NL8602425A - REFLECTOR FOR OPTICAL FIBERS. - Google Patents
REFLECTOR FOR OPTICAL FIBERS. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8602425A NL8602425A NL8602425A NL8602425A NL8602425A NL 8602425 A NL8602425 A NL 8602425A NL 8602425 A NL8602425 A NL 8602425A NL 8602425 A NL8602425 A NL 8602425A NL 8602425 A NL8602425 A NL 8602425A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- fiber
- acoustic wave
- substrate
- transducer
- acoustic
- Prior art date
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims description 31
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 190
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 95
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 37
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 20
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 6
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 3
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229940085805 fiberall Drugs 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000000382 optic material Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
- G02B6/29316—Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide
- G02B6/29317—Light guides of the optical fibre type
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
- G02B6/29316—Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide
- G02B6/29325—Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide of the slab or planar or plate like form, i.e. confinement in a single transverse dimension only
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/33—Acousto-optical deflection devices
- G02F1/335—Acousto-optical deflection devices having an optical waveguide structure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
4 it k VO 83764 it k VO 8376
Reflector voor optische vezels.Optical fiber reflector.
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het reflecteren van een gedeelte van een lichtgolf wanneer de lichtgolf zich langs een optische vezel voortplant. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze en inrich-5 ting, waarbij wordt veroorzaakt, dat twee akoestische golven zich onder zodanig gekozen hoeken in de vezel voortplanten, dat een gedeelte van een lichtgolf, welke zich in een eerste richting langs de vezel voortplant, met de twee akoestische golven zal samenwerken en tengevolge van een dergelijke samenwerking zal worden terugge-10 kaatst in een richting, tegengesteld aan de eerste richting. Er kunnen een of meer reflectoren volgens de uitvinding met een optische vezel worden verbonden om op commando gereflecteerde lichtsignalen op te wekken doordat gekozen reflectoren van de reflectoren worden geactiveerd teneinde te veroorzaken, dat de door de geactiveerde reflec-15 toren opgewekte akoestische golven in de vezel worden voortgeplant.The invention relates to a method and device for reflecting a part of a light wave when the light wave propagates along an optical fiber. More particularly, the invention relates to a method and apparatus wherein two acoustic waves are caused to propagate in the fiber at selected angles such that a portion of a light wave extending in a first direction along the fiber propagates, will interact with the two acoustic waves and will be reflected in a direction opposite to the first direction as a result of such cooperation. One or more reflectors according to the invention may be connected to an optical fiber to generate commanded light signals by activating selected reflectors of the reflectors to cause the acoustic waves generated by the activated reflectors to be generated in the fiber are propagated.
Voor een groot aantal verschillende vezelaftast- en informa-tieoverdrachtstoepassingen, waarbij een optische vezel wordt gebruikt, is het gewenst te beschikken over een inrichting, welke langs de optische vezel kan worden opgestald om, wanneer deze op 20 commando wordt geactiveerd een reflectie te veroorzaken, en welke wanneer deze niet wordt geactiveerd praktisch geen verliezen vertoont. Bij een groot aantal inrichtingen met deze eigenschappen, die langs de vezel zijn opgesteld, kunnen tijddomeinreflectometrie-methoden worden gebruikt om informatie uit een groot aantal aftast-25 inrichtingen aan een multiplexbewerking met tijdverdeling te onder werpen.For a wide variety of fiber scanning and information transfer applications using an optical fiber, it is desirable to have a device which can be stored along the optical fiber to cause reflection when activated on command, and which, when not activated, shows practically no losses. A large number of devices with these properties disposed along the fiber can use time domain reflectometry methods to multiplex information from a large number of scanners.
Men heeft conventionele vezelkoppelinrichtingen gebruikt om een gereflecteerde lichtsignaal in omgekeerde richting in een vezel te verkrijgen door bij de niet-gebruikte uitgangspoort van 30 de koppelinrichting een spiegel op te stellen. De overschotverliezen in een dergelijke koppelinrichting en de verdere verliezen, welke een gevolg zijn van de bevestiging van de koppelinrichting aan de vezel zijn evenwel te groot om het mogelijk te maken, dat bij een enkele vezel een significant aantal van dergelijke reflectiepunten .35 wordt gevormd.Conventional fiber couplers have been used to obtain a reverse light reflected signal in a fiber by arranging a mirror at the unused output port of the coupler. However, the excess losses in such a coupling device and the further losses resulting from the attachment of the coupling device to the fiber are too great to allow a significant number of such reflection points to be formed in a single fiber.
8.602*° 3 * * 3 \ -2-8,602 * ° 3 * * 3 \ -2-
Voorts zijn deze verliezen in die zin permanent, dat de koppelinrich-tingen niet kunnen worden gedeactiveerd om de verliezen op gewenste tijdstippen te elimineren.Furthermore, these losses are permanent in that the linkers cannot be deactivated to eliminate the losses at desired times.
Een andere methode voor het verkrijgen van een reflectie 5 in een optische vezel is beschreven in de Amerikaanse octrooiaanvra ge Serial No. 596.889. Bij deze methode wordt gebruik gemaakt van een evanescente koppeling tussen twee vezelsegmenten, welke door een vezellussectie van elkaar zijn gescheiden teneinde te veroorzaken, dat een gedeelte van het licht, dat langs de vezel wordt voortge-10 plant, vanuit ëên segment naar het andere segment wordt gekoppeld teneinde langs de vezel in tegengestelde richting terug te worden voortgeplant. De vezel kan bij deze methode ononderbroken zijn. . * Ofschoon de overschotverliezen bij deze constructie aanmerkelijk ; kleiner zijn dan bij een koppelinrichting, zijn zij nog steeds te 15 groot om honderden van dergelijke reflectiepunten bij een enkele vezel mogelijk te maken. Bovendien zijn de reflectoren van de Amerikaanse octrooiaanvrage Serial No. 596.889 in die zin permanent, dat het overschotverlies elke keer, dat licht de reflectoren doorloopt optreedt en deze verliezen beïnvloeden de werking van alle 20 ' stroomafwaarts ten opzichte van een bepaalde reflecto-r bij een enkele vezel gevormde reflectoren op een schadelijke wijze.Another method of obtaining a reflection in an optical fiber is described in U.S. Patent Application Serial No. 596,889. This method uses an evanescent coupling between two fiber segments separated by a fiber loop section to cause some of the light propagated along the fiber from one segment to the other segment is coupled to be propagated back along the fiber in the opposite direction. The fiber can be continuous in this method. . * Although the surplus losses in this construction are considerable; smaller than with a coupling device, they are still too large to allow hundreds of such reflection points on a single fiber. In addition, the reflectors of U.S. Patent Application Serial No. 596,889 permanent in that the excess loss occurs each time light traverses the reflectors and these losses adversely affect the operation of all 20 'downstream of a given reflector with single fiber formed reflectors.
Andere bekende methoden voor het verkrijgen van een reflectie in een optische vezel omvatten; het introduceren van een discontinuïteit in de vezel, bv. door de vezel te onderbreken en de 25 afgebroken uiteinden onder gebruik van een verbindingsinrichting met geringe kwaliteit opnieuw met elkaar te verbinden; het mechanisch introduceren van een microscopische afschuining bij de vezel; en het blootstellen van een gedeelte van de vezel aan ruimtelijk periodieke verstoringen van de optische brekingsindex van de bekle-30 ding, welke de vezelkern omgeeft. Laatstgenoemde methode is beschre ven in de Britse octrooiaanvrage 2.145.237A, op pag. 5, regel 65 t/m pag. 6, regel 35. Deze bekende methoden voor het vormen van een reflector bij een vezel hebben alle het bezwaar, dat zij tot een permanente reflector leiden. Er is bij elke permanente reflector 35 een optisch verlies wanneer licht de reflector passeert, en deze verliezen beïnvloeden alle aftastinrichtingen, behorende bij alle 8602425 -3- *- k reflectoren, die stroomafwaarts ten opzichte van een bepaalde reflector bij een vezel zijn opgesteld, op een schadelijke wijze. Tengevolge van de verliezen kan bij een enkele vezel geen groot aantal van dergelijke permanente reflectoren worden ondergebracht.Other known methods of obtaining a reflection in an optical fiber include; introducing a discontinuity into the fiber, eg by interrupting the fiber and reconnecting the broken ends using a low quality connector; mechanically introducing a microscopic bevel to the fiber; and exposing a portion of the fiber to spatial periodic perturbations of the optical refractive index of the coating surrounding the fiber core. The latter method is described in British Patent Application 2,145,237A, p. 5, lines 65 to p. 6, line 35. These known methods of forming a reflector with a fiber all have the drawback that they lead to a permanent reflector. There is an optical loss with each permanent reflector 35 as light passes the reflector, and these losses affect all sensors associated with all 8602425 -3- * - k reflectors disposed downstream of a given reflector on a fiber. a harmful way. Due to the losses, a large number of such permanent reflectors cannot be accommodated with a single fiber.
5 In tegenstelling daarmede induceert de inrichting volgens de uitvinding een reflectie in een optische vezel wanneer deze op commando wordt geactiveerd, met een overschotverlies dat in wezen gelijk is aan nul bij gedeaetiveerde toestand. Het principe van de werking volgens de uitvinding is gebaseerd op de akoesto-optische 10 samenwerking van licht en geluidsgolven. Omdat geen bekledingsmate- riaal bij de vezelkern behoeft te worden verwijderd, kunnen de over-schotverliezen bijzonder gering worden gemaakt. Evenals bij de re-, flectieinrichting volgens de uitvinding gebruikt de bekende inrichting, bekend staande als de akoesto-optische cel van Bragg, een 15 akoesto-optische samenwerking. Fig. 1 is een schema waarin de ken merken van een cel volgens Bragg zijn weergegeven. In Fig. 1 ontmoet een lichtbundel 1, welke in een optisch medium 3, van bv. glas of kwarts, wordt voortgeplant, een akoestische golfreeks 2 onder een hoek Θ ten opzichte van de planaire golffronten van de golfreeks.In contrast, the device according to the invention induces a reflection in an optical fiber when activated on command, with a surplus loss substantially equal to zero when deactivated. The principle of the operation according to the invention is based on the acousto-optical cooperation of light and sound waves. Since it is not necessary to remove coating material at the fiber core, the excess bulk losses can be made very small. As with the reflection device according to the invention, the known device, known as the Bragg acousto-optic cell, uses an acousto-optic collaboration. Fig. 1 is a diagram showing the characteristics of a Bragg cell. In FIG. 1, a light beam 1, which is propagated in an optical medium 3, for example of glass or quartz, encounters an acoustic wave series 2 at an angle Θ to the planar wave fronts of the wave series.
20 De golfreeks 2 leidt tot een modulatie van de brekingsindex van het optische medium 3. Wanneer de omstandigheden zodanig zijn, dat U) Sta 9 - Jj- waarbij λ de golflengte van het licht in het medium 3 is en Λ de golflengte van de akoestische golfreeks is, wordt de lichtgolf 4 25 (welke een gedeelte van de energie van de lichtbundel 1 omvat) onder een hoek 2 Θ ten opzichte van de lichtbundel 1 gebroken. De akoestische golven in een cel van Bragg worden opgewekt door een transducent (zoals de transducent 5 volgens Fig. 1), die akoestisch met het optische medium 3 is gekoppeld. Er zijn lasermodulatoren 30 en bundelafbuiginrichtingen opgebouwd onder gebruik van cellen vol gens Bragg. Bij het conventionele gebruik wordt het licht evenwel over een zeer kleine hoek ten opzichte van de oorspronkelijke voort-plantingsrichting daarvan afgebogen.The wave series 2 results in a modulation of the refractive index of the optical medium 3. When the conditions are such that U) Sta 9 - Jj- where λ is the wavelength of the light in the medium 3 and Λ the wavelength of the acoustic wave series, the light wave 42 (which comprises a part of the energy of the light beam 1) is refracted at an angle 2 Θ with respect to the light beam 1. The acoustic waves in a Bragg cell are generated by a transducer (such as the transducer 5 of Fig. 1) which is coupled acoustically to the optical medium 3. Laser modulators 30 and beam deflectors have been constructed using cells according to Bragg. However, in conventional use, the light is diffracted at a very small angle from its original direction of propagation.
De gewenste reflectie in teruggaande zin in een vezel komt 35 overeen met Θ = 90° in vergelijking (1) . Indien A = λ /2, verkrijgt men een teruggaande reflectie (waarbij Θ * 90°). De amplitude van 8602425 ·* » ^ « -4- de in terugwaartse richting gereflecteerde optische golf is maximaal wanneer de periodieke optische brekingsindexvariaties, die door de akoestische energie worden geïnduceerd, op een halve optische golflengte van elkaar zijn gelegen. Er zijn in het algemeen maxima aan-5 wezig wanneer Λ * Μ λ/2, waarbij M een willekeurig niet-negatief on even geheel getal is (d.w.z. M = 1, 3, 5 ....). Het hoofdmaximum treedt op bij Λ = λ/2, of Μ = 1. Aangezien V ~Α£, waarbij V de snelheid van de akoestische golf en f de akoestische frequentie is, en aangezien λ = XQ/n waarbij XQ de golflengte van het licht in de 10 vrije ruimte is en n de brekingsindex is van het medium waarin de akoesto-optische samenwerking plaatsvindt, geldt (2) t-ψ λο* bit stelt de frequentie van de akoestische golf voor, welke nodig is om een gereflecteerd signaal met een significante amplitude 15 op te wekken in het geval, dat de lichtbundel zich colineair met de akoestische golf voortplant. De optische frequentie van het verstrooide of gereflecteerde licht wordt of naar boven of naar beneden verschoven over een bedrag, dat gelijk is aan f afhankelijk van het feit of de akoestische golf zich naar de lichtgolf of van de licht-20 golf af beweegt. Bij de meeste optische vezels bestaat de kern uit gesmolten silicium^oxyde, waarvoor n = 1,46 en V » 5,96 X 103 meters/ sec. Voor licht met een golflengte in de vrije ruimte XQ - 1,3 X 10“^ meter is de vereiste akoestische frequentie om de breking van de laagste orde in de teruggaande richting te induceren f * 13,38 GHz.The desired retrospective reflection in a fiber corresponds to Θ = 90 ° in equation (1). If A = λ / 2, a retro-reflecting is obtained (where Θ * 90 °). The amplitude of the backward reflected optical wave is 8602425 maximum when the periodic optical refractive index variations induced by the acoustic energy are half a optical wavelength apart. There are generally maxima on -5 when Λ * Μ λ / 2, where M is any non-negative un even integer (i.e. M = 1, 3, 5 ....). The main maximum occurs at Λ = λ / 2, or Μ = 1. Since V ~ Α £, where V is the velocity of the acoustic wave and f is the acoustic frequency, and since λ = XQ / n where XQ is the wavelength of the light is in the free space and n is the refractive index of the medium in which the acousto-optic co-operation takes place, (2) t-ψ λο * bit represents the frequency of the acoustic wave, which is required to produce a reflected signal with to generate a significant amplitude in case the light beam propagates collinear with the acoustic wave. The optical frequency of the scattered or reflected light is either shifted up or down by an amount equal to f depending on whether the acoustic wave moves towards the light wave or away from the light wave. In most optical fibers, the core consists of molten silicon oxide, for which n = 1.46 and V> 5.96 X 103 meters / sec. For free space wavelength XQ - 1.3 X 10 "^ meter, the acoustic frequency required to induce the lowest order refraction in the reverse direction is f * 13.38 GHz.
25 De moeilijkheid bij het ontwerpen van een inrichting, welke een teruggaande reflectie levert gebaseerd op een akoesto-optische samenwerking is het gevolg van de hoge frequentie, welke nodig is bij het bovenbeschreven directe colineaire Bragg-regime. Het is zeer lastig akoestische transducenten te vervaardigen en te ver-30 binden, welke bij deze frequenties werken en de meeste materialen hebben bij deze hoge frequentie bijzonder grote verliezen. Het eerste probleem, dat bij een dergelijke inrichting, waarin het licht zich door een optische vezel voortplant, moet worden opgelost is te veroorzaken, dat de geluidsgolf zich vanuit de transducent 35 via een substraat naar het vezelkerngebied met een zo gering moge lijk verlies voortplant.The difficulty in designing a device that provides a retro-reflection based on an acousto-optical cooperation is due to the high frequency required by the above-described direct collinear Bragg regime. It is very difficult to manufacture and connect acoustic transducers which operate at these frequencies and most materials have particularly high losses at this high frequency. The first problem to be solved in such a device in which the light propagates through an optical fiber is to cause the sound wave to propagate from the transducer 35 through a substrate to the fiber core region with as little loss as possible.
8802425 <* ... * -5-8802425 <* ... * -5-
Een onjuiste aanpassing van de akoestische impedantie, p V, waarbij p * dichtheid en V akoestische snelheid, van de substraat en de vezel veroorzaakt ook een akoestisch reflectieverlies bij het scheidingsvlak. Een methode om het akoestische reflectieverlies .An incorrect adjustment of the acoustic impedance, p V, where p * density and V acoustic velocity, of the substrate and the fiber also causes an acoustic reflection loss at the interface. A method to measure the acoustic reflection loss.
5 te vermijden zou daarin bestaan, dat zowel de vezel als de substraat uit gesmolten siliciumoxyde werden gevormd. Eet ultrasone verlies van gesmolten siliciumoxyde bedraagt echter l2dB/cm- GHz2 volgens D.A. Pinnow, "Guidelines for the Selection of Acousto-Optic Material", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-6, Nr. 4, april 1970.5 would be to avoid both the fiber and the substrate being formed from molten silica. However, the ultrasonic loss of molten silica is 12dB / cm-GHz2 according to D.A. Pinnow, "Guidelines for the Selection of Acousto-Optic Material", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-6, No. April 4, 1970.
10 Dit verlies bedraagt 2Q28dB/cm bij een frequentie van 13 GHz. Dit zeer grote verlies maakt het zeer lastig een configuratie te ontwerpen, welke een ultrasone golf colineair met de vezelkern kan injecteren. Een injectie onder zeer kleine hoeken of focuserings-inrichtingen vereisen alle lange wegen in de substraat. Er zijn 15 kristallen gevonden, welke veel minder demping dan gesmolten sili ciumoxyde veroorzaken doch deze kristallen hebben een akoestische impedantie, welke aanmerkelijk verschilt van die van uit gesmolten siliciumoxyde bestaande optische vezels en bezitten de vereiste akoestische voortplantingseigenschappen slechts langs bepaalde 20 assen. Ook_hier weer wordt de injectie van de akoestische golven in de vezelkern onder kleine hoeken tot zeer grote verliezen tengevolge van de onjuiste impedantie-aanpassing, en focusering voldoet in de praktijk niet in verband met de anisotropie.10 This loss is 2Q28dB / cm at a frequency of 13 GHz. This very large loss makes it very difficult to design a configuration capable of injecting an ultrasonic wave collinearly with the fiber core. Very small angle injection or focusing devices all require long paths into the substrate. 15 crystals have been found which cause much less attenuation than molten silicon oxide, but these crystals have an acoustic impedance significantly different from that of molten silica optical fibers and have the required acoustic propagation properties only along certain axes. Again, the injection of the acoustic waves into the fiber core at small angles becomes very large losses due to the incorrect impedance matching, and focusing is not practical in connection with anisotropy.
De inrichting volgens de uitvinding is een inrichting, welke 25 bij een optische vezel kan worden opgesteld en daarmede kan worden verbonden om een gedeelte van een lichtgolf te reflecteren wanneer de lichtgolf zich langs de longitudinale hartlijn van de vezel voortplant. De inrichting omvat organen voor het opwekken van twee akoestische golven, welke zich in de vezel onder zodanig gekozen 30 hoeken zullen voortplanten, dat elke golf zich voortplant in een samenwerkingsgedeelte van de vezel in een richting, welke 45° insluiten ten opzichte van de hartlijn en ioodrecht staat op de richting van de andere.The device according to the invention is a device that can be arranged with an optical fiber and connected thereto to reflect a part of a light wave as the light wave propagates along the longitudinal axis of the fiber. The device includes means for generating two acoustic waves which will propagate in the fiber at selected angles such that each wave propagates in a cooperating portion of the fiber in a direction enclosing 45 ° from the centerline and perpendicular to the direction of the other.
Bij een uitvoeringsvorm omvat de inrichting volgens de uit-35 vinding twee akoestische transducenten, welke zijn verbonden met een substraat, via welke substraat akoestische signalen, die door 8602425 t ** -6- de transducenten worden opgewekt, zich kunnen voortplanten. De trans-ducenten zijn zodanig georiënteerd, dat wanneer de substraat bij een optische vezel wordt opgesteld en daarmede wordt verbonden, een eerste akoestische golf, welke afkomstig is uit een van de transducenten, 5 zich in de vezel zal voortplanten en zich in de vezel in een eerste richting onder een hoek van 45° ten opzichte van de longitudinale hartlijn van de vezel zal voortplanten, en een tweede akoestische golf, welke bij de andere van de transducenten wordt opgewekt, naar de vezel zal worden voortgeplant en zich in de vezel zal voortplanten 10 in een tweede richting, welke een hoek van 45° maakt ten opzichte van de hartlijn en loodrecht staat op de eerste richting. Licht, dat zich langs de hartlijn van de vezel voortbeweegt zal samenwerken met het akoestische veld, dat het gevolg is van de superpositie van de eerste en tweede akoestische golven en gedeeltelijk over 180° in 15 terugwaartse richting langs de hartlijn van de vezel worden gereflec teerd. Het vezelgebied, waarin de akoesto-optische samenwerking plaatsvindt, zal hier worden betiteld als het "samenwerkingsgebied" (of het "samenwerkingsgedeelte").In one embodiment, the device according to the invention comprises two acoustic transducers, which are connected to a substrate, through which substrate acoustic signals generated by 8602425 t -6th transducers can propagate. The transducers are oriented such that when the substrate is positioned and connected to an optical fiber, a first acoustic wave, originating from one of the transducers, will propagate in the fiber and in the fiber a first direction at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the fiber will propagate, and a second acoustic wave generated in the other of the transducers will propagate to the fiber and propagate in the fiber 10 in a second direction, making an angle of 45 ° to the centerline and perpendicular to the first direction. Light traveling along the fiber axis will interact with the acoustic field resulting from the superposition of the first and second acoustic waves and reflected partially 180 ° backward along the fiber axis . The fiber region in which the acousto-optical collaboration takes place will herein be referred to as the "collaboration region" (or the "collaboration portion").
Bij voorkeur zal de substraat met de optische vezel worden 20 verbonden en een zodanig gekozen akoestische impedantie hebben, dat deze zo dicht mogelijk is aangepast aan die van de vezel teneinde een akoestisch reflectieverlies te reduceren, dat optreedt wanneer de akoestische golven zich vanuit de substraat naar en in de vezel voortplanten. Bij een voorkeursuitvoeringsvorm zal de sub-25 . straat twee gebieden omvatten, die elk een verschillende transducent van de vezel scheiden. De twee gebieden zijn bij voorkeur van elkaar gescheiden door een akoestisch absorberend element.Preferably, the substrate will be connected to the optical fiber and have an acoustic impedance chosen to be as closely matched as possible to that of the fiber to reduce an acoustic reflection loss that occurs when the acoustic waves travel from the substrate to and propagate in the fiber. In a preferred embodiment, the sub-25. two regions, each of which separates a different transducer from the fiber. The two areas are preferably separated from each other by an acoustically absorbing element.
Bij een tweede uitvoeringsvorm wordt een enkele akoestische transducent gebruikt voor het opwekken van de twee akoestische gol-30 ven. Evenals bij de eerste uitvoeringsvorm zullen de twee akoesti sche golven zich in de vezel in richtingen, welke een hoek van 45° maken t.o.v. de longitudinale hartlijn van de vezel en onder 90° t.o.v. elkaar voortplanten. De eerste akoestische golf is een gedeelte van de akoestische golfenergie, welke wordt opgewekt door de 35 enkele transducent, en welke zich via de substraat direct naar en in de vezel voortplant.In a second embodiment, a single acoustic transducer is used to generate the two acoustic waves. As in the first embodiment, the two acoustic waves will propagate in the fiber in directions at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the fiber and propagate at 90 ° to each other. The first acoustic wave is a portion of the acoustic wave energy which is generated by the single transducer and which propagates directly to and into the fiber through the substrate.
8602425 -7-8602425 -7-
De tweede akoestische golf bestaat uit een ander gedeelte van de akoestische golf^energie, welke door de enkele transducent wordt opgewekt, welke golf bij een oppervlak van de substraat wordt gereflecteerd en daarna in de vezel wordt gebroken. Omdat de tweede uit-5 voeringsvorm slechts een enkele transducent vereist, kan deze op een meer eenvoudige wijze worden vervaardigd dan de eerste uitvoeringsvorm. Bovendien maakt de tweede uitvoeringsvorm een meer gunstige geometrie van het samenwerkingsgebied mogelijk, waardoor een gereduceerd akoestisch verlies in de vezelbekleding voor een samenwerkingsgebied 10 met een voldoende lengte langs de longitudinale hartlijn van de vezel mogelijk is hetgeen derhalve leidt tot een hoger brekingsrendement.The second acoustic wave consists of another portion of the acoustic wave energy generated by the single transducer, which wave is reflected at a surface of the substrate and is then broken into the fiber. Since the second embodiment requires only a single transducer, it can be manufactured in a more simple manner than the first embodiment. In addition, the second embodiment allows for a more favorable geometry of the mating region, allowing for reduced acoustic loss in the fiber coating for a mating region 10 of sufficient length along the longitudinal axis of the fiber, thus leading to a higher refractive efficiency.
Een bezwaar is, dat de twee akoestische golven (d.w.z. de gereflecteerde en niet-gereflecteerde gedeelten van de akoestische golfenergie, welke door de enkele transducent wordt opgewekt) dezelfde frequentie 15 hebben, zodat de tweede uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding slechts als een reflector en niet als een optische fre-quentieverschuiver kan worden gebruikt.A drawback is that the two acoustic waves (ie the reflected and non-reflected portions of the acoustic wave energy generated by the single transducer) have the same frequency, so that the second embodiment of the device according to the invention is only a reflector and cannot be used as an optical frequency shifter.
Overeenkomstig de werkwijze volgens de uitvinding worden de akoestische transducenten (of de transducent) behorende bij een samen-20 werkingsgedeelte van een vezel geactiveerd om de beschreven eerste en tweede akoestische golven op gewenste tijdstippen in het samenwerkings-gedeelte te introduceren. De transducent (of transducenten) kunnen op gekozen tijdstippen worden gedeactiveerd, zodat licht ongehinderd via het samenwerkingsgedeelte kan worden voortgeplant. Indien gewenst, 25 worden de eerste en tweede akoestische golven zodanig opgewekt, dat zij een in hoofdzaak gelijke frequentie, f hebben, waarbij f = (2nV>/kAQ (cos 45°), waarbij XQ de golflengte in de vrije ruimte van licht is, waarvan men wenst, dat dit wordt gereflecteerd wanneer het licht door de vezel wordt voortgeplant, V de snelheid van de eerste akoestische 30 golf in de vezel is, n de optische brekingsindex van de vezel is, en M een positief oneven geheel getal is. Bij een andere uitvoeringsvorm zal de eerste akoestische golf zodanig worden opgewekt, dat deze een frequentie heeft, welke verschilt van die van de tweede akoestische golf. Zoals later meer gedetailleerd zal worden toegelicht, zal de 35 frequentie van het gereflecteerde lichtsignaal naar boven of naar beneden worden verschoven over een bedrag, dat evenredig is met het ver- 1602425 -8- schil tussen de frequenties van de eerste en tweede akoestische golven.In accordance with the method of the invention, the acoustic transducers (or the transducer) associated with a cooperating portion of a fiber are activated to introduce the described first and second acoustic waves into the cooperating portion at desired times. The transducer (or transducers) can be deactivated at selected times to allow light to propagate through the collaboration portion unhindered. If desired, the first and second acoustic waves are generated to have a substantially equal frequency, f, where f = (2nV> / kAQ (cos 45 °), where XQ is the wavelength in the free space of light which is desired to be reflected as the light is propagated through the fiber, V is the velocity of the first acoustic wave in the fiber, n is the optical refractive index of the fiber, and M is a positive odd integer. In another embodiment, the first acoustic wave will be generated to have a frequency different from that of the second acoustic wave As will be explained in more detail later, the frequency of the reflected light signal will be up or down shifted by an amount proportional to the difference between the frequencies of the first and second acoustic waves.
Langs een enkele optische vezel kunnen een of meer samenwerkings-gedeelten (of reflectiepunten), elk behorende bij een akoesto-optische reflector bij elk van de hierbeschreven uitvoeringsvormen worden aan-· 5 gebracht. Teneinde ongewenste lichtreflecties te elimineren, wordt elke reflector in een gedeactiveerde toestand gehouden behalve tijdens gekozen perioden, gedurende welke de reflector wordt geactiveerd.One or more cooperation portions (or reflection points), each associated with an acousto-optical reflector, may be arranged along a single optical fiber in any of the embodiments described herein. In order to eliminate unwanted light reflections, each reflector is kept in a deactivated state except during selected periods during which the reflector is activated.
De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: 10 fig. 1 een schema waarin de wijze van werken van een conventione le cel van Bragg is aangegeven, waarbij een binnenkomende lichtgolf onder een invalshoek (Θ) een akoestische golf ontmoet. Een gedeelte . van de lichtgolf wordt in een richting onder een hoek 2 Θ ten opzichte van de ingangslichtgolf gebroken; 15 fig. 2 een dwarsdoorsnede van een uitvoeringsvorm van een reflec tor volgens de uitvinding en een bijbehorende optische vezel, beschouwd in een vlak, waarin de longitudinale hartlijn van de vezel ligt; fig. 3 een vergroot aanzicht van het akoesto-optisch samenwerkingsgebied van de reflector volgens fig. 2, waarin de akoestische golffron-20 ten zijn aangegeven, welke een invallende lichtgolf ontmoet , die zich door het samenwerkingsgebied langs de kern van de vezel voortplant; fig. 4A een dwarsdoorsnede van een optische vezel, welke is verbonden met een plaat, beschouwd in een vlak loodrecht op de longitu-25 dinale hartlijn van de optische vezel; fig, 4B een dwarsdoorsnede van de in fig. 4A afgeheelde eenheid nadat het bovenvlak van de eenheid is geslgpen en gepolijst. Het geslepen en gepolijste bovenvlak van de eenheid volgens fig. 4B is gereed om met de substraat van de reflector volgens de uitvinding te 30 worden verbonden; fig. 5 een dwarsdoorsnede van een andere uitvoeringsvorm van een reflector volgens de uitvinding en een bijbehorende optische vezel, beschouwd in een vlak, waarin de longitudinale hartlijn van de vezel ligt; en 35 fig. 6 een vergroot aanzicht van het akoesto-optische samenwer kingsgebied van de reflector volgens fig. 5, waarin de akoestische 8602428 *- “ί -9- golffronten zijn aangegeven, welke worden ontmoet door een invallende lichtgolf, die zich door het samenwerkingsgebied langs de hartlijn van de vezel voortplant.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing: Fig. 1 shows a diagram in which the mode of operation of a conventional Bragg cell is indicated, in which an incoming light wave meets an acoustic wave at an angle of incidence (Θ). A portion . of the light wave is refracted in an direction at an angle 2 Θ to the input light wave; Fig. 2 shows a cross-section of an embodiment of a reflector according to the invention and an associated optical fiber, viewed in a plane, in which the longitudinal axis of the fiber lies; FIG. 3 is an enlarged view of the acousto-optical cooperation region of the reflector of FIG. 2, showing the acoustic waveforms encountering an incident light wave propagating through the cooperation region along the core of the fiber; FIG. 4A is a cross section of an optical fiber connected to a plate viewed in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the optical fiber; FIG. 4B is a cross-sectional view of the unit dismantled in FIG. 4A after the top surface of the unit has been snapped and polished. The ground and polished top surface of the unit of Figure 4B is ready to be bonded to the substrate of the reflector of the invention; Fig. 5 is a cross-sectional view of another embodiment of a reflector according to the invention and an associated optical fiber, viewed in a plane, in which the longitudinal axis of the fiber lies; and FIG. 6 is an enlarged view of the acousto-optical cooperation region of the reflector of FIG. 5, showing the acoustic wave fronts encountered by an incident light wave passing through the region of cooperation propagates along the axis of the fiber.
In fig. 2 vindt men een dwarsdoorsnede van een voorkeursuitvoe-5 ringsvorm van een reflector volgens de uitvinding. De reflector omvat een eerste akoestische transducent 10, een tweede akoestische trans-ducent 11 en een substraat 12. Substraat 12 is met de bekleding 17 van een optische vezel 16 verbonden. De kern 18 van de vezel 16 strekt zich langs de centrale longitudinale hartlijn van de vezel 16 uit.Fig. 2 shows a cross section of a preferred embodiment of a reflector according to the invention. The reflector includes a first acoustic transducer 10, a second acoustic transducer 11 and a substrate 12. Substrate 12 is connected to the coating 17 of an optical fiber 16. The core 18 of the fiber 16 extends along the central longitudinal axis of the fiber 16.
10 Substraat 12 omvat een eerste gebied 13 via welk gebied een eerste akoestische golf 19, opgewekt door de transducent 10, zich naar de vezel 16 kan voortplanten, een tweede gebied 14, via welk gebied een tweede akoestische golf 20, opgewekt door de transducent 11 zich naar de vezel 16 kan voortplanten en een akoestisch absorberend element 15, 15 dat tussen het eerste gebied 13 en het tweede gebied 14 is opgesteld.Substrate 12 includes a first region 13 through which region a first acoustic wave 19 generated by transducer 10 can propagate to fiber 16, a second region 14 through which region a second acoustic wave 20 generated by transducer 11 can propagate to the fiber 16 and an acoustically absorbing element 15, 15 disposed between the first region 13 and the second region 14.
Substraat 12 is eenvoudig het medium via welk medium de akoestische golven naar de vezel worden getransporteerd en heeft bij voorkeur geringe akoestische dempingseigenschappen. Geschikte materialen met kleine demping voor de eerste en tweede gebieden van de substraat 20 12 omvatten Li Nb03, YIG, AI2Q3, Ti O2, YAG of MgAla 0^.Substrate 12 is simply the medium through which the acoustic waves are transported to the fiber and preferably has low acoustic damping properties. Suitable low attenuation materials for the first and second regions of the substrate 12 include Li NbO 3, YIG, Al 2 Q 3, Ti O 2, YAG or MgAla O 2.
Geschikte materialen om in de substraat volgens de uitvinding te worden toegepast omvatten die anisotropische materialen welke zijn gebruikt bij conventionele cellen van Bragg. Tengevolge van hun aniso-tropie zullen deze materialen een voorkeursoriëntatie ten opzichte van 25 de transducent in de vezel hebben om akoestische dempingen tot een minimum terug te brengen. Studies van materialen voor conventionele cellen van Bragg zijn geconcentreerd op die met geschikte optische eigenschappen. Bij de reflector volgens de uitvinding echter behoeft de substraat geen bepaalde optische eigenschappen te hébben en kan 30 deze optisch ondoorlaatbaar zijn. Derhalve kunnen er ook andere meer geschikte substraatmaterialen aanwezig zijn, die isotrope materialen omvatten. Om fig. 2 te omschrijven zal worden aangenomen, dat de substraat bestaat uit lithiumniobaat (Li Nb03>. Het absorberende element 15 kan het materiaal zijn, dat gebruikt wordt om de twee substraat-35 componenten met elkaar te verenigen, zoals een epoxyhars.Suitable materials for use in the substrate of the invention include those anisotropic materials used in conventional Bragg cells. Due to their anisotropy, these materials will have a preferred orientation relative to the transducer in the fiber to minimize acoustic attenuation. Studies of materials for Bragg conventional cells have focused on those with suitable optical properties. In the reflector according to the invention, however, the substrate need not have certain optical properties and may be optically impermeable. Therefore, other more suitable substrate materials may also be present, including isotropic materials. To describe Fig. 2, it will be assumed that the substrate consists of lithium niobate (Li NbO 3>. The absorbent element 15 may be the material used to join the two substrate components together, such as an epoxy resin.
De transducenten 10 en 11 kunnen conventionele ultrasone trans-ducenten van het voor cellen volgens Bragg gebruikte type zijn.Transducers 10 and 11 may be conventional ultrasonic transducers of the type used for Bragg cells.
85024258502425
* * V* * V
-10--10-
Dergelijke transducenten kunnen zijn vervaardigd uit Li Nb O3 of een ander piezoelektrisch materiaal. Bij een uitvoeringsvorm, waarbij de eerste en tweede transducenten identieke ultrasone transducenten zijn, zal door het toevoeren van een RF-puls met een frequentie f en een 5 duur t aan de eerste transducent aan de substraat een ultrasone golf 19 met de frequentie f en een duur t worden toegevoerd en zal door het toevoeren van een soortgelijke puls aan de tweede transducent aan de substraat een ultrasone golf 20 met een frequentie f en een duur t worden toegevoerd. De ultrasone golven 19 en 20 zullen zich 10 door de substraat naar de vezel voortplanten, als aangegeven in fig. 2. De ultrasone golven snijden elkaar onder een rechte hoek in de vezel en de golffronten in de vezel vormen beide een hoek van 45° ten opzichte van de hartlijn van de vezel. Het gedeelte van de vezel, waarin de akoestische golven elkaar snijden, zal hier worden betiteld als het.Such transducers can be made from Li Nb O3 or another piezoelectric material. In an embodiment, wherein the first and second transducers are identical ultrasonic transducers, by applying an RF pulse of a frequency f and duration t to the first transducer to the substrate, an ultrasonic wave 19 of the frequency f and a duration t and an ultrasonic wave 20 having a frequency f and duration t will be supplied by applying a similar pulse to the second transducer to the substrate. The ultrasonic waves 19 and 20 will propagate through the substrate to the fiber as shown in Fig. 2. The ultrasonic waves intersect at a right angle in the fiber and the wave fronts in the fiber both form an angle of 45 ° relative to the centerline of the fiber. The portion of the fiber in which the acoustic waves intersect will be referred to here as the.
15 "samenwerkingsgedeelte" (of "samenwerkingsgebied") van de vezel.15 "collaboration portion" (or "collaboration area") of the fiber.
Opdat de golven 19 en 20 zich in een uit siliciumoxyde bestaande vezel voortbewegen onder een hoek van 45° ten opzichte van de hart-. lijn van de vezel, moet de hoek α tussen de hartlijn van de vezel en het substraatoppervlak waarop de ultrasone transducent is gemon-20 teerd, gelijk zijn aan: (3) α « sin-1 (VL sin 45e/Vg) waarbij en Vg respectievelijk de geluidssnelheden in lithiumniobaat en siliciumoxyde zijn. Deze relatie volgt uit de Wet van Snell's.In order for waves 19 and 20 to travel in a silicon oxide fiber at an angle of 45 ° to the center. line of the fiber, the angle α between the centerline of the fiber and the substrate surface on which the ultrasonic transducer is mounted must be: (3) α «sin-1 (VL sin 45e / Vg) where and Vg are the sound velocities in lithium niobate and silicon oxide, respectively. This relationship follows from Snell's Law.
Omdat VL = 6.57 X 103 M/S en Vs = 5.96X 103 M/S dient α bij deze 25 uitvoeringsvorm volgens de uitvinding 51,2° te zijn.Since VL = 6.57 X 103 M / S and Vs = 5.96X 103 M / S, α in this embodiment of the invention should be 51.2 °.
Fig. 3 toont een vergroot aanzicht van het samenwerkingsgebied van de in fig. 2 afgeheelde uitvoeringsvorm. Fig. 3 toont de geometrie van de akoesto-optische samenwerking, welke leidt tot de gewenste reflectie in de achterwaartse richting. De golffronten van de 30 akoestische golven 19 en 20, welke zich door het samenwerkingsgebied in de vezel voortplanten, dienen in hoofdzaak planair te zijn,zodat licht, dat zich door het samenwerkingsgebied voortplant, in hoofdzaak vlakke akoestische golffronten zal ontmoeten, zoals het golffront X van de golfreeks 19 en het golffront Y van de golfreeks 20. Eerst zal 35 de lichtstraal 21 met de golflengte λ in de vezel, welke zich langs de hartlijn van de vezel naar rechts in fig. 3 voortplant en de snij- 8502425 -11- punten R, S, enz. van de twee akoestische golfreeksen ontmoet, worden beschouwd. De brekingsindexgradiënt in de vezel in. deze punten verloopt in de richting waarin de lichtgolf zich voortbeweegt en derhalve zal een reflectie bij 180° (d.w.z. een reflectie in achterwaartse 5 richting) plaatsvinden. De reflectieamplitude is maximaal wanneer L, de afstand tussen R en S, gelijk is aan λ/2. Maxima van hogere orde treden op bij de afstanden, overeenkomende met L 3 3λ/2, 5A/2, ...Fig. 3 shows an enlarged view of the area of cooperation of the embodiment shown in FIG. 2. Fig. 3 shows the geometry of the acousto-optical cooperation, which leads to the desired reflection in the rearward direction. The wavefronts of the acoustic waves 19 and 20 propagating through the cooperation region in the fiber should be substantially planar so that light propagating through the cooperation region will encounter substantially planar acoustic wave fronts such as the wave front X of the wave series 19 and the wave front Y of the wave series 20. First, the light beam 21 with the wavelength λ in the fiber, which propagates along the axis of the fiber to the right in Fig. 3, will cut 8502425 -11- points R, S, etc. of the two acoustic wave series met are considered. The refractive index gradient in the fiber. these points proceed in the direction in which the light wave travels and therefore a reflection at 180 ° (i.e., a reflection in the backward direction) will take place. The reflection amplitude is maximum when L, the distance between R and S, is equal to λ / 2. Higher order maxima occur at the distances, corresponding to L 3 3λ / 2, 5A / 2, ...
Μλ/2 (waarbij M een willekeurig positief oneven geheel getal is). Voorts blijkt, dat aangezien L = Λ/cos 0, waarbij Λ de akoestische 10 golflengte in de vezel is, 0 3 45° en Λ 3 V/f, waarbij V de akoestische snelheid in de vezel is, f 3 2V/MA cos 0, of ^ ^ Μ λ o cos 0 waarbij n de gemiddelde optische brekingsindex van dé vezel is (d.w.;z. de optische brekingsindex van de vezel in afwezigheid van een akoes-15 tische golf, die zich door de vezel voortplant) en λ Q de golflengte is in de vrije ruimte van de lichtgolf 21 . Indien λ 0 3 1,3 X 10”^M, n 3 1,46 en V 3 5,96 X 103 M/S, dan is f 3 (1/M) 18,93 GHz. De ultrasone belasting heeft de invloed van een brekingsrooster op de lichtgolf 21. De mogelijke bedrijfsfrequenties van de inrichting volgens 20 de uitvinding zijn f 3 18,93 GHz, 6,31 GHz, 3,78 GHz enz., bij het beschreven voorbeeld. In verband met de moeilijkheden, welke inherent zijn aan een werking bij de hogere GHz-frequenties (waaronder trans-ducentvervaardigingsproblemen en het feit, dat de demping met het kwadraat van de frequentie toeneemt) en omdat de intensiteit van de 25 gereflecteerde lichtgolf bij de hogere brekingsorden zeer snel afneemt, moet men een compromis gebruiken bij het kiezen van de beste bedrijfsfrequentie. Een bedrijfsfrequentie van 6,31 GHz bij het beschreven voorbeeld is ëên keuze. Deze komt overeen met een weglengte-verschil van 3X/2. Er bestaat nog een mogelijke benadering en die is 3D uit te gaan van een transducent met een lagere grondfrequentie en deze bij een hogere even harmonische te bedrijven. Het is bekend, dat cellen volgens Bragg op deze wijze kunnen worden bedreven doch dat de bandbreedten waarover zij werkzaam zijn op een dienovereenkomstige wijze bij de hogere harmonischen worden gereduceerd. Volgens de uit-35 vinding is geen grote bandbreedte nodig. Derhalve kan men bij het beschreven voorbeeld werken bij 18,93 GHz onder gebruik van transdu- 3602425Μλ / 2 (where M is any positive odd integer). Furthermore, it appears that since L = Λ / cos 0, where Λ is the acoustic wavelength in the fiber, 0 3 45 ° and Λ 3 V / f, where V is the acoustic speed in the fiber, f 3 2V / MA cos 0, or ^ ^ Μ λ o cos 0 where n is the average optical refractive index of the fiber (ie the optical refractive index of the fiber in the absence of an acoustic wave propagating through the fiber) and λ Q is the wavelength in the free space of the light wave 21. If λ 0 3 1.3 X 10 ”^ M, n 3 1.46 and V 3 5.96 X 103 M / S, then f 3 (1 / M) is 18.93 GHz. The ultrasonic load has the influence of a diffraction grating on the light wave 21. The possible operating frequencies of the device according to the invention are 18.93 GHz, 6.31 GHz, 3.78 GHz, etc., in the example described. Because of the difficulties inherent in operation at the higher GHz frequencies (including transducer fabrication problems and the fact that damping increases with the square of the frequency) and because the intensity of the reflected light wave at the higher refractive orders are decreasing very rapidly, one must use a compromise in choosing the best operating frequency. An operating frequency of 6.31 GHz in the example described is one choice. This corresponds to a path length difference of 3X / 2. There is another possible approach, which is to start from a transducer with a lower fundamental frequency and operate it at a higher harmonic. It is known that Bragg cells can be operated in this manner but that the bandwidths over which they operate are correspondingly reduced at the higher harmonics. According to the invention, no large bandwidth is required. Therefore, in the example described, one can operate at 18.93 GHz using transducer 3602425
Aa
-12- centen met een grondfrequentie van 2,7 GHz, welke echter worden aangedreven bij de zevende harmonische of 18,93 GHz.-12-cents with a base frequency of 2.7 GHz, which, however, are driven at the seventh harmonic or 18.93 GHz.
Opnieuw verwijzende naar fig. 3 blijkt, dat het weglengtever-schil voor de lichtstraal 22 na twee reflecties hetzelfde is als het 5 weglengteverschil voor de lichtstraal 21 en derhalve zijn de omstandigheden voor reflectiemaxima dezelfde voor alle lichtstralen, welke zich langs de hartlijn van de vezel in het samenwerkingsgebied voortplanten. Het akoestische veld, dat het gevolg is van de superpositie in het samenwerkingsgebied van de akoestische golven, welke daarin 10 worden geïnjecteerd, werkt ongeveer als eenPorro-prisma, dat de eigenschap heeft om licht in een vlak in achterwaartse richting te reflecteren.Referring again to FIG. 3, it appears that the path length difference for the light beam 22 after two reflections is the same as the path length difference for the light beam 21, and therefore the conditions for reflection maxima are the same for all light rays extending along the axis of the fiber propagate in the area of cooperation. The acoustic field, which results from the superposition in the region of cooperation of the acoustic waves injected therein, acts approximately like a Porro prism, which has the property of reflecting light in a plane in a backward direction.
Bij een conventionele cel van Bragg wordt de gebroken optische. bundel in frequentie door een Dopplerverschuiving verschoven met een 15 bedrag, dat gelijk is aan de akoestische frequentie. Bij een variant van een conventionele cel van Bragg, waarin een breking van 180° optreedt, zal bij dezelfde λQ, n en 7, welke boven zijn gebruikt, de resulterende optische frequentieverschuiving gelijk zijn aan 18,93 GHz.In a conventional Bragg cell, the broken optical. beam in frequency shifted by a Doppler shift by an amount equal to the acoustic frequency. In a variant of a conventional Bragg cell in which a 180 ° refraction occurs, at the same λQ, n and 7 used above, the resulting optical frequency shift will be 18.93 GHz.
Bij de inrichting volgens de uitvinding treedt geen optische 20 frequentieverschuiving op indien de frequenties van de akoestische golven, welke uit de twee transducenten worden geëmitteerd, dezelfde zijn. Dit blijkt onder verwijzing naar fig. 3. In fig. 3 wordt een eerste akoestische golfreeks 19 voortgeplant in de vezelbekleding 17 en de vezelkern 18 en wel in de richting van de pijl 30 en wordt een 25 tweede akoestische golfreeks 20 in de bekleding 17 en de kern 18 in de richting van de pijl 31 voortgeplant. De golfreeksen 19 en 20 hebben gelijke frequenties. De '’spiegel" in het punt R wordt gevormd door de snijding van het golffront X van de golf 19 en het golffront Y van de golf 20 op een bepaald moment. Enige tijd later zal het punt 30 R zich naar beneden in de richting van de pijl 35 (d.w.z. loodrecht op de longitudinale hartlijn van de vezel) hebben bewogen. Derhalve bezit de "spiegel" geen snelheidscomponent in de richting evenwijdig aan de lichtstraal 21.In the device according to the invention no optical frequency shift occurs if the frequencies of the acoustic waves emitted from the two transducers are the same. This appears with reference to Fig. 3. In Fig. 3, a first acoustic wave series 19 is propagated in the fiber coating 17 and the fiber core 18 in the direction of the arrow 30 and a second acoustic wave series 20 is inserted in the coating 17 and the core 18 is propagated in the direction of the arrow 31. The wave series 19 and 20 have equal frequencies. The "mirror" at the point R is formed by the intersection of the wave front X of the wave 19 and the wave front Y of the wave 20 at some point. Some time later, the point 30 R will move down toward have moved the arrow 35 (ie perpendicular to the longitudinal axis of the fiber) Therefore, the "mirror" has no velocity component in the direction parallel to the light beam 21.
De inrichting volgens de uitvinding verschaft evenwel een opti-35 sche frequentieverschuiving in de gereflecteerde lichtbundel indien de frequenties van de twee akoestische bundels niet aan elkaar gelijk zijn.However, the device according to the invention provides an optical frequency shift in the reflected light beam if the frequencies of the two acoustic beams are not equal to each other.
8602425 -13-8602425 -13-
Bij deze uitvoeringsvorm volgens de uitvinding zal indien de frequentie van de eerste akoestische golfreeks 19 de grootste is, de door de snijding van twee golffronten gevormde "spiegel" een snelheidscomponent,In this embodiment of the invention, if the frequency of the first acoustic wave sequence 19 is the largest, the "mirror" formed by the intersection of two wave fronts will have a velocity component,
Vp, in een richting vanaf het naderende licht hebben en derhalve 5 treedt een neerwaartse verschuiving in de gereflecteerde lichtbundel op. De gereflecteerde lichtbundel zal naar boven worden verschoven indien de frequentie van de tweede akoestische golfreeks 20 het grootst is. De grootte van de optische frequentieverschuiving wordt gegeven door; 10 C5) 9 waarbij f^ de frequentie in de vezel van de eerste akoestische golfreeks 19, f2 de frequentie in de vezel van de tweede akoestische golfreeks 20 is, en alle andere symbolen zijn, zoals eerder gedefinieerd. De gereflecteerde lichtfrequentie, welke bij de reflector vol-15 gens de uitvinding wordt verkregen, kan worden geregeld door het frequentieverschil, fj^-f2 te regelen bv. door de eerste en tweede trans-ducenten bij gekozen ongelijke frequenties aan te drijven. Dit vermogen geeft aanleiding tot toepassingen van de uitvoeringsvorm volgens fig. 2 van de reflector volgens de uitvinding op het terrein van de 20 telecommunicatie.Vp, in a direction from the approaching light and therefore a downward shift in the reflected light beam occurs. The reflected light beam will be shifted upwards if the frequency of the second acoustic wave series 20 is the greatest. The magnitude of the optical frequency shift is given by; C5) 9 where f ^ is the frequency in the fiber of the first acoustic wave series 19, f2 is the frequency in the fiber of the second acoustic wave series 20, and all other symbols are as previously defined. The reflected light frequency obtained at the reflector according to the invention can be controlled by controlling the frequency difference, fj-f2, eg by driving the first and second transducers at selected uneven frequencies. This power gives rise to applications of the embodiment according to Fig. 2 of the reflector according to the invention in the field of telecommunication.
De eerste en tweede akoestische transducenten van de uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding volgens fig. 2 moeten zodanig zijn georiënteerd en de substraat moet zodanig zijn gevormd, dat akoestische golven, welke uit de eerste en tweede akoestische 25 translucent worden geëmitteerd, elk de vezel onder de vereiste hoek zullen binnen treden teneinde in het vezelsamenwerkingsgebied een akoestisch veld van het boven onder verwijzing naar fig. 3 beschreven type op te wekken. Bij voorkeur zal de substraat een akoestisch absorberend element, bv. van epoxyhars, omvatten, dat tussen de twee 30 gebieden van het substraatmateriaal met kleine akoestische dempings- eigenschappen is verbonden. Een dergelijk absorberend element zal ongewenste reflecties in de substraat en bij het scheidingsvlak tussen de substraat en de vezel reduceren.The first and second acoustic transducers of the embodiment of the device according to the invention of Fig. 2 must be oriented and the substrate must be shaped such that acoustic waves emitted from the first and second acoustic translucent each form the fiber will enter at the required angle to generate an acoustic field of the type described above with reference to Fig. 3 in the fiber cooperation region. Preferably, the substrate will comprise an acoustically absorbing element, eg of epoxy resin, which is bonded between the two regions of the substrate material with small acoustic damping properties. Such an absorbent element will reduce unwanted reflections in the substrate and at the interface between the substrate and the fiber.
Fig. 5 toont een dwarsdoorsnede van een tweede voorkeursuitvoe-35 ringsvorm van de reflector volgens de uitvinding. Een akoestische transducent 101 voert akoestische golfenergie. toe aan een substraat S 6 0 2 4 2 d —14— 100 en wel zodanig, dat de akoestische golf zich initieel in de richting van de stralen 108, 109 en 110 voortplant. Het gedeelte van de akoestische golf, dat initieel door de substraat 100 in het gebied tussen de stralen 109 en 110 wordt voortgeplant, wordt in de bekle-5 ding 105 van de optische vezel 104 direct gebroken teneinde zich in de bekleding 105 van de kern 106 van de vezel 104 in de richting van de stralen 112 voort te planten. Deze niet-gereflecteerde golfenergie zal worden betiteld als de eerste akoestische golf aangezien deze zich in de vezel voortplant. Het gedeelte van de akoestische golf, dat zich 10 initieel door de substraat 100 in het gebied tussen de stralen 108, en 109 voortplant, wordt bij het oppervlak 102 van de substraat 100 gereflecteerd en wordt daarna in de vezel 104 gebroken teneinde zich _ -in de vezel 104 in de richting van de stralen 111 voort te planten..Fig. 5 shows a cross section of a second preferred embodiment of the reflector according to the invention. An acoustic transducer 101 carries acoustic wave energy. to a substrate S 6 0 2 4 2 d -14-100 such that the acoustic wave initially propagates in the direction of rays 108, 109 and 110. The portion of the acoustic wave, which is initially propagated by the substrate 100 in the region between the rays 109 and 110, is broken directly in the coating 105 of the optical fiber 104 to form in the coating 105 of the core 106 of the fiber 104 in the direction of the rays 112 to propagate. This unreflected wave energy will be referred to as the first acoustic wave as it propagates in the fiber. The portion of the acoustic wave, which initially propagates through the substrate 100 in the region between the rays 108, and 109, is reflected at the surface 102 of the substrate 100 and is then broken into the fiber 104 to form propagate the fiber 104 in the direction of the rays 111.
Dit gereflecteerde gedeelte zal worden betiteld als de tweede akoes^· 15 tische golf wanneer deze zich in de vezel voortplant.De richting van de stralen 111 dient een hoek van 45° te maken met de longitudinale hartlijn van de vezel en de richting van de stralen 112 dient een hoek van in hoofdzaak 45° in te sluiten met de longitudinale hartlijn van de vezel en loodrecht te staan op de richting van de stralen 111.This reflected portion will be referred to as the second acoustic wave as it propagates in the fiber. The direction of the rays 111 should be at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the fiber and the direction of the rays 112 should enclose an angle of substantially 45 ° to the longitudinal axis of the fiber and be perpendicular to the direction of the rays 111.
20 De transducent 101 en de substraat 100 kunnen resp. van hetzelfde «gebied type zijn als de transducent 10 en het substraatr13 van de uitvoeringsvorm volgens fig. 2 en kunnen met elkaar en met de vezels zijn verbonden op dezelfde wijze als in fig. 2. Er moet zorg worden betracht, dat de substraat 100 op de juiste wijze is georiënteerd en de transdu-25 cent 101 en het oppervlak 102 op de juiste wijze ten opzichte van de vezel 104 zijn gepositioneerd, zodat de gereflecteerde en niet-gere-flecteerde gedeelten van de akoestische golfenergie onder de juiste hoek bij het scheidingsvlak tussen de substraat en de vezel arriveren waardoor op deze wijze akoestische verliezen in de substraat 30 (welke in het algemeen afhankelijk zullen zijn van de oriëntatie van de substraat ten opzichte van de voortplantingsrichting van een akoestische golf daarin) tot een minimum worden teruggebracht.The transducer 101 and the substrate 100 can be resp. be of the same area type as the transducer 10 and the substrate 13 of the embodiment of FIG. 2 and may be bonded together and to the fibers in the same manner as in FIG. 2. Care should be taken to ensure that the substrate 100 is is properly oriented and the transducer 101 and the surface 102 are properly positioned with respect to the fiber 104 so that the reflected and non-reflected portions of the acoustic wave energy are at the correct angle at the interface arrive between the substrate and the fiber thus minimizing acoustic losses in the substrate 30 (which will generally depend on the orientation of the substrate relative to the direction of propagation of an acoustic wave therein).
Fig. 6 is een vergroting van het samenwerkingsgebied van de uitvoeringsvorm volgens fig. 5. De akoestische golfenergie wordt via 35 de substraat 100 in de richting van de stralen 108, 109, 110 voortgeplant. Het gedeelte van de akoestische golfenergie, dat zich voort- 8602425 -15- plant in het gebied tussen de stralen 108 en 109, zal bij het oppervlak 102 van de substraat 100 worden gereflecteerd. Het oppervlak 102 vormt deel van het scheidingsvlak tussen de substraat 102 en het omgevende medium 116. Het omgevende medium bestaat in het bijzonder uit 5 lucht. De gereflecteerde akoestische straling zal in de vezelbekleding 117 worden gebroken teneinde zich daarin als een tweede golf 120 in de richting van de stralen 111 en 112 voort te planten. Een gedeelte van de akoestische golfenergie, welke zich in de substraat 100 in het gebied tussen de stralen 109 en 110 voortplant, zal in de vezelbekle-10 ding 117 worden gebroken teneinde zich daarin als de eerste golf 121 in de richting van de stralen 122 en 123 voort te planten. De lichtgolf 130, welke zich langs de vezel voortplant, zal het samenwerking's-gedeelte ontmoeten, waarin zowel de eerste golf 121 als de tweede golf 120 zich voortplanten.Fig. 6 is an enlargement of the region of cooperation of the embodiment of FIG. 5. The acoustic wave energy is propagated through the substrate 100 in the direction of the rays 108, 109, 110. The portion of the acoustic wave energy that propagates in the region between rays 108 and 109 will be reflected at the surface 102 of the substrate 100. The surface 102 forms part of the interface between the substrate 102 and the surrounding medium 116. The surrounding medium consists in particular of air. The reflected acoustic radiation will be refracted into the fiber sheath 117 to propagate therein as a second wave 120 in the direction of the rays 111 and 112. A portion of the acoustic wave energy which propagates in the substrate 100 in the region between the rays 109 and 110 will be refracted into the fiber coating 117 so as to form therein as the first wave 121 in the direction of the rays 122 and 123 to propagate. The light wave 130 propagating along the fiber will meet the cooperation portion in which both the first wave 121 and the second wave 120 propagate.
15 Het voordeel van de uitvoeringsvorm volgens de figuren 5 en 6 is, dat slechts een enkele transducent nodig is, zodat de vervaardiging van de inrichting meer eenvoudig is. Er zijn ook andere belangrijke voordelen. Het brekingsrendement van de reflector (d.w.z. het percentage licht, dat per toegevoerde eenheid van akoestisch vermogen wordt 20 gebroken) neemt toe bij een toenemende lengte van het samenwerkingsgebied. Bovendien neemt het akoestische vermogensverlies in de vezelbekleding 117 bij een groter wordende akoestische weglengte via de bekleding 117 toe. Uit fig. 6 blijkt, dat wanneer de vezelkem zich naar boven ten opzichte van de substraat beweegt (d.w.z., dat de dikte 25 van de bekleding wordt gereduceerd) de lengte van het samenwerkingsgebied toeneemt. Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 2 geldt het tegengestelde aangezien bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 2 de lengte van het samenwerkingsgebied afneemt wanneer de kern zich naar boven beweegt, omdat daardoor de dikte van de bekleding wordt gereduceerd.The advantage of the embodiment according to Figures 5 and 6 is that only a single transducer is required, so that the manufacture of the device is more simple. There are also other important benefits. The refractive efficiency of the reflector (ie the percentage of light refracted per unit of acoustic power supplied) increases with increasing length of the region of cooperation. In addition, the acoustic power loss in the fiber liner 117 increases with increasing acoustic path length through the liner 117. It can be seen from Fig. 6 that as the fiber core moves upward relative to the substrate (i.e., the thickness of the coating is reduced) the length of the mating area increases. In the embodiment of FIG. 2, the opposite is true since in the embodiment of FIG. 2, the length of the mating region decreases as the core moves upward, because it reduces the thickness of the coating.
30 Derhalve maakt de uitvoeringsvorm volgens fig. 6 een groter brekingsrendement mogelijk wanneer de bekledingsdikte wordt gereduceerd.Therefore, the embodiment of FIG. 6 allows greater refractive efficiency when the coating thickness is reduced.
De figuren 4A en 4B tonen een methode voor het verschaffen van . een plat vlak op de vezel waarmede de substraat (bij elk van de uitvoeringsvormen daarvan) kan worden verbonden. Zoals aangegeven in 35 fig. 4A is de optische vezel 40 (welke de bekleding 44 en de kern 45 omvat) verbonden metfpfaat 41 in een groef 42, welke in de plaat 41 3802425 -16- is gesneden. De plaat 41 kan uit gesmolten siliciumoxyde bestaan. Het bovenvlak van het stelsel volgens fig. 4A wordt dan geslepen en gepolijst om het in fig. 4B afgeheelde stelsel te verkrijgen. Een typerende vezel heeft een buitendiameter van ongeveer 125 micron en een enkele-5 modusvezel, welke bij een optische golflengte van 1,3 micron werkt, heeft meer in het bijzonder een kerndiameter van ongeveer 10 micron.Figures 4A and 4B show a method of providing. a flat surface on the fiber to which the substrate (in any of its embodiments) can be joined. As indicated in Fig. 4A, the optical fiber 40 (which includes the coating 44 and the core 45) is joined to phosphate 41 in a groove 42 cut into the plate 41 3802425-16. The plate 41 may consist of molten silicon oxide. The top face of the system of Figure 4A is then ground and polished to obtain the system shown in Figure 4B. A typical fiber has an outer diameter of about 125 microns, and a single-mode mode fiber operating at an optical wavelength of 1.3 microns more particularly has a core diameter of about 10 microns.
Bij voorkeur blijft na het slijpen en polijsten een dunne bekledings-laag tussen de kern 45 en het bovenvlak 46 achter. Bij een vezel met typerende afmetingen, dient deze dunne bekledingslaag bij de uitvoe-10 ringsvorm volgens fig. 2 een dikte van bij benadering 30 micron te hebben. Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 6 zal bij een vezel met typerende afmetingen de optimale bekledingslaagdikte kleiner zijn dan 30 micron en bij voorkeur zijn gelegen in het gebied van bij benader ring 5-10 micron. Wanneer de substraat tegen het bovenvlak 46 van het 15 stelsel volgens fig. 4B wordt geplaatst, treedt indien een bekledingslaag tussen de substraat en de kern achterblijft, geen overschot aan optische verliezen, behorende bij de inrichting, op. Indien de akoestische golven zich over een afstand van niet meer dan ongeveer 30 micron in de bekleding van siliciumoxyde bewegen om de kern te berei-20 ken, is het bijbehorende dempingsverlies in akoestische energie minder dan 3 dB indien de bedrijfsfrequentie 6,3 GHz is.Preferably, after grinding and polishing, a thin coating layer remains between the core 45 and the top surface 46. In a typical sized fiber, this thin coating layer in the embodiment of FIG. 2 should have a thickness of approximately 30 microns. In the embodiment of Fig. 6, for a fiber of typical dimensions, the optimum coating layer thickness will be less than 30 microns and preferably will be in the range of approximately 5-10 microns. When the substrate is placed against the top surface 46 of the system of Fig. 4B, if a coating layer remains between the substrate and the core, no excess of optical losses associated with the device occurs. If the acoustic waves travel a distance of no more than about 30 microns in the silicon oxide coating to reach the core, the corresponding attenuation loss in acoustic energy is less than 3 dB if the operating frequency is 6.3 GHz.
De substraat van de reflector volgens de uitvinding kan worden verbonden door het bovenvlak 46 van de eenheid volgens fig. 4 te slijpen en te polijsten en wel onder gebruik van dezelfde methoden, als 25 die, welke worden gebruikt voor het verbinden van GHz-transducenten met cellen van Bragg. De substraat, het verbindingsmateriaal en de bekleding 44 en de kern 45 dienen bij voorkeur een dicht aan elkaar aangepaste akoestische impedantie te hebben teneinde akoestische re-flectieverliezen te reduceren, welke zich voordoen wanneer akoesti-30 sche golven zich uit de substraat in de vezel voortplanten.The substrate of the reflector according to the invention can be connected by grinding and polishing the top surface 46 of the unit according to Fig. 4, using the same methods as those used for connecting GHz transducers with cells of Bragg. The substrate, bonding material and coating 44 and core 45 should preferably have a closely matched acoustic impedance in order to reduce acoustic reflection losses that occur when acoustic waves propagate from the substrate into the fiber .
Men kan meer dan een van de reflectoren volgens de uitvinding langs een enkele optische vezel opstellen. Bij een dergelijke configuratie wordt belet, dat een optisch verlies bij één reflector het gedeflecteerde lichtsignaal, dat bij elke andere reflector, behorende 35 bij de enkele vezel, wordt opgewekt, beïnvloedt. Om dit gewenste resultaat te bereiken kunnen de in de reflectoren toegepaste transdu- 8602425 -17- centen worden gekozen uit die, welke in de handel verkrijgbaar zijn en welke op commando tussen een geactiveerde toestand en een gedeac-tiveerde toestand kunnen worden omgeschakeld. Tijdens het bedrijf zal een lichtgolf (zoals een laserpuls) aan de vezel worden toegevoerd en 5 zal een gekozen reflector worden geactiveerd door de bijbehorende transducent (of het bijbehorende paar transducenten) in te schakelen. Alle andere reflectoren, welke langs de vezel tussen de lichtbron en de gekozen reflector zijn opgesteld (d.w.z.’ de "stroomopwaartse" reflectoren) dienen te zijn uitgeschakeld om de demping van de licht-10 golf wanneer deze deze stroomopwaartse reflectoren passeert, tot een ïïiTTvf.nnim terug te brengen. Later, eventueel nadat een volgende lichtgolf aan de vezel is toegevoerd, kan elke gewenste combinatie van actieve reflectoren worden verkregen door de individuele reflectoren op een geschikte wijze te activeren of te deactiveren.More than one of the reflectors of the invention can be arranged along a single optical fiber. In such a configuration, an optical loss at one reflector is prevented from affecting the deflected light signal generated at any other reflector associated with the single fiber. To achieve this desired result, the transducers used in the reflectors can be selected from those commercially available and which can be switched on command between an activated state and a deactivated state. During operation, a light wave (such as a laser pulse) will be applied to the fiber and a selected reflector will be activated by switching on the associated transducer (or the associated pair of transducers). All other reflectors arranged along the fiber between the light source and the selected reflector (ie, the "upstream" reflectors) must be turned off to attenuate the light wave as it passes through these upstream reflectors. nnim to bring back. Later, optionally after a subsequent light wave has been applied to the fiber, any desired combination of active reflectors can be obtained by appropriately activating or deactivating the individual reflectors.
15 Het is duidelijk, dat ter illustratie een optische frequentie van 1300 nm is gebruikt doch dat de huidige optische vezels ook een gering optisch verlies bij 850 en 1550 nm vertonen. Er zijn uitgebreide proeven gedaan om vezels met nog veel kleinere verliezen bij grotere golflengten te verschaffen. Indien deze vezels worden gereali-20 seerd, zullen de beschreven akoesto-optische reflectorinrichtingen gemakkelijker worden vervaardigd in verband met de lagere bedrijfs-frequenties.It is clear that for illustrative purposes an optical frequency of 1300 nm has been used, but that the current optical fibers also show a small optical loss at 850 and 1550 nm. Extensive tests have been done to provide fibers with much smaller losses at larger wavelengths. If these fibers are realized, the described acousto-optic reflector devices will be more easily manufactured because of the lower operating frequencies.
36024253602425
Claims (46)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US78004685A | 1985-09-25 | 1985-09-25 | |
| US78004685 | 1985-09-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8602425A true NL8602425A (en) | 1987-04-16 |
Family
ID=25118399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8602425A NL8602425A (en) | 1985-09-25 | 1986-09-25 | REFLECTOR FOR OPTICAL FIBERS. |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62195620A (en) |
| AU (1) | AU6311586A (en) |
| FR (1) | FR2587810A1 (en) |
| GB (1) | GB2180950A (en) |
| NL (1) | NL8602425A (en) |
| NO (1) | NO863776L (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0281036A (en) * | 1988-08-26 | 1990-03-22 | Litton Syst Inc | Acoustooptic modulator |
| GB9119734D0 (en) * | 1991-09-16 | 1991-10-30 | British Telecomm | Optical grating device |
| US20250138242A1 (en) * | 2021-09-21 | 2025-05-01 | Nlight, Inc. | Acoustically controlled laser system |
-
1986
- 1986-09-22 FR FR8613225A patent/FR2587810A1/en not_active Withdrawn
- 1986-09-23 NO NO863776A patent/NO863776L/en unknown
- 1986-09-24 AU AU63115/86A patent/AU6311586A/en not_active Abandoned
- 1986-09-25 NL NL8602425A patent/NL8602425A/en not_active Application Discontinuation
- 1986-09-25 GB GB08623045A patent/GB2180950A/en not_active Withdrawn
- 1986-09-25 JP JP61227104A patent/JPS62195620A/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2587810A1 (en) | 1987-03-27 |
| GB2180950A (en) | 1987-04-08 |
| NO863776D0 (en) | 1986-09-23 |
| GB8623045D0 (en) | 1986-10-29 |
| NO863776L (en) | 1987-03-26 |
| AU6311586A (en) | 1987-03-26 |
| JPS62195620A (en) | 1987-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4257016A (en) | Piezo-optic, total internal reflection modulator | |
| US3655261A (en) | Deflection of electromagnetic beams from guides by acoustical surface waves | |
| US3905676A (en) | Coupling device for optical waveguide | |
| NL8602963A (en) | FIBER OPTIC SCANNING WITH A NUMBER OF CHANNELS. | |
| JPS6016903Y2 (en) | Terminal device for multi-mode light guide type optical communication equipment | |
| US4896933A (en) | Higher harmonic generator | |
| US3856378A (en) | Method and means for modulating light propagating in an optical waveguide by bulk acoustic waves | |
| US5471545A (en) | Optical external modulator for optical telecommunications | |
| US4759613A (en) | Acousto-optic modulator | |
| US3791715A (en) | System for coupling light from a fiber optic waveguide into a thin film waveguide | |
| EP0877284A1 (en) | Acousto-optic silica optical circuit switch | |
| US4182544A (en) | Resonant multiplexer-demultiplexer for optical data communication systems | |
| US4433895A (en) | Integrated optical structure with velocity matched directional coupling | |
| US4067643A (en) | Input and output devices for optical fiber | |
| US5007694A (en) | Light wavelength converter | |
| JPS62502782A (en) | Device with low loss optical waveguide | |
| US3944812A (en) | Electrooptic thin-film modulator | |
| NL8602425A (en) | REFLECTOR FOR OPTICAL FIBERS. | |
| US5841913A (en) | Acousto-optic planar waveguide modulators | |
| RU2405179C1 (en) | Electrooptic modulator on mach-zehnder interferometre circuit | |
| JP2751914B2 (en) | Optical waveguide device | |
| KR960002380B1 (en) | Acousto-optic fiber optic frequency transition and transition method using periodic contact of surface acoustic waves | |
| JPH0585889B2 (en) | ||
| US3529886A (en) | Iodic acid acousto-optic devices | |
| US3730609A (en) | Thermally compensated ultrasonic light modulator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BV | The patent application has lapsed |