DE69218098T2 - Wellenlängenmultiplexer und Demultiplexer - Google Patents
Wellenlängenmultiplexer und DemultiplexerInfo
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Description
- Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der integrierten optischen Komponenten. Insbesondere bezieht sie sich auf einen Wellenlängenteilungs-Multiplexer und Demultiplexer zum Kombinieren oder Trennen optischer Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen in einem optischen Wellenleiter.
- Wellenlängenteilungs-Multiplexer und Demultiplexer für optische Signale sind per se bekannt und zurzeit bereits in integrierter Form im Handel erhältlich. Sie werden verwendet, um die Signalübertragungskapazität einer optischen Verbindung zu erhöhen, und dienen beispielsweise zum Kombinieren oder Trennen von Signalen aus den zwei Infrarotfenstern, das heisst 1300 und 1550 nm. Wie in Abschnitt 5.2 der Referenz [1] (siehe unter C) offenbart wird, arbeiten sie oft mit Richtungskupplern oder Mach-Zehnder-Interferometern. Die selektive Unterdrückung der unerwünschten Wellenlängen ist jedoch oft ungenügend. Die Ausgangskanäle werden deshalb mit Nuten versehen, in die ein Gitterfilter plaziert wird. Dies hat jedoch den Nachteil, dass eine integrierte optische Komponente mit einem Massenelement kombiniert wird. Ebenfalls bekannt sind Komponenten, bei denen solche Gitter mit Hilfe der Submikron-Technologie in integrierter Form ausgebildet sind. Diese weisen jedoch eine komplizierte Struktur auf und ihre Herstellung ist entsprechend arbeitsaufwendig.
- Referenz [2] offenbart einen auf einer bimodalen optischen Faser basierenden Wellenlängen-Demultiplexer. Dieser Demultiplexer kombiniert eine wellenlängenselektive Modusumwandlung, die in einer resonanten bimodalen optischen Faser erzielt wird, mit einer Modusspaltung, die durch einen mit einer Sicherung versehenen bimodalen Richtungskuppler erzeugt wird. Als solches kann dieser bekannte faseroptische Demultiplexer in der oben erwähnten Anwendung nicht verwendet werden, da es keine bimodalen Fasern für die Kommunikationswellenlängen in diesen Infrarot-Fenstern gibt. Zwar kann eine integrierte optische Version eines auf diesem bekannten Prinzip basierenden Wellenlängen-Demultiplexers erhalten werden, indem zum Zweck der gewünschten wellenlängenselektiven Modusumwandlung ein leicht integrierbarer Modusumwandler eines in der am 16.12.1992 veröffentlichten Referenz [3] beschriebenen Typus verwendet wird. Ein bimodaler Richtungskuppler kann im Prinzip auch integriert sein. Da jedoch das gewünschte Kupplungverhalten sehr spezifisch ist und auf Interferenz basiert, erfordert eine integrierte optische Form äusserst kleine Herstellungstoleranzen. Ausserdem kann ein auf diesem bekannten Prinzip basierender Demultiplexer nicht direkt als Multiplexer verwendet werden, wenn die Ausbreitungsrichtung des Lichts umgekehrt wird. Weiter kann wegen der Anwesenheit des Richtungskupplers auf der Basis des bekannten Prinzips kein polarisationsunabhängiger Multiplexer und Demultiplexer zur Verfügung gestellt werden.
- Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Nachteile. Sie stellt einen integrierten optischen Wellenlängenteilungs-Multiplexer und einen integrierten optischen Wellenlängenteilungs-Demultiplexer des oben erwähnten Typs zur Verfügung, die keine weiteren Herstellungsschritte erfordern, als diejenige, die zum Montieren der mit ihnen verbundenen optischen Wellenleitern notwendig sind. Die Erfindung erzielt dies, indem der in Referenz [3] beschriebene Modusumwandler mit einem Modusspalter, wie er beispielsweise in Referenz [4] offenbart wird (siehe Figur 2(a) und den begleitenden Text), kombiniert wird. Zu diesem Zweck macht die Erfindung einerseits von der Tatsache Gebrauch, dass der bekannte Modusumwandler nicht nur für einen bestimmten geleiteten Modus selektiv ist sondern für diesen geleiteten Modus auf einer bestimmten Wellenlänge des optischen Signals. Dieser Modusumwandler ist somit auch wellenlängenselektiv. Andererseits macht die Erfindung von der Tatsache Gebrauch, dass der bekannte Modusspalter im Gegensatz dazu äusserst wellenlängenunabhängig ist. Zu diesem Zweck weisen ein integrierter optischer Wellenlängenteilungs-Demultiplexer und ein integrierter optischer Wellenlängenteilungs-Multiplexer die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 6 auf.
- Referenz [3], insbesondere Figur 5 und die begleitende Beschreibung, offenbart bereits eine Kombination eines 50% -Modusumwandlers mit einem Modusspalter, aber diese Kombination ist nur als Polarisationsspalter verwendbar, wofür sie auch bestimmt ist.
- Ein (De)multiplexer nach der Erfindung enthält bereits per se, im verwendeten passiven Modusumwandler, eine Art Gitter, dem nach Belieben die geeignete Wellenlängenselektivität verliehen werden kann. In diesem Fall muss jedoch die Submikron-Technologie, die in der integrierten Optik normalerweise zur Herstellung von Gittern erforderlich ist, nicht verwendet werden. Weiter eignet sich der (De)multiplexer zum Verarbeiten von optischen Kompositsignalen, die eine grosse Anzahl verschiedener Wellenlängenkomponenten enthalten, das heisst zum selektiven Abspalten oder Hinzufügen einer solchen Wellenlängenkomponente entsprechend der Wellenlänge.
- [1] T. Miyashita et al. "Integrated optical devices based on silica waveguide technology", Invited paper SPIE, Band 993 Integrierte optische Schaltungstechnik VI (1988), Seiten 288-294;
- [2] K.O. Hill et al., "A novel low-loss inline bimodal-fiber tap: Wavelength-selective properties", IEEE Photonics Technology Letters, 02. Juli 1990, Nr. 7, New York, USA, Seiten 484- 486;
- [3] NL-9100852 des Anmelders mit dem Titel: Modusumwandler (veröffentlicht am 16.12.1992);
- [4] W.K. Burns and A.F. Milton, "Mode conversion in planardielectric separating waveguides", IEEE J. Quantum Electron., Band QE-11., Januar 1975, Seiten 32-39.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Beschreibung einer beispielhaften Ausführung mit Bezug auf eine Zeichnung detaillierter beschrieben; darin zeigt:
- Figur 1 ein Blockschema eines (De)multiplexers nach der Erfindung zum Trennen oder Kombinieren eines optischen Signals einer gegebenen Wellenlänge mit einer definierten Polarisation und eines optisches Signal mit einer unterschiedlichen Wellenlänge;
- Figur 2 das gleiche wie Figur 1, aber für ein optisches Signal der gegebenen Wellenlänge mit einer undefinierten Polarisation;
- Figur 3 ein Blockschema eines (De)multiplexers zum aufeinanderfolgenden Trennen oder Kombinieren optischer Signale der gegebenen Wellenlänge mit jeder der zwei Polarisationen und eines optischen Signals mit unterschiedlichen Wellenlänge.
- (De)multiplexer nach der Erfindung sind eine direkte Anwendung der in Referenz [3] offenbarten Modusumwandler. Um diese Beschreibung nicht unnötig zu wiederholen, soll der Inhalt der Referenz [3] in der vorliegenden Erfindung bezugsmässig miteingeschlossen sein. Verschiedene spezifische Modusumwandler, die in den im folgenden zu beschreibenden (De)multiplexern verwendet werden, sind in der in dieser Referenz verwendeten Art bezeichnet; insbesondere wird auf die Tabelle 2 darin verwiesen. Da zusätzlich ein Modusspalter verwendet wird, der ebenfalls bekannt ist, zum Beispiel aus Referenz [4] (insbesondere Figur 2(a) darin), basiert die Beschreibung des (De)multiplexers auf einer Zeichnung, in der die Figuren nur Blockschemas darstellen. Jeder der in Tabelle 2 angezeigten Modusumwandler ist für ein spezifisches Paar geleiteter Modi selektiv, jedoch auf der gleichen Wellenlänge λ des Lichts. In den zu beschreibenden (De)multiplexern werden nur 100%-Umwandler verwendet. Umwandler dieses Typus können derart gebaut sein, dass optische Signale anderer Wellenlänge(n) praktisch ohne Behinderung durch Umwand-1er dieses Typus passieren. Ein Modusumwandler, der beispielsweise den geleiteten Modus TE&sub0;&sub0; eines optischen Signals mit der Wellenlänge λ vollständig in einen geleiteten Modus TM&sub0;&sub1; eines optischen Signals mit der gleichen Wellenlänge umwandelt, wird deshalb im folgenden mit 100%TE&sub0;&sub0;TTM&sub0;&sub1;(λ) bezeichnet. Noch allgemeiner ausgedrückt, ein Modusumwandler, der einen geleiteten Modus nullter Ordnung vollständig in einen geleiteten Modus erster Ordnung eines optischen Signals mit einer bestimmten Wellenlänge λ umwandelt, kann mit 100%TX&sub0;&sub0;TTY&sub0;&sub1;(λ) bezeichnet werden, worin TX und TY je eine der zwei Polarisationen TE und TM darstellen. In der Zeichnung sind die bimodalen Lichtkanäle durch fette Linien dargestellt, um sie von den monomodalen Lichtkanälen zu unterscheiden.
- Figur 1 zeigt ein Blockschema eines Demultiplexers nach der Erfindung. In der Figur bezeichnet 1 einen monomodalen Eingangskanal für ein ankommendes optisches Signal Si1(λ&sub1;,λ&sub2;,λ&sub3;,--), das aus optischen Signalkomponenten mit den Wellenlängen λ&sub1;,λ&sub2;,λ&sub3;,- zusammengesetzt ist, und von dem mindestens die Komponente mit der Wellenlänge λ&sub1; eine definierte Polarisation aufweist, zum Beispiel TE oder TM. Ein Kegelabschnitt 2 leitet den monomodalen Eingangskanal 1 zum bimodalen Eingang eines 100%TX&sub0;&sub0;T TY&sub0;&sub1;(λ)-Modusumwandlers 3, der über einen bimodalen Verzweigungskanal 4 mit einem Modusspalter 5 verbunden ist, der einen ersten Ausgangskanal 6 und einen zweiten Ausgangskanal 7 aufweist, die beide monomodal sind. Dieser Modusspalter 5 ist ein per se bekannter Typus, wie derjenige, der beispielsweise durch Referenz [4], insbesondere in Figur 2(a), offenbart wird, wobei der erste Ausgangskanal eine höhere Ausbreitungskonstante aufweist als der zweite. Derjenige Teil eines Signals, der in einem Modus nullter Ordnung über den Zwischenkanal 4 in den Modusspalter eintritt, verlässt deshalb diesen Spalter über den Ausgangskanal 6, und derjenige Teil eines Signals, der in einem Modus erster Ordnung über den bimodalen Zwischenkanal 4 in den Modusspalter eintritt, verlässt diesen Spalter über den Ausgangskanal 7. Gleichzeitig ist TX dementsprechend die definierte Polarisation TE oder TM. Das Signal Si1(λ&sub1;,λ&sub2;,λ&sub3;,--) breitet sich im Eingangskanal 1 aber auch im Kegelabschnitt 2 aus, und zwar in geleiteten Modi nullter Ordnung für alle Wellenlängen. Im Modusumwandler, der für die Wellenlänge λ&sub1; selektiv ist, wird der geleitete Modus nullter Ordnung der Komponente mit der Wellenlänge λ&sub1; und der definierten Polarisation vollständig in den geleiteten Modus erster Ordnung mit der Polarisation TY umgewandelt, während sich das übrigbleibende Licht in einem Modus nullter Ordnung weiter ausbreitet. Vom optischen Signal, das über den bimodalen Zwischenkanal 4 in den Modusspalter 5 eingetreten ist, wird nur der sich im Modus erster Ordnung ausbreitende Teil im Ausgangskanal 7, dem Ausgangskanal mit der niedrigsten Ausbreitungskonstante, in einen geleiteten Modus nullter Ordnung umgewandelt. Andererseits wird derjenige Teil des optischen Signals, der in einem Modus nullter Ordnung in den Modusspalter 5 eintritt, den Modusspalter komplett über den Ausgangskanal 6 verlassen, welcher die höchste Ausbreitungskonstante aufweist. Da sich nur das Licht der Wellenlänge λ&sub1; im Modus erster Ordnung befindet, enthält ein sich über den Ausgangskanal 7 ausbreitendes Ausgangssignal So1(λ&sub1;) die ganze λ&sub1;-Komponente des ursprünglich ankommenden optischen Signals Si1(λ&sub1;,λ&sub2;,λ&sub3;,--), insbesondere mit der durch diese Komponente im Umwandler erworbenen Polarisation. Ein Ausgangssignal So1(λ&sub2;,λ&sub3;,--), das sich über den Ausgangskanal 6 ausbreitet, enthält das übrigbleibende optische Signal, das heisst das ursprünglich ankommende optische Signal Si1(λ&sub1;,λ&sub2;,λ&sub3;,--), deren λ&sub1;- Komponente entfernt worden ist.
- Wenn sich alle λ&sub1;-Komponenten des ankommenden optischen Signals Si1(λ&sub1;,λ&sub2;,λ&sub3;,--) mit der gleichen Polarisation ausbreiten, wird der Modusumwandler 3 vorzugsweise derart ausgewählt, dass sich die Polarisation TY von TX unterscheidet, da in diesem Fall in den Ausgangskanälen 6 und 7 des Modusspalters 5 zusätzliche Polarisationsfilter verwendet werden können, um die Unterdrückung von unerwünschten Wellenlängenkomponenten weiter zu verstärken. Wenn die λ&sub1;-Komponente des Eingangssignals keine definierte Polarisation aufweist, kann sie sich sowohl in einem geleiteten TE&sub0;&sub0;- als auch in einem TM&sub0;&sub0;-Modus ausbreiten. Dies bedeutet, dass ein Demultiplexer nach Figur 1, der nur einen Modusumwandler 3 besitzt, nur die λ&sub1;-Komponente mit einer der beiden Polarisationen abspalten kann, wodurch die λ&sub1;-Komponente mit der anderen Polarisation im am Ausgangskanal 6 erscheinenden Ausgangssignal immer noch vorhanden ist. Im folgenden werden zwei Demultiplexer-Varianten beschrieben, durch die diese λ&sub1;-Komponente ebenfalls entfernt werden kann.
- Ein erster Weg besteht darin, zusätzlich einen zweiten Modusumwandler einzubauen, der für die λ&sub1;-Komponente selektiv ist, welche im bimodalen Zwischenkanal 4 stromabwärts vom ersten Modusumwandler 3, namentlich dem 100%TX&sub0;&sub0;TTY&sub0;&sub1;(λ&sub1;)-Modusumwandler 3, die andere Polarisation aufweist. Figur 2 zeigt das entsprechende Blockschema. Die dem Demultiplexer von Figur 1 entsprechenden Komponenten weisen im Blockschema von Figur 2 eine Zahl mit der gleichen letzten Ziffer auf. Dieser zweite Modusumwandler ist mit 18 bezeichnet, und die Abschnitte des Zwischenkanals 14 auf beiden Seiten des Modusumwandlers 18 sind mit 14.1 und 14.2 bezeichnet. Der Modusumwandler 18 ist ein 100%TW&sub0;&sub0;T TZ&sub0;&sub1;(λ&sub1;)-Modusumwandler, wobei TW und TZ Polarisationen bezeichnen, die nicht gleich sind wie TX bzw. TY. Beide Polarisationen der λ&sub1;-Komponente breiten sich dann in einem geleiteten Modus erster Ordnung über den Abschnitt 14.2 des Zwischenkanals 14 aus. Um das Resultat zu erzielen, dass das Ausgangssignal So1(λ&sub1;) im Ausgangskanal 17 diese λ&sub1;-Komponente zumindest beinahe vollständig enthält, ist es weiter notwendig, die Bedingung aufzustellen, dass der Modusspalter 15 polarisationsunabhängig ist. Im allgemeinen weisen Modusspalter des oben erwähnten Typus tatsächlich diese Eigenschaft auf.
- Ein zweiter Weg besteht darin, zwei Demultiplexer nach dem Blockschema von Figur 1 in Serie anzuordnen. Ein Blockschema einer solchen Anordnung ist in Figur 3 dargestellt. Die Komponenten eines ersten Demultiplexers (gestricheltes Abteil A) sind von 21 bis und mit 27 numeriert, wobei die Übereinstimmung mit den Komponenten des Demultiplexers von Figur 1 wiederum durch die letzte Ziffer ausgedrückt wird. Das gleiche gilt für die Komponenten des zweiten Demultiplexers (gestricheltes Abteil B), die von 31 bis und mit 37 numeriert sind. Die serielle Verbindung wird erzielt, indem der Ausgangskanal 26 des ersten Demultiplexers im Punkt P mit dem Eingangskanal 31 des zweiten Demultiplexers verbunden wird. Der Modusumwandler 23 ist ein 100%TX&sub0;&sub0;TTY&sub0;&sub1;(λ&sub1;)-Umwandler. Der Modusumwandler 33 ist ein 100%TW&sub0;&sub0;TTZ&sub0;&sub1;(λ&sub1;)-Umwandler, wobei TW, TX und TZ wiederum Polarisationen bezeichnen, die willkürlich gewählt werden können, natürlich mit der Einschränkung, dass TW und TX verschieden sein müssen. Ein Ausgangssignal So31(λ&sub1;) im Ausgangskanal 27 besteht aus der λ&sub1;-Komponente, die sich im Eingangssignal Si3(λ&sub1;,λ&sub2;,--) mit der TX-Polarisation ausbreitet. Die λ&sub1;-Komponente, die sich im Eingangssignal Si3(λ&sub1;,λ&sub2;,--) mit der TW-Polarisation ausbreitet, bleibt im restlichen Signal, das den ersten Demultiplexer über den Ausgangskanal 26 verlässt, und das über den Eingangskanal 31 in den zweiten Demultiplexer eintritt. Im zweiten Demultiplexer wird, nach der Umwandlung in den geleiteten Modus erster Ordnung mit der TZ-Polarisation, diese λ&sub1;-Komponente mit der TW-Polarisation ebenfalls vom Kompositsignal abgespalten und bildet im Ausgangskanal 37 ein Ausgangssignal So32(λ&sub1;). Ein Ausgangssignal So3(λ&sub2;,--) im Ausgangskanal 36 ist jetzt das Eingangssignal, das zumindest beinahe vollständig von der λ&sub1;-Komponente befreit worden ist. Ein Vorteil dieses Demultiplexers besteht darin, dass beide Polarisationen der λ&sub1;-Komponente des Eingangssignals auf den Ausgangskanälen 27 und 37 separat zur Verarbeitung verfügbar sind, was in einem Polarisation-Diversity-Empfänger nutzbar angewendet werden kann. Ein zusätzlicher Vorteil wird erzielt, indem die Polarisation TZ gleich TY gewählt wird. In diesem Fall kann man bei der weiteren Verarbeitung der zwei abgespaltenen Signale von optischen Komponenten Gebrauch machen, die für die Polarisation ausgebildet sind, welche am leistungsfähigsten verarbeitet werden kann. Zusätzlich funktioniert der Demultiplexer in diesem Fall als komplett passiver Polarisationsumwandler, der vom eintretenden Polarisationszustand unabhängig ist.
- Die Modusumwandler und Modusspalter, die in den oben beschriebenen Demultiplexern verwendet werden, funktionieren umgekehrt für optische Signale mit einer entgegengesetzten Ausbreitungsrichtung. Somit wird aus einem Modusspalter ein Moduskombinator, und ein 100%TX&sub0;&sub0;TTY&sub0;&sub1;(λ&sub1;)-Umwandler wird zu einem 100%TY&sub0;&sub1;T TX&sub0;&sub0;(λ&sub1;)-Umwandler. Indem jetzt die Ausgangskanäle (6,7; 16,17; 36,37,27) als Eingangskanäle für diejenigen Eingangssignale verwendet werden, die den verschiedenen So-Signalen entsprechen, erhält man jetzt die ursprünglichen Signale Si als Ausgangssignale an den ursprünglichen Eingangskanälen (1; 11; 21), die jetzt als Ausgangskanäle verwendet werden. Dies bedeutet, dass die Demultiplexer nach der Erfindung in der umgekehrten Richtung, das heisst mit Signalumkehrung, als Multiplexer funktionieren, und dass sie als solche verwendet werden können. Dies ist in der Zeichnung durch die fetten Pfeile DEMUX bzw. MUX angedeutet. In diesem Fall muss bei den Multiplexern nach den Blockschemen von Figur 1 und Figur 3 darauf geachtet werden, dass nur Signale mit der richtigen Polarisation zugeführt werden.
Claims (10)
1. Integrierter optischer Wellenlängen-Demultiplexer zum
Abspalten eines ersten optischen Signals (So1(λ&sub1;); So2(λ&sub1;);
So31(λ&sub1;), So32(λ&sub1;)) mit einer ersten Wellenlänge (λ&sub1;) von einem
zweiten optischen Kompositsignal (Si1(λ&sub1;,λ&sub2;,--); Si2(λ&sub1;,λ&sub2;,--);
Si3(λ&sub1;,λ&sub2;,--)), das sich in einem ersten geleiteten Modus
ausbreitet und mindestens die erste und eine zweite Wellenlänge
(λ&sub1;,λ&sub2;) aufweist, wobei dieser Demultiplexer folgendes umfasst:
Modusumwandlungsmittel (3;13, 18; 23, 33), die für die erste
Wellenlänge selektiv sind, zum Umwandeln dieses ersten
geleiteten Modus in einen zweiten geleiteten Modus, dessen Ordnung
sich von derjenigen des ersten unterscheidet, und
einen ersten mit den Modusumwandlungsmitteln verbindenden
Modusspalter (5; 15; 35),
dadurch gekennzeichnet, dass die Modusumwandlungsmittel (3; 13,
18; 23, 33) einen kanalartigen Wellenleiter umfassen, der einen
ankommenden wellenleitenden Abschnitt, einen wellenleitenden
Zwischenabschnitt und einen ausgehenden wellenleitenden
Abschnitt mit einschliesst, wobei der wellenleitende
Zwischenabschnitt eine periodische geometrische Struktur aufweist
bestehend aus einer periodischen Sequenz von zwei wellenleitenden
Unterabschnitten innerhalb der Periodenlänge, wobei die Länge
der Unterabschnitte und die Anzahl Perioden an diese Umwandlung
angepasst sind, und
dass der erste Modusspalter (5; 15; 35) eine asymmetrische Y-
Verzweigung ist, die mit dem kanalartigen Wellenleiter dieser
Umwandlungsmittel verbunden ist.
2. Wellenlängen-Demultiplexer nach Anspruch 1, bei dem
mindestens das erste optische Signal (So2(λ&sub1;)) im zweiten optischen
Kompositsignal (Si2(λ&sub1;,λ&sub2;,--)) eine undefinierte Polarisation
aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die
Modusumwandlungsmittel folgendes umfassen:
einen monomodalen Eingangskanal (11; 21) für das optische
Kompositsignal,
einen ersten mit dem Eingangskanal zu verbindenden Adapter (12,
22) als Verzweigung von einem monomodalen zu einem bimodalen
optischen Wellenleiter,
einen ersten Modusumwandler (13; 23), der mit dem ersten
Adapter verbunden und für die erste Wellenlänge selektiv ist, um
den geleiteten Modus nullter Ordnung einer ersten der zwei
Polarisationen (TE oder TM) in den geleiteten Modus erster
Ordnung einer der beiden Polarisationen umzuwandeln,
einen zweiten Umwandler (18; 33), der mit dem ersten
Modusumwandler verbunden und für die erste Wellenlänge selektiv ist,
um den geleiteten Modus nullter Ordnung der zweiten der zwei
Polarisationen in den geleiteten Modus erster Ordnung einer der
zwei Polarisationen umzuwandeln, und
dass die Y-Verzweigung (15; 35) einen bimodalen Eingangskanal
(14.2; 34) und zwei monomodale Ausgangskanäle (16, 17; 36, 37)
umfasst, die unterschiedliche Ausbreitungskonstanten aufweisen.
3. Wellenlängen-Demultiplexer nach Anspruch 1, bei dem
mindestens das erste vom optischen Kompositsignal (Si1(λ&sub1;,λ&sub2;,--))
abzuspaltende Signal (So1(λ&sub1;)) eine definierte Polarisation
aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Modusumwandlungsmittel
folgendes umfassen:
einen monomodal en polarisationsaufrecherhaltenden Eingangskanal
(1) für das optische Kompositsignal,
einen Adapter (2) als Abzweigung von einem monomodalen zu einem
bimodalen optischen Wellenleiter,
einen Modusumwandler (3), der für die erste Wellenlänge
selektiv ist, um den geleiteten Modus nullter Ordnung mit dieser
definierten Polarisation vollständig in den geleiteten Modus
erster Ordnung mit einer der beiden Polarisationen umzuwandeln;
und
dass die Y-Verzweigung (5) einen bimodalen Eingangskanal (4)
und zwei monomodale Ausgangskanäle (6, 7) umfasst, die
unterschiedliche Ausbreitungskonstanten aufweisen.
4. Demultiplexer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
eine zweite Y-Verzweigung (25) mit einem bimodalen
Eingangskanal (24) und zwei monomodalen Ausgangskanälen (26, 27) mit
unterschiedlichen Ausbreitungskonstanten zwischen dem ersten (23)
und dem zweiten (33) Modusumwandler eingebaut ist, wobei der
erste Modusumwandler mit dem bimodalen Eingangskanal und der
zweite Modusumwandler über einen zweiten Adapter (32) mit dem
Ausgangskanal mit der höchsten Ausbreitungskonstante verbunden
ist.
5. Wellenlängen-Demultiplexer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass jeder Modusumwandler derart ausgebildet
ist, dass das in den geleiteten Modus erster Ordnung
umgewandelte Signal sich in der Polarisation von demjenigen im
geleiteten Modus nullter Ordnung unterscheidet.
6. Integrierter optischer Wellenlängen-Multiplexer zum
Kombinieren eines ersten optischen Signals (So1(λ&sub1;); So2(λ&sub1;)) mit
einer ersten Wellenlänge (λ&sub1;) mit einem zweiten optischen Signal
(So1(λ&sub2;); So2(λ&sub2;)) mit mindestens einer zweiten Wellenlänge (λ&sub2;),
die sich von der ersten Wellenlänge unterscheidet, wobei sich
diese beiden optischen Signale in einem identischen ersten
geleiteten Modus ausbreiten, wobei dieser Multiplexer folgendes
umfasst:
Signalkombinierungsmittel, und
Modusumwandlungsmittel zum Umwandeln des ersten optischen
Signals dieses zweiten geleiteten Modus in den ersten geleiteten
Modus,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Signalkombinierungsmittel einen Moduskombinator (5; 15)
umfassen, in dem das erste optische Signal in einen zweiten
geleiteten Modus übergeht, der sich vom ersten unterscheidet, und
dass das zweite optische Signal im ersten geleiteten Modus
bleibt, und
die Modusumwandlungsmittel (3; 13, 18), welche mit dem
Moduskombinator verbinden, für die erste Wellenlänge selektiv sind
und einen kanalartigen Wellenleiter umfassen, der einen
ankommenden wellenleitenden Abschnitt, einen wellenleitenden
Zwischenabschnitt und einen ausgehenden wellenleitenden Abschnitt
einschliesst, wobei der wellenleitende Zwischenabschnitt eine
periodische geometrische Struktur aufweist, die aus einer
periodischen Sequenz von zwei wellenleitenden Unterabschnitten
innerhalb einer Periodenlänge besteht, wobei die Länge der
Unterabschnitte
und die Anzahl Perioden an diese Umwandlung
angepasst sind.
7. Wellenlängen-Multiplexer nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, dass der Moduskombinator eine asymmetrische
Y-Verzweigung ist.
8. Wellenlängen-Multiplexer nach Anspruch 7, bei dem das erste
optische Signal (So2(λ&sub1;)) eine undefinierte Polarisation
aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Y-Verzweigung einen ersten monomodalen Eingangskanal (17)
für das erste optische Signal und einen zweiten monomodalen
Eingangskanal (16) für das zweite optische Signal umfasst,
wobei sich diese Eingangskanäle in der Ausbreitungskonstante
unterscheiden und der erste optische Kanal die niedrigste
Ausbreitungskonstante aufweist, und wobei diese Eingangskanäle zu
einem bimodalen Zwischenkanal (14.2) kombiniert werden, in dem
sich das erste optische Signal im geleiteten Modus erster
Ordnung und das zweite optische Signal im geleiteten Modus nullter
Ordnung ausbreitet,
dass die Modusumwandlungsmittel folgendes umfassen:
einen ersten Modusumwandler (18), der mit dem Zwischenkanal
verbunden und für die erste Wellenlänge selektiv ist, um
mindestens den grössten Teil des geleiteten Modus erster Ordnung
einer ersten der zwei Polarisationen (TE oder TM) in den
geleiteten Modus nullter Ordnung einer der zwei Polarisationen
umzuwandeln,
einen zweiten Modusumwandler (13), der mit dem ersten
Modusumwandler verbunden und für die erste Wellenlänge selektiv ist,
um mindestens den grössten Teil des geleiteten Modus erster
Ordnung der zweiten der zwei Polarisationen des ersten
optischen Signals in den geleiteten Modus nullter Ordnung der
anderen der zwei Polarisationen umzuwandeln, und
einen Adapter (12), der mit dem zweiten Modusumwandler
verbunden ist, als Abzweigung von einem bimodalen zu einem
monomodalen optischen wellenleitenden Ausgangskanal (11).
9. Wellenlängen-Multiplexer nach Anspruch 7, bei dem das erste
optische Signal (So1(λ&sub1;)) eine definierte Polarisation aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Y-Verzweigung (5) einen ersten monomodalen Eingangskanal
(7) für das erste optische Signal und einen zweiten monomodalen
Eingangskanal (6) für das zweite optische Signal umfasst, wobei
sich diese Eingangskanäle in der Ausbreitungskonstante
unterscheiden und der erste optische Kanal die niedrigste
Ausbreitungskonstante aufweist, und wobei diese Eingangskanäle zu
einem bimodalen Zwischenkanal (4) kombiniert werden, und
dass die Modusumwandlungsmittel folgendes umfassen:
einen ersten Modusumwandler (3), der mit dem Zwischenkanal
verbunden und für die erste Wellenlänge selektiv ist, um
mindestens den grössten Teil des geleiteten Modus erster Ordnung
dieser definierten Polarisation in den geleiteten Modus nullter
Ordnung einer dieser zwei Polarisationen umzuwandeln,
einen Adapter (2), der mit dem ersten Modusumwandler verbunden
ist, als Abzweigung von einem bimodalen zu einem monomodalen
optischen wellenleitenden Ausgangskanal (1).
10. Integrierte optische Vorrichtung für die
Wellenlängenteilungs-Demultiplexierung in einer ersten Signalrichtung (T) und
für die Wellenlängenteilungs-Multiplexierung in einer zweiten
Signalrichtung (E), die der ersten Richtung entgegengesetzt
ist, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst:
Modusumwandlungsmittel (3; 13, 18), die für eine vordefinierte
Wellenlänge (λ&sub1;) selektiv sind, für die Modusumwandlung von
einem ersten geleiteten Modus in einen zweiten geleiteten Modus,
der sich in der Ordnung vom ersten unterscheidet, in der ersten
Signalrichtung, und vom zweiten geleiteten Modus in den ersten
geleiteten Modus in der entgegengesetzten Signalrichtung, und
Spaltungs/Kombinations-Mittel (5; 15) für die Modusspaltung in
der ersten Signalrichtung und zum Kombinieren in der anderen
Signalrichtung, welche mit den Modusumwandlungsmitteln
verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Modusumwandlungsmittel einen kanalartigen Wellenleiter
umfassen, der einen ankommenden wellenleitenden Abschnitt, einen
wellenleitenden Zwischenabschnitt und einen ausgehenden
wellenleitenden
Abschnitt einschliesst, wobei der wellenleitende
Zwischenabschnitt eine periodische geometrische Struktur aufweist,
die aus einer periodischen Sequenz zweier wellenleitender
Unterabschnitte innerhalb einer Periodenlänge besteht, wobei die
Länge der Unterabschnitte und die Anzahl Perioden an diese
Umwandlung angepasst sind, und
dass die Spaltungs/Kombinations-Mittel eine asymmetrische Y-
Verzweigung einschliessen, die über einen wellenleitenden Kanal
(4; 14.2) des zweiten geleiteten Modus mit diesen
Umwandlungsmitteln gekoppelt ist, und die mit zwei abzweigenden
wellenleitenden Kanälen (6, 7; 16, 17) des ersten geleiteten Modus
versehen ist, welche eine unterschiedliche Ausbreitungskonstante
aufweisen.
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