It is understood that the imaging optics 13 and 14 must be adjusted exactly to each other.
Wird nun ein entsprechendes wellenmodifizierendes Element in den Strahlengang gebracht, wie dies in der Mitte von Figur 3 gezeigt ist, so kommt es an den Grenzflächen der wellenmodi- fizierenden Elemente (in Figur 3 in der Mitte sind zwei solcher wellenmodifizierenden Elemente nacheinander dargestellt) zu einer Lichtbrechung, so daß der aus dem wellenmodifizierenden Element austretende Strahl zwar zu dem in das wellenmodifizierende Element eintretenden Strahl parallel, jedoch seitlich versetzt ist. Werden zwei solcher wellenmodifizierenden Elemente hintereinander geschaltet, so wird der seitliche Versatz größer, wie ebenfalls in der Figur deutlich zu erkennen ist. Solche wellenmodifizierenden Elemente können beispielsweise Strahlteiler sein, die einen Teil des ankommenden Lichtstrahls transmittieren und einen anderen Teil reflektieren.If a corresponding wave-modifying element is now brought into the beam path, as shown in the middle of FIG. 3, then two such wave-modifying elements appear in succession at the interfaces of the wave-modifying elements (in FIG Refraction of light, so that from the wave-modifying Element exiting beam is parallel to the beam entering the wave-modifying element, but laterally offset. If two such wave-modifying elements are connected in series, the lateral offset becomes larger, as can also be seen clearly in the figure. Such wave-modifying elements may, for example, be beam splitters which transmit part of the incoming light beam and reflect another part.
Es wird deutlich, daß der aus der Glasfaser 1 1 austretende Lichtstrahl, welcher durch die Abbildungsoptik 13 parallelisiert wird und durch die wellenmodifizierenden Elemente 1 tritt, nicht mehr auf der Fokussiereinrichtung 14 auftrifft und damit nicht in die Glasfaser 12 eingekoppelt wird. Wenn daher die in Figur 3 in der Mitte gezeigte Anordnung aus wellenmodifizierenden E- lementen verwendet werden soll, muß die Glasfaser 12 nebst Fokussiereinrichtung 14 nachjustiert werden.It is clear that the light beam emerging from the glass fiber 1 1, which is parallelized by the imaging optics 13 and passes through the wave-modifying elements 1, no longer impinges on the focusing device 14 and is thus not coupled into the glass fiber 12. If, therefore, the arrangement of wave-modifying elements shown in the middle in FIG. 3 is to be used, the glass fiber 12 together with the focusing device 14 must be readjusted.
Dies wird durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Kompensationselementes 9 verhindert, wie in Figur 3 rechts gezeigt ist. Erneut ist ein wellenmodifizierendes Element 1 , z.B. ein Strahlteiler, dargestellt. Das nachgeschaltete Kompensationselement 9 ist hier ebenfalls ein Strahlteiler. Es kann prinzipiell der in Figur 3 in der Mitte gezeigte zweite Strahlteiler sein, wobei dieser jedoch jetzt gegenüber dem ersten Strahlteiler verkippt ist, so daß der Einfallswinkel nun entgegengesetzt verläuft. Anhand des Strahlverlaufs kann man sich leicht deutlich machen, daß aufgrund des ersten wellenmodifizierenden Elementes 1 eine laterale Verschiebung des Strahls wieder rückgängig gemacht wird.This is prevented by the inventive use of a compensation element 9, as shown in Figure 3 right. Again, a wave modifying element 1, e.g. a beam splitter, shown. The downstream compensation element 9 is also a beam splitter here. In principle, it may be the second beam splitter shown in the middle in FIG. 3, but this is now tilted relative to the first beam splitter, so that the angle of incidence now runs opposite. On the basis of the beam path, it can easily be made clear that due to the first wave-modifying element 1, a lateral displacement of the beam is reversed again.
In den Figuren 4 und 5 ist wieder anhand eines Bandpaßfilters gezeigt, daß diese laterale Ver- Schiebung auch im Falle der Bandpaßfilter eine große Rolle spielt. In Figur 4 ist die Fokussier- optik 14, welche den aus dem wellenmodifizierenden Element 1 ausgehenden Lichtstrahl in die Glasfaser 12 einkoppelt, nach rechts verschoben, so daß nur der ausgehende Lichtstrahl 6 in die Glasfaser eingekoppelt wird. Bei diesem Lichtstrahl 6 hat in der Filterfolie des Bandpaßfilters 1 eine Vielzahl von Reflexionen mit den entsprechenden Interferenzeffekten stattgefunden, so daß die beiden Maxima, welche durch die zwei in der Filterfolie 2 des Bandpaßfilters 1 verwendeten Kavitäten erzeugt werden, klar ausgeprägt sind. In Figur 5 ist hingegen die Fokussieroptik 14 weiter links angeordnet, so daß im Wesentlichen lediglich der ausgehende Lichtstrahl 5 in die Glasfaser 12 eingekoppelt wird. Der Lichtstrahl 5 hat jedoch nur eine geringe Anzahl von Mehrfachreflexionen innerhalb des Filters 1 erfahren, so daß die Übertragungsfunktion nur ein breites Maximum zeigt. Im Idealfall müßten sowohl die Lichtstrahlen 5 als auch die Lichtstrahlen 6 in die Glasfaser 12 eingekoppelt werden, da die Summe der beiden Übertragungsfunktionen im Wesentlichen eine ideale Rechteckfunktion zeigen.FIGS. 4 and 5 once again show, with reference to a bandpass filter, that this lateral displacement also plays a major role in the case of the bandpass filters. In FIG. 4, the focusing optics 14, which injects the light beam emanating from the wave-modifying element 1 into the glass fiber 12, is shifted to the right, so that only the outgoing light beam 6 is coupled into the glass fiber. In this light beam 6, a multiplicity of reflections with the corresponding interference effects has taken place in the filter foil of the bandpass filter 1, so that the two maxima which are produced by the two cavities used in the filter foil 2 of the bandpass filter 1 are clearly pronounced. In contrast, in FIG. 5, the focusing optics 14 is arranged further to the left, so that substantially only the outgoing light beam 5 is coupled into the glass fiber 12. However, the light beam 5 has experienced only a small number of multiple reflections within the filter 1, so that the transfer function shows only a broad maximum. Ideally, both the light beams 5 and the light beams would have to 6 are coupled into the optical fiber 12, since the sum of the two transfer functions essentially show an ideal rectangular function.
Um dies zu verwirklichen, wird das in Figur 6 gezeigte Kompensationselement 9 gezeigt, wel- ches ermöglicht, daß die aufgrund ihrer spektralen Aufspreizung lateral versetzten Lichtstrahlen über ein Fokussierelement 14 in die Glasfaser 12 eingespeist werden.In order to realize this, the compensation element 9 shown in FIG. 6 is shown, which makes it possible for the light beams laterally offset due to their spectral spreading to be fed into the glass fiber 12 via a focusing element 14.
In Figur 7 ist eine beispielhafte Anordnung mehrerer wellenmodifizierenden Elemente mit Kompensationselement gezeigt. Die Anordnung ist ein Demultiplexer-/Multiplexer-Aufbau. Die aus dem Lichtleiter 15 austretenden Lichtsignale, welche eine Vielzahl von Wellenlängenkanälen beinhalten können, werden über die Abbildungsoptik 16 in einen parallelen Strahl 17 umgeformt. Dieser parallele Strahl 17 trifft auf einen ersten Bandpaßfilter 18, welcher einen ersten Wellenlängenkanal passieren läßt und alle anderen Wellenlängenkanäle reflektiert. Der trans- mittierte Strahl 19 trifft auf ein Kompensationselement 20, welches ebenfalls als Bandpaßfilter ausgebildet ist. Dadurch, daß der Lichtstrahl 19 nun mit entgegengesetztem Einfallswinkel auf das Kompensationselement 20 trifft, wird die spektrale Aufspreizung rückgängig gemacht und ein paralleler Lichtstrahl 21 kann über die Fokussieroptik 22 in die Glasfaser 23 eingekoppelt werden. Der an dem ersten Bandpaßfilter 18 reflektierte Strahl 24 trifft auf den zweiten Bandpaßfilter 25, welcher einen weiteren Wellenlängenkanal transmittieren läßt und alle anderen Wellenlängenkanäle reflektiert. Auch hier trifft der transmittierte Lichtstrahl 26 auf ein als Bandpaßfilter 27 ausgebildetes Kompensationselement, hinter welchem erneut eine entsprechende Fokussierungsoptik angeordnet ist.FIG. 7 shows an exemplary arrangement of a plurality of wave-modifying elements with compensation element. The arrangement is a demultiplexer / multiplexer design. The light signals emerging from the light guide 15, which may include a plurality of wavelength channels, are converted via the imaging optical system 16 into a parallel beam 17. This parallel beam 17 strikes a first band pass filter 18 which passes a first wavelength channel and reflects all other wavelength channels. The transmitted beam 19 strikes a compensation element 20, which is likewise designed as a bandpass filter. As a result of the fact that the light beam 19 now strikes the compensation element 20 at the opposite angle of incidence, the spectral spread is reversed and a parallel light beam 21 can be coupled into the optical fiber 23 via the focusing optics 22. The beam 24 reflected at the first bandpass filter 18 strikes the second bandpass filter 25, which transmits another wavelength channel and reflects all other wavelength channels. Here, too, the transmitted light beam 26 impinges on a compensating element designed as a bandpass filter 27, behind which a corresponding focusing optic is again arranged.
Durch die gezeigte Anordnung wird das eingehende Signal in seine einzelnen Wellenlängen- komponenten aufgeteilt. Hinter jedem Bandpaßfilter ist ein entsprechendes Kompensationselement angeordnet.The arrangement shown divides the incoming signal into its individual wavelength components. Behind each bandpass filter, a corresponding compensation element is arranged.
Deutlich zu erkennen ist ebenfalls, daß die Fokussieroptiken 22 mit einem festen Rastermaß angeordnet sein können. Von diesem Rastermaß muß selbst dann nicht abgewichen werden, wenn aus anwendungstechnischen Gründen auf ein Filter verzichtet werden kann. Dieser Fall ist in Figur 7 ebenfalls dargestellt. Als gestrichelte Linie ist rechts oben in Figur 7 einen Strahlverlauf zu erkennen, bei dem auf ein Filter verzichtet wurde. Dennoch ist das entsprechende Fokussierelement im gleichen Abstand von dem benachbarten Fokussierelement angeordnet.It can also be clearly seen that the focusing optics 22 can be arranged with a fixed pitch. Of this grid must not be deviated even if it can be dispensed with a filter for performance reasons. This case is also shown in FIG. As a dashed line can be seen right above in Figure 7 a beam path in which was dispensed with a filter. Nevertheless, the corresponding focusing element is arranged at the same distance from the adjacent focusing element.
In den Figuren 8 bis 10 sind schematische Darstellungen einer technischen Realisierung der in Figur 7 gezeigten Ausführungsform dargestellt. In Figur 8 ist eine perspektivische Anordnung der Filter gezeigt, wobei nur die obenliegenden Filter 18 mit einem Kompensationselement 20 ausgestattet sind.In the figures 8 to 10 are schematic representations of a technical realization of the embodiment shown in Figure 7 are shown. In Figure 8 is a perspective arrangement the filter shown, with only the overhead filter 18 are equipped with a compensation element 20.
Um die oberen Filter 18 mit den unteren Filtern 25 auszurichten, ist eine Lochplatte 28 vorgese- hen. Die Lochplatte 28 weist eine obere und eine untere Fläche auf, auf die die Filterelemente aufgebracht (z.B. geklebt) sind. Die Lochplatte weist eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 29 und ein Verbindungsloch 30 auf, die einen ungehinderten Strahlenverlauf zwischen den einzelnen Filterelementen gewährleisten sollen. Die Lichtstrahlen werden in der Figur durch Zylinder symbolisiert.In order to align the upper filters 18 with the lower filters 25, a perforated plate 28 is provided. The orifice plate 28 has an upper and a lower surface on which the filter elements are applied (e.g., glued). The perforated plate has a plurality of through holes 29 and a connecting hole 30, which are intended to ensure an unobstructed beam path between the individual filter elements. The light rays are symbolized by cylinders in the figure.
Zur Positionierung der Kompensationselemente 20 ist eine Trägerplatte 31 vorgesehen, die an ihrer Unterseite eine Aussparung (nicht gezeigt) aufweist, die zur Aufnahme der auf der Lochplatte 28 angeordneten Filter dient. Die Oberseite weist Taschen mit gegenüber der Oberseite der Lochplatte geneigten Grundflächen auf. In diese Taschen werden die Kompensationsele- mente eingesetzt. Die Grundflächen sind derart geneigt, daß beim Einsetzen der Kompensationselemente der Einfallswinkel der Lichtsignale auf die Kompensationselemente ohne weitere Justierung korrekt ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind immer zwei Kompensationselemente nebeneinander in einer Tasche angeordnet. Grundsätzlich könnte für jedes Kompensationselement eine eigene Tasche vorgesehen sein, wodurch sich die Bauhöhe der Trä- gerplatte 31 verringern würde. In diesem Fall müßten jedoch benachbarte Kompensationselemente weiter voneinander beabstandet angeordnet werden, was zu einer Verbreiterung des Aufbaus führt. Alternativ dazu könnten auch alle Kompensationselemente in eine Tasche eingelegt werden, was jedoch die Bauhöhe der Trägerplatte 31 vergrößern würde. For positioning the compensation elements 20, a support plate 31 is provided, which has on its underside a recess (not shown), which serves to receive the arranged on the perforated plate 28 filter. The upper side has pockets with base surfaces inclined with respect to the upper side of the perforated plate. The compensation elements are inserted in these pockets. The bases are inclined so that when inserting the compensation elements, the angle of incidence of the light signals to the compensation elements without further adjustment is correct. In the embodiment shown, two compensation elements are always arranged side by side in a pocket. In principle, a separate pocket could be provided for each compensation element, which would reduce the overall height of the carrier plate 31. In this case, however, adjacent compensation elements would have to be spaced further apart, resulting in a broadening of the structure. Alternatively, all compensation elements could be placed in a pocket, but this would increase the height of the support plate 31.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Optische Filtereinheit mit einem Eingang und einem Ausgang und einem zwischen Eingang und Ausgang angeordneten wellenmodifizierenden Element, dadurch gekenn- zeichnet, daß in optischer Richtung zwischen wellenmodifizierendem Element und Ausgang ein Kompensationselement vorgesehen ist, welches zumindest eine wellenmodifizierende Eigenschaft des wellenmodifizierenden Elementes zumindest teilweise kompensiert.1. Optical filter unit having an input and an output and arranged between input and output wave-modifying element, characterized in that in the optical direction between wave-modifying element and output a compensation element is provided which at least partially compensates at least one wave-modifying property of the wave-modifying element ,
2. Optische Filtereinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein in den Eingang des optischen Filters eintretender Lichtstrahl mit einem Einfallswinkel < 90° auf das wellenmodifizierende Element trifft und das Kompensationselement eine wellenmodifizierende Eigenschaft, deren Ausmaß von dem Einfallswinkel abhängt, zumindest teilweise kompensiert.2. An optical filter unit according to claim 1, characterized in that an entering into the input of the optical filter light beam with an angle of incidence <90 ° to the wave-modifying element and the compensation element compensates a wave-modifying property, the extent of which depends on the angle of incidence, at least partially.
3. Optische Filtereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wellenmodifizierende Element ein Bandpaßfilter ist.3. Optical filter unit according to claim 1 or 2, characterized in that the wave-modifying element is a band-pass filter.
4. Optische Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationselement ein Bandpaßfilter ist.4. Optical filter unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the compensation element is a band-pass filter.
5. Optische Filtereinheit nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot auf die Filterebene des Bandpaßfilters des wellenmodifizierenden Elements mit dem Lot auf die Filterebene des Bandpaßfilters des Kompensationselements einen Winkel > 0° einschließt.5. An optical filter unit according to claim 3 and 4, characterized in that the solder on the filter plane of the bandpass filter of the wave-modifying element with the solder on the filter plane of the band-pass filter of the compensation element an angle> 0 °.
6. Optische Filtereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wellenmodifizierendes Element und Kompensationselement derart angeordnet sind, daß ein in den Eingang des optischen Filters eintretender Lichtstrahl mit einem Einfallswinkel α auf das wellenmodifizierende Element trifft und der durch das wellenmodifizierende Element transmittierte Strahl mit einem Einfallswinkel ß auf das Kompensationselement trifft, wobei die beiden Einfallswinkel α und ß entgegengesetzt ausgebildet sind, so daß beim Auftreffen einer Wellenfront auf das wellenmodifizierende Element die eine Seite der Wellenfront zuerst die Filterebene erreicht und beim Auftreffen einer Wellenfront auf das Kompensationselement die andere Seite der Wellenfront zuerst die Filterebene erreicht. 6. An optical filter unit according to claim 5, characterized in that wave-modifying element and compensation element are arranged such that a light entering the input of the optical filter light beam with an angle of incidence α on the wave-modifying element and the transmitted through the wave-modifying element beam with an angle of incidence ß on the compensation element, wherein the two angles of incidence α and ß are formed opposite, so that when hitting a wavefront on the wave-modifying element one side of the wavefront first reaches the filter plane and the impact of a wavefront on the compensation element the other side of the wavefront first reaches the filter level.
7. Optische Filtereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einfallswinkel α und ß im Wesentlichen gleich groß sind.7. Optical filter unit according to claim 6, characterized in that the two angles of incidence α and β are substantially equal.
8. Optische Filtereinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandpaßfilter des wellenmodifizierenden Elements und der Bandpaßfilter des Kompensationselements im Wesentlichen die gleiche Transmissionsfunktion aufweisen.8. An optical filter unit according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the band-pass filter of the wave-modifying element and the band-pass filter of the compensation element have substantially the same transmission function.
9. Optische Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationselement ein Element zum zumindest teilweisen Kompensieren der spektralen Aufspreizung eines Lichtstrahles bei der Transmission durch das wellenmodifizierende Element ist.9. Optical filter unit according to one of claims 1 to 8, characterized in that the compensation element is an element for at least partially compensating the spectral spread of a light beam in the transmission through the wave-modifying element.
10. Optische Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das wellenmodifizierende Element einen Lichtstrahl bei der Transmission lateral ver- schiebt und das Kompensationselement diese laterale Verschiebung zumindest teilweise rückgängig macht.10. Optical filter unit according to one of claims 1 to 9, characterized in that the wave-modifying element laterally displaces a light beam in the transmission and the compensation element makes this lateral displacement at least partially reversed.
1 1. Optische Filtereinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das wellenmodifizierende Element ein Strahlteiler ist.1 1. An optical filter unit according to claim 10, characterized in that the wave-modifying element is a beam splitter.
12. Optische Filtereinheit nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationselement eine Scheibe aus einem Material mit einem Brechungsindex von > 1 ist.12. An optical filter unit according to claim 11, characterized in that the compensation element is a disc made of a material having a refractive index of> 1.
13. Optische Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationselement ein Element zum zumindest teilweisen Kompensieren des lateralen Versatzes eines Lichtstrahles bei der Transmission durch das wellenmodifizierende Element ist.13. Optical filter unit according to one of claims 1 to 12, characterized in that the compensation element is an element for at least partially compensating the lateral offset of a light beam in the transmission through the wave-modifying element.
14. Optische Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das wellenmodifizierende Element ein Spiegel oder ein Strahlteiler ist, auf den ein in den14. Optical filter unit according to one of claims 1 to 13, characterized in that the wave-modifying element is a mirror or a beam splitter, to which a in the
Eingang des optischen Filters eintretender Lichtstrahl mit einem Einfallswinkel α < 90° trifft, so daß der von dem Spiegel oder Strahlteiler reflektierte Lichtstrahl auf das Kompensationselement trifft. Input of the optical filter entering light beam with an angle of incidence α <90 °, so that the light beam reflected from the mirror or beam splitter hits the compensation element.
15. Optische Filtereinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationselement ein Strahlteiler ist und der transmittierte Lichtstrahl am Ausgang ausgegeben wird.15. An optical filter unit according to claim 14, characterized in that the compensation element is a beam splitter and the transmitted light beam is output at the output.
16. Optische Filtereinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem wellenmodifizierenden Element reflektierter Lichtstrahl mit demselben Einfallswinkel α auf das Kompensationselement trifft.16. An optical filter unit according to claim 15, characterized in that a light beam reflected by the wave-modifying element with the same angle of incidence α impinges on the compensation element.
17. Optische Filtereinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensa- tionselement ein Element zum zumindest teilweisen Kompensieren der unterschiedlichen Reflexion eines Lichtstrahles an dem wellenmodifizierenden Element in Abhängigkeit von der Polarisation des Lichtstrahles ist.17. Optical filter unit according to claim 10, characterized in that the compensating tion element is an element for at least partially compensating for the different reflection of a light beam at the wave-modifying element as a function of the polarization of the light beam.
18. Multiplexer/Demultiplexer für das Zufügen und/oder Entnehmen von einem oder mehre- ren Teilsignalen in ein oder aus einem Multiplexsignal, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine optische Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17 vorgesehen ist.18. Multiplexer / demultiplexer for adding and / or removing one or more sub-signals into or out of a multiplexed signal, characterized in that at least one optical filter unit according to one of claims 1 to 17 is provided.
19. Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Fo- kussieroptiken zum Fokussieren bzw. Parallelisieren von Lichtsignalen in bzw. aus Wellenleitern vorgesehen sind, wobei die Fokussieroptiken mit gleichen Abständen zueinander angeordnet sind.19. Multiplexer / demultiplexer according to claim 18, characterized in that a plurality of focusing optics are provided for focusing or parallelizing light signals in or out of waveguides, wherein the focusing optics are arranged at equal distances from each other.
20. Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trägerplatte (31 ) vorgesehen ist, die eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, wobei die Oberseite oder die Grundfläche von mindestens einer in die Oberseite eingebrachten Tasche gegenüber der Unterseite geneigt ist und das zumindest eine Kompensationselement auf der Oberseite oder in der Tasche angeordnet ist.20. Multiplexer / demultiplexer according to claim 18 or 19, characterized in that a carrier plate (31) is provided, which has an upper side and a lower side, wherein the upper side or the base of at least one pocket introduced into the upper side is inclined relative to the lower side and the at least one compensation element is disposed on the top or in the pocket.
21. Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite der Trägerplatte eine Ausnehmung aufweist.21. Multiplexer / demultiplexer according to claim 20, characterized in that the underside of the carrier plate has a recess.
22. Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte durchgehende, die Unterseite mit der Oberseite verbindendende Löcher aufweist. 22. Multiplexer / demultiplexer according to claim 20 or 21, characterized in that the carrier plate has continuous, the underside with the top connecting holes.
23. Multiplexer/Demultiplexer nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lochplatte (28) vorgesehen ist, die eine erste und eine gegenüberliegende zweite Seite aufweist, wobei sowohl auf der ersten als auch auf der zweiten Seite mindestens ein wellenmodifizierendes Element aufgebracht ist.23. Multiplexer / demultiplexer according to one of claims 20 to 22, characterized in that a perforated plate (28) is provided which has a first and an opposite second side, wherein on both the first and on the second side at least one wave-modifying element is applied.
24. Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte direkt auf der Lochplatte aufsitzt. 24. Multiplexer / demultiplexer according to claim 23, characterized in that the carrier plate is seated directly on the perforated plate.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110476081A (en) * 2017-04-06 2019-11-19 罗伯特·博世有限公司 Light transmission component, optical receiver unit, optical actuator unit, laser radar system, working equipment and vehicle
WO2020016932A1 (en) * 2018-07-17 2020-01-23 三菱電機株式会社 Integrated optical module and method for manufacturing integrated optical module

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5452314A (en) * 1994-08-01 1995-09-19 Hewlett-Packard Company Controllable-birefringence, acousto-optic tunable filter and a laser tuned by the same
US20020041721A1 (en) * 2000-07-28 2002-04-11 Tadao Nakazawa Acousto-optical tunable filter, method of driving the same, and optical add/drop multiplexer

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6714743B2 (en) * 2001-03-02 2004-03-30 Optoplex Corporation Wide range tunable filter
DE10146006A1 (en) * 2001-09-19 2003-04-03 Cube Optics Ag Method for temperature compensation of an optical WDM component and optical WDM component with temperature compensation
DE10146010A1 (en) * 2001-09-19 2003-04-03 Cube Optics Ag Method and device for distributing and combining electromagnetic waves
AU2002363820A1 (en) * 2002-11-11 2004-06-03 Cube Optics Ag Support element for mounting optical elements and method for production of such a support element
US20050008287A1 (en) * 2003-07-11 2005-01-13 Red Sky Systems, Inc. Modular dispersion compensator

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5452314A (en) * 1994-08-01 1995-09-19 Hewlett-Packard Company Controllable-birefringence, acousto-optic tunable filter and a laser tuned by the same
US20020041721A1 (en) * 2000-07-28 2002-04-11 Tadao Nakazawa Acousto-optical tunable filter, method of driving the same, and optical add/drop multiplexer

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110476081A (en) * 2017-04-06 2019-11-19 罗伯特·博世有限公司 Light transmission component, optical receiver unit, optical actuator unit, laser radar system, working equipment and vehicle
CN110476081B (en) * 2017-04-06 2023-11-14 罗伯特·博世有限公司 Light-transmitting element, optical receiving unit, optical actuator unit, laser radar system, working device, and vehicle
WO2020016932A1 (en) * 2018-07-17 2020-01-23 三菱電機株式会社 Integrated optical module and method for manufacturing integrated optical module
CN112424659A (en) * 2018-07-17 2021-02-26 三菱电机株式会社 Integrated optical module and method for manufacturing integrated optical module
US11256034B2 (en) 2018-07-17 2022-02-22 Mitsubishi Electric Corporation Method for manufacturing integrated optical module
CN112424659B (en) * 2018-07-17 2022-07-01 三菱电机株式会社 Method for manufacturing integrated optical module

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