NO842831L

NO842831L - Fiberoptisk bryter og diskre, variabel forsinkelseslinje

Info

Publication number: NO842831L
Application number: NO842831A
Authority: NO
Inventors: Herbert Shaw; John Bowers
Original assignee: Univ Leland Stanford Junior
Priority date: 1982-11-12
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1984-07-11
Also published as: IT8349312A0; EP0124523A1; IT1168229B; KR840006704A; JPS60500030A; DE3280098D1; US4723827A; EP0124523B1; BR8208104A; WO1984002005A1; ATE50071T1; AU1101083A; IL69969A; EP0124523A4; CA1251072A; AU558937B2

Abstract

Optisk fiberbryter av enkelmodustypen med en basis (70) og en. i sideretningen forskyvbar topp (91). Basisen er sam-mensatt av en kvartsblokk (70) med en svak krumming langs dens lengde som bærer et silisiumsubstrat (66) med flere parallelle v-spor (68). I sporene er anbrakt optiske fibersegmenter (64) av enkelmodustypen og slipt for å tilveiebringe en flat koplingsoverflate (82) som strekker seg i sideretningen over basisen. Toppen (91) er sammen-satt av en kvartsblokk med et enkelt v-spor (93) som hol-der et segment av en fiber (95) av enkelmodustypen. Fiberen (95) er slipt for å tilveiebringe en flat koplingsoverflate tilpassbar med koplingsoverflaten på basisen. Basisen (70) og toppen (91) er anbrakt sammen slik at toppfiberen (95) kan selektivt forskyves inn og ut av kop-lingsinnrettlng med enhver av fibrene (64) i basisen (70) for å tilveiebringe en diskret variabel forsinkelseslinje. En enkel fiberlengde (12) er viklet rundt basisen. (70) på en skruelihjet måte med hver sløyfe fastgjort i et av v-sporene (68). Ved kopling av toppfiberen (95) med forskjellige sløyfer for basisfibrene (121) kan forskjellige forsinkelsesverdier bli tilveiebrakt. Forsinkelseslinjen kan bli anvendt for å tilveiebringe variabel frekvensresponsfor smalbånds- og transversalfiltre.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår behandling av optiske sig-naler sendt gjennom optiske fibre. Nærmere bestemt innbefatter oppfinnelsen flere optiske fibre anordnet i en rekke med tett avstand fra hverandre ved siden av hverandre på et substrat med et optisk uttak på hver av fibrene. Et andre substrat med en optisk fiber med uttak er anbrakt i et flate mot flate forhold med det første substratet. Det andre substratet er sidemessig justert slik at det optiske uttaket ved fiberen på det andre substratet kan bli selektivt innrettet med ethvert av de optiske uttakene på det første substratet.

Dersom optiske fibre på det første substratet er uavhengig fra hverandre gir strukturen den optiske ekvivalenten til en enpolet, elektrisk multipelvendebryter som tillater selektiv uttak av informasjon i fiberen på det andre substratet fra enhver av fibrene til det første substratet. Strukturen vil selektivt ta ut informasjon fra fiberen montert på det andre substratet inn i enhver av fibrene montert på det første substratet. Dersom, ved en alterna-tiv utførelsesform, det første substratet har suksessive deler langs lengden av en enkel fiber danner anordningen en diskre, variabel fiberoptisk forsinkelseslinje.

Fiberoptiske brytere spesielt for fibre for flermodusen er kjent teknikk. Slike brytere er typisk konstruert ved å montere multipelfibre på et første substrat slik at spal-tede eller polerte ender av fibrene er kopiane med en sub-stratoverflate. Et andre substrat er forsynt med en fiber på en lignende måte. Overflatene til de to substratene kan være nøyaktig forskjøvet for å innrette de butte endene til fibrene i det andre substratet med en valgt butt ende til fibrene i det første substratet, som således frembrin-ger en bryter. Dersom slik teknikk ble forsøkt med optiske fibre av enkelmodustypen ville graden av innretningen nød-vendig for lavtapskopling være ekstremt vanskelig å tilveiebringe. Dersom kjernediameteren til en optisk fiber av enkelmodustypen er fire mikron," ville en feilinnretning på de to substratene med fire mikron hovedsakelig eliminere koplingen mellom respektive fibre. Av denne grunn er en praktisk, mindre posisjonsfølsom brytermekanisme nødvendig spesielt for optiske fibre av enkelmodustypen.

Med hensyn til anvendelsen av denne anordningen som en forsinkelseslinje skal det bemerkes at fordelen med fiberoptiske forsinkelseslinjer er velkjent teknikk. Transversalfiltre som kan selektivt filtrere modulerte lyssignaler har således blitt beskrevet. Konstruksjonen av transversale filtre med skruelinjeformet vikling av et enkelt fiberoptisk element rundt en rekke v-spor i et silisiumstykke med uttak ved hvert spor er dessuten kjent teknikk. På grunn av at ingen justering av forsinkelseslinjelengdene har vært mulig ved tidligere kjente forsinkelseslinjer eller transversale filtre blir imidlertid frekvensen i forhold til dempningskarakteristikken for tidligere transversalfiltre nødvendigvis bestemt ved tidskonstruksjonen av filteret. Der er derfor et behov for å justere fiberoptiske forsinkelseslinjer slik at f.eks. frekvensreaksjonen til et transversalfilter som benytter forsinkelseslinjen kan bli justert.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fiberoptisk bryter av enkelmodustypen som kan kople nesten ethundre prosent av lysenergien fra en inngangsf iber til en av flere utgangsfibre eller vekselvis nesten hundre prosent av inngangslysenergien fra en av flere inngangsfibre til en utgangsfiber. Bryterkonstruksjonen er nyttig for konstruksjonen av en diskre, variabel forsinkelseslinje hvor multipelinngangsfibrene er suskessive lengdedeler av en enkel optisk fiber. I sistnevnte tilfelle kan f.eks. den diskre, variable forsinkelseslinjen bli anvendt for å tilveiebringe et transversalfilter med en variabel frekvens-reaks jon.

Konstruksjonen til denne oppfinnelsen innbefatter flere optiske fibre av enkelmodustypen anbrakt i en rekke ved siden av hverandre i parallelle v-spor i en plate eller et stykke. I tilfelle av en fiberoptisk bryter er disse optiske fibrene uavhengig av hverandre. I tilfelle av en diskre, variabel forsinkelseslinje er fibrene suksessive lengder av en enkel optisk fiber som er viklet rundt platene eller stykket slik at suksessive deler er i tilliggende v-spor. En del av den optiske kappen på hver optisk fiber montert på platen eller stykket ble fjernet langs en sidelinje normalt i forhold til fiberlengden i v-sporene som derved samtidig danner et uttak ved hver fiber. Lyset blir selektivt detektert fra et av uttakene ved overlagring på platen eller stykket en andre v-sporformet plate eller

o

stykke som understøtter en enkel optisk fiber, hvis optisk kappe har blitt likeledes fjernet. Når fibrene er overlagret forekommer en flyktig feltkopling mellom fiberen til den andre platen eller stykket og en valgt en av fibrene på den første platen eller stykket. Dette valgt avhenger av relativ posisjon for de to platene. Ved justering av sideposisjonen for den andre platen med henvisning til den til den første kan lys bli selektivt koplet mellom uttaks-området for fiberen i det andre substratet og enhver av uttaksfibrene i det første substratet.

De optiske fibrene på den første platen er fortrinnsvis anbrakt slik at avstanden mellom suksessive fibre er identiske. Nivået ved hvilket flere fibre er anbrakt på platen ved stedet hvor de skal få sine uttak er dessuten identiske siden uttakene er tilveiebrakt ved polering av en del av den optiske kappen fra hver av fibrene samtidig. I den grad at fibrenes nivå i platene er identiske kan uttakene bli identisk utformet.

Ved den foretrukne utførelsesformen er platen et silisiumstykke som har etsede parallelle spor. Det er mulig å etse silisiumstykkene ved å anvende fotolitografiske metoder og

for derved å tilveiebringe en høy nøyaktighetsgrad.

Den andre platene er fortrinnsvis dannet som en kvartsblokk innbefattende et v-spor, men kan alternativt være dannet som etset silisiumsubstrat.

Optiske fibre av enkelmodustypen har generelt en kjernediameter på et par mikron og en optisk diameter i området på etthundre mikron sammen med en ytre tildekning. Ved at delen av fiberen som er anbrakt i silisium-v-sporene blir den ytre mantelen fjernet og den optiske kappen blir fastgjort til v-sporet for å tillate nøyaktig anbringelse av kjernen og for derved å tillate polering av fibrene til innenfor et par mikron av kjernen. Koplingsteknikken tilveiebrakt ved hjelp av denne bryteren er beskrevet som flyktig feltkopling. Det er derfor viktig at mengden av det fjernende materialet fra fiberens optiske kappe kan bli styrt slik at mellomrommet mellom kjernedelene til tilliggende fiberoptiske strenger er innenfor en forutbestemt kritisk sone. Dette bevirker at hver streng mottar en betydelig del av den flyktige feltenergien fra den andre strengen slik at koplingen blir tilveiebrakt uten betydelig energitap. Det er også velkjent at koplingsgraden mellom to fibre blir bestemt av avstanden mellom fiberkjernen. Koplingsgraden kan dessuten bli variert ved å bevege en av kjernene i sideretningen med hensyn til den andre slik at kjernene er noe ute av innretning i forhold til hverandre. Det er imidlertid viktig å bemerke at koplingen mellom fibrene ved en flyktig feltkopler av den typen beskrevet her er langt mindre følsom mot sidefeilinn-retning enn det ville være tilfelle med fibre som er butt-koplet. Bryteren ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således adekvat kopling selv ved tilfeller hvor optiske fiberkjerner er feilinnrettet med flere mikron, en situasjon som ville ødelegge virkningen av utkoplet bryter beskrevet tidligere. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således en praktisk bryter og dessuten tilveiebringes en praktisk, diskre^ variabel forsinkelseslinje som ikke tidligere har vært mulig.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et tverrsnitt av den fiberoptiske kopleren ifølge foreliggende oppfinnelse med et par fiberoptiske strenger anbrakt i respektive bueformede spor til respektive baser. Fig. 2 og 3 viser et tverrsnitt av kopleren på fig. 1

langs linjen 2-2 og 3-3, henholdsvis.

Fig. 4 viser et perspektivriss av den nedre basisen av kopleren på fig. 1 adskilt fra den andre basisen for å vise dens tilknyttede fiber anbrakt derpå og den ovalformede frontflaten til fiberen. Fig. 5 viser et skjematisk diagram over de flyktige feltene til et par fibre som overlapper hverandre ved samvirkningsområdet. Fig. 6 viser en skjematisk tegning av kopleren på fig. 1 hvor det er vist radiusen, kjernediameteren og samvirkningslengden som parametre for kopleren.

Fig. 7 viser en skjematisk tegning av en "ekvivalent"

kopler.

Fig. 8 viser en kurve over normalisert koplet energi som en funksjon av samvirkningslengden for et gitt fiberkjernemellomrom. Fig. 9 viser en kurve for normalisert, koplet energi som en funksjon av samvirkningslengden for et annet fiberkjernemellomrom. Fig. 10 viser en kurve for normalisert, koplet energi som en funksjon av minimumsfiberkjernemellomrom-met (mellomromsoverflåtene overlagret). Fig. 11 viser skjematisk de ovalformede frontflatene til fibrene, som viser frontflaten sidemessig for-skjøvet. Fig. 12 viser en kurve over den normaliserte, koplede energien som en funksjon av sideforskyvningen for et første minimumsfiberkjernemellomrom. Fig. 13 viser en kurve over normalisert, koplet energi som en funksjon av sideforskyvningen for et andre fiberkjernemellomrom. Fig. 14 viser en kurve over normalisert,koplet energi som en funksjon av sideforskyvningen for et tredje fiberkjernemellomrom. Fig. 15 viser en kurve (a) over normalisert, koplet energi som en funksjon av sideforskyvningen og (b) gjennomgående tap som en funksjon av sidemessig forskyvning for et koplereksempel som viser at gjennomføringstapet er hovedsakelig konstant over hovedsakelig hele området med normalisert koplet energi. Fig. 16 viser et eksplosjonsperspektivriss av bryteren

ifølge oppfinnelsen.

Fig. 17 viser et snitt langs linjen 17-17 på fig. 16. Fig. 18 viser et perspektivriss av en del av stykket med spor anvendt for riktig innretning av de optiske fiberviklingene. Fig. 19 viser et perspektivriss over den fotolitografiske teknikken anvendt for å tilveiebringe nøyak-tig innretning av v-sporene. Fig. 20 viser et perspektivriss av en del av silisium-skiven klar for etsing. Fig. 21 viser et perspektivriss av en fastholdelsesinn-retning anvendt for å justere bryteren ifølge oppfinnelsen. Fig. 22 viser et eksplosjonsperspektivriss av den diskre variable forsinkelseslinjen ifølge oppfinnelsen. Fig. 23 viser en kurve over forsinkelsene for forskjellige uttak til forsinkelseslinjen på fig. 22. Fig. 24 viser et skjematisk diagram av en fiber som

inneholder forsinkelseslinjen på fig. 22.

Fig. 25(a)-(c) viser kurver over frekvensreaksjonen til

filteret på fig. 24.

For å forstå foreliggende oppfinnelse totalt er det viktig å først forstå konstruksjonen av operasjonen av fiberoptiske, flyktige feltkoplere av enkelmodustypen.

I det påfølgende skal beskrives konstruksjonen av flyktig feltkopler.

Som vist på fig. 1 til 4 innbefatter en flyktig feltkopler 10 to strenger 12a og 12b av fiberoptisk materiale av enkelmodus montert i langsgående, bueformede spor hhv. 13a og 13b dannet i optiske, flate, mothverandre vendte overflater hhv. 14a og 14b til en rektangulær basis eller blokk 16a og 16b hhv. Blokken 16a med strengen 12a montert i sporet 13 vil bli henvist til som koplerhalvdelen 10a og blokken 16b med strenger 12b montert i sporet 13b vil bli henvist til som koplerhalvdelen 10b.

Hver av strengene 12a og 12b innbefatter en kommersielt tilgjengelig fiber av kvartsglass som er dopet for å ha en sentral kjerne og en ytre optisk kappe. Som det fremgår nedenfor er foreliggende oppfinnelse spesielt fordelaktig for anvendelse med fibre av enkelmodustypen som i alminnelighet har en kjernediameter i størrelsesorden av 10 mikron eller mindre og en optisk kappediameter i størrelses-orden av 125 mikron selv om oppfinnelsen også kan bli anvendt ved andre fibertyper, slik som fibre av flermodus-typen. Ved den beskrevne utførelsesformen blir fibre av enkelmodustypen anvendt, men for å gjøre illustrasjonen klarere er imidlertid diameteren til strengene 12 og deres respektive kjerner overdrevet. Testresultatene beskrevet her for koplerne anvender dessuten fibre av enkelmodustypen.

De bueformede sporene 13a og 13b har en radius som er svært stor sammenlignet med diameteren til fibrene 12 og har en bredde litt større enn fiberdiameteren for å tillate fiberen 12, når montert deri, og passe med en bane definert av bunnveggen til sporene 13. Dybden på sporene 13a og 13b varierer fra et minimum ved senteret til blokkene 16a og 16b hhv. til et maksimum ved kantene av blokkene 16a og 16b hhv. Dette tillater på en fordelaktig måte at fiberoptiske strenger 12a og 12b, når montert i sporene 13a og 13b hhv., gradvis konvergerer mot senteret .og divi-gerer mot kanten av blokkene 16a og 16b som derved elimi-nerer enhver skarp bøyning eller plutselig endring i fibrenes 12 retning, som kan bevirke energitap gjennom mo-dusuregelmessigheter. Ved den viste utførelsesformen er sporene 13 vist som rektangulære tverrsnitt, det skal imidlertid bemerkes at andre egnede tverrsnittskonturer som vil passe fibrene 12 kan alternativt bli anvendt, slik som U-formet tverrsnitt eller et V-formet tverrsnitt. Teknik ker for å danne sporene 13 og montere fibrene 12 deri er beskrevet nedenfor.

Ved sentrene til blokkene 16 er ved den viste utførelses-formen dybden på sporene 13 i hvilke strengene er montert mindre enn diameteren til strengene 12 mens kantene og blokkene 16, dybden på sporene 13 er fortrinnsvis i det minste så stor som diameteren til strengene 12. Fiberoptisk materiale ble fjernet fra hver av strengene 12a og 12b for å danne respkektive, ovalformede, plane overflater 18a, lQh, som er kopiane med mothverandre vendte overflater 17a, 17b hhv. Disse overflatene 18a, 18b vil bli henvist heri som fiber "frontflater". Det skal bemerkes at disse frontflatene tilveiebringer et koplingsareal eller område for fibrene 12a og 12b. Mengden av fjernet fiberoptisk materiale øker således gradvis fra null mot kanten av blokken 16 til et maksimum mot midten av blokken 16. Denne uttaksfjerningen av fiberoptisk materiale muliggjør en gradvis konvergering og divergering av fibrene, som er fordelaktig for å unngå bakoverrettet refleksjon og for mye tap av lysenergi.

Ved den viste flyktige feltkopleren er koplerhalvdelene 10a og 10b identiske og er satt sammen ved å anbringe mothverandre vendte flater 14a og 14b til blokkene 16a og 16b sammen slik at frontflatene 18a og 18b til strengene 12a og 12b er i et flateforhold.

En indekstilpasningssubstans (ikke vist), slik som indekstilpasningsolje, er anordnet mellom mothverandre vendte flater 14. Denne substansen har et brytningsindeks tilnærmet lik brytningsindeksen for den optiske kappen og forhindrer også at de optiske, flate overflatene 14 blir permanent låst sammen. Oljen blir innført mellom blokkene 16 ved kapillærvirkning.

Et samvirknings- eller koplingsområde 32 er dannet ved strengenes 12 forbindelsespunkt, ved hvilket lys blir overført mellom strengene ved flyktig feltkopling. Det er blitt funnet at for å sikre egnet flyktig feltkopling må mengden av materiale fjernet fra fiberen 12 bli nøyaktig styrt slik at mellomrommet mellom kjernedelene til strengene 12 er innenfor en forutbestemt "kritisk sone". De flyktige feltene strekker seg inn i den optiske kappen og avtar hurtig med avstanden utenfor deres respektive kjerner. Tilstrekkelig materiale skulle således bli fjernet for å tillate at hver kjerne blir anbrakt hovedsakelig inne i det flyktige feltet til det andre. Dersom for lite materiale er fjernet vil kjernen ikke være tilstrekkelig tett for å tillate at flyktige felt bevirker ønsket sam-virke av de ledede modusene og utilstrekkelig kopling vil være følgen. Dersom for mye materiale blir fjernet vil i motsatt tilfelle utbredelseskarakteristikken til fibrene bli endret som resulterer i lysenergitap på grunn av modusforstyrrelse. Når mellomrommet mellom kjernene til strengene 12 imidlertid er innenfor den kritiske sonen mottar hver streng en betydelig del av den flyktige feltenergien fra den andre strengen og optimal kopling blir tilveiebrakt uten betydelig energitap. Den kritiske sonen er vist skjematisk på fig. 5 som innbefatter det området betegnet med henvisningstallet 33, ved hvilket de flyktige feltene betegnet med henvisningstallene 34a og 34b for fibrene 12a og 12b hhv. overlappes med tilstrekkelig styrke for å tilveiebringe kopling, dvs. hver kjerne er innenfor det flyktige feltet til den andre. Som tidligere nevnt forekommer imidlertid modusforstyrrelse innenfor arealet 33 når kjernen er brakt for tett sammen. Det er f.eks. antatt at for svake, ledede moduser, slik som HE^-modusen ved enkelmodusfibre eller moduser av høy orden ved fler-modusfibre begynner slik modusforstyrrelse å forekomme når tilstrekkelig materiale er fjernet fra fibrene 12 for å frilegge deres kjerne. Den kritiske sonen er således definert som det område ved hvilket flyktige felt 34 over lapper med tilstrekkelig styrke for å bevirke kopling uten energi indusert av vesentlig modusforstyrrelse.

Graden av den kritiske sonen for en bestemt kopler er avhengig av antall inngripende faktorer slik som parametrene til selve fiberen og koplerens geometri. For en enkelmo-dusfiber som er en trinnindeksprofil kan den kritiske sonen dessuten være heller smal. Ved en fiberkopler av enkelmodustypen som vist på fig. 1 til 4 er den nødvendige senter-til-senteravstanden mellom strengene 12 ved senteret til kopleren i alminnelighet mindre enn et par (f.eks. 2-3) kjernediametere.

Strengene 12a og 12b er (1) identisk med hverandre, (2) har samme radius ved samvirkningsområdet 32, og (3) har en lik mengde med fiberoptisk materiale fjernet derfra for å danne respektive frontflater 18a og 18b. Fibrene 12 er således symmetriske gjennom samvirkningsområdet 32 i planet til frontflaten 18 slik at frontflaten 18 strekker seg sammen dersom overlagret. Dette sikrer at de to fibrene 12a og 12b vil ha samme utbredelseskarakteristikk ved samvirkningsområdet 32 og derved unngås koplingsdempning for-bundet med ulike utbredelseskarakteristikker.

Blokkene eller basisen 12 kan være fremstilt av hvert egnet stivt materiale. Ved en typisk kopler innbefatter basisen 12 generelt rektangulære blokker av smeltet kvartsglass tilnærmet 2,5 cm langt, 2,5 cm bredt og 1 cm tykt. Den fiberoptiske strengen 12 er i alminnelighet fastgjort ved spaltene 13 ved egnede elementer 38, slik som epoksylim. En fordel ved smeltede kvartsblokker 16 er at de har en termisk utvidelseskoef f esient lik den til glassfibrene og denne fordelen er spesielt viktig dersom blokkene 16 og fiberen 12 er underlagt en varmebehandling i løpet av fremstillingsprosessen. Ethvert egnet materiale for blokken 16 er silisium, som har en utmerket termisk egenskap for denne anvendelsen.

Drift av kopleren 10

Kopleren 10 innbefatter fire porter, merket A, B, C og D på fig. 1. Når betraktet fra perspektivet på fig. 1 er portene A og C, som korresponderer med strengene 12a og 12b hhv. på den venstre siden av kopleren 10 mens portene B og D som korresponderer med strengene 12a og 12b hhv. på den høyre siden av kopleren 10. For beskrivelsens skyld vil det bli antatt at inngangslyset til en egnet bølge-lengde (f.eks. 1,15 mikron) ble tilført porten A. Dette lyset passerer gjennom kopleren og blir ført ut ved porten B og/eller porten D," som avhenger av energimengden som er koplet mellom strengene 12. I dette henseendet blir uttrykket "normalisert, koplet energi" definert som forholdet mellom koplet energi og den totale utførte energien. Ved ovenfor nevnte eksempel vil den normaliserte, koplede energien være lik forholdet mellom energien ved porten D for summen av energien ført ut ved portene B og D. Dette forholdet er også henvist til som "koplingsvirkningsgrad" og når så anvendt i alminnelighet uttrykt som en prosent. Når uttrykket "normalisert, koplet energi" blir anvendt her skal det bemerkes at den korresponderende koplings-virkningsgraden således er lik den normaliserte, koplede energien ganger etthundrede. I dette henseendet har tester vist at en flyktig feltkopler 10 kan ha en koplingsvirkningsgrad opptil 100%. Det skal imidlertid også bemerkes at kopleren 10 kan være "avstemt" for å justere koplings-virkningsgraden til enhver ønsket verdi mellom null og maksimumet.

En flyktig feltkopler 10 er dessuten svært retningsrettet, med hovedsakelig all energien tilført ved ene siden av kopleren som blir levert på den andre siden av kopleren. Koplerretningsevnen er definert som forholdet mellom energien ved porten D og energien ved porten C med inngangs-signalet tilført porten A. Tester har vist at retningsmes-sig koplet energi (ved porten D) er større enn 60 dB over den motsatt rettede, koplede energien (ved porten C). Koplerretningsevnen er dessuten symmetrisk. Dvs. kopleren opererer med samme karakteristikker uten hensyn til hvilke side av kopleren er inngangssiden og hvilke sider er ut-gangssiden. Kopleren 10 tilveiebringer dessuten disse re-sultatene med svært lave gjennomføringstap. Gjennomfø-ringstapet er definert som forholdet mellom den totale ut-gangsenergien (portene B og D) og inngangsenergien (porten A) subtrahert fra en (dvs. 1 - (PB<+><P>D)/PA). Eksperimen-telle resultater viser at gjennomføringstapene på 0,2 dB har blitt tilveiebrakt selv om tapene på 0,5 dB er mer vanlig. Disse testene angir dessuten at kopleren 10 opererer hovedsakelig uavhengig av polarisasjonen på det til-førte inngangslyset.

Kopleren 10 opererer på et flyktig feltkoplingsprinsipp ved hvilket ledede moduser for strengene 12 samvirker gjennom deres flyktige felt for å bevirke at lys blir overført mellom strengene 12. Som tidligere nevnt forekommer denne overføringen av lys ved samvirkningsområdet 32. Mengden av overført lys er avhengig av nærheten og orien-teringen av kjernene så vel som den effektive lengden på samvirkningsområdet 32. Lengden på området 32 er således igjen avhengig av kurveradiusen til fibrene 12 og i en be-grensende grad kjernemellomrommmet selv om det har blitt funnet at den effektive lengden på samvirkningsområdet 32 er hovedsakelig uavhengig av kjernemellomrommet. Ved en typisk kopler 10, som anvender en kant-til-kant kjerneav-stand på omkring 1,4 mikron er kurveradiusen i størrelses-orden av 25 cm og det effektive samvirkningsområd.et tilnærmet 1 mm langt ved en signalbølgelengde på 633 nm. Ved disse størrelsene gjør lyset kun en overgang mellom strengene 12 når det utbreder seg gjennom samvirkningsområdet 32. Dersom lengden på samvirkningsområdet 32 blir øket eller kjerneavstanden redusert vil imidlertid et fenomen oppstå som er henvist her til som "overkopling" ved hvilket lyset vil overføres tilbake til strengen fra hvilken det opprinnelig kom. Når samvirkningslengden blir ytter ligere øket og/eller kjerneavstanden ytterligere redusert overføres lyset tilbake til den andre strengen. Lyset kan således gjøre flere overganger frem og tilbake mellom de to strengene 12 og det utbreder seg gjennom området 32, idet antall slike overganger er avhengig av lengden på samvirkningsområdet 32 og kjerneavstanden.

Ovenfor nevnte kan forklares nærmere med henvisning til fig. 6 som viser en skjematisk fremstilling av kopleren 10 på fig. 1. Kjernene til fibrene 12a og 12b er vist som gradvis konvergerende til en minimumsavstand merket H ved senteret av kopleren og som divergerer mot kanten av kopleren. Den effektive samvirkningslengden er merket L og kurveradiusen til strengene 12a og 12b er merket R. Som angitt ovenfor har det blitt funnet at mens den effektive samvirkningslengden L er en funksjon av kurveradiusen R, er den hovedsakelig avhengig av minimumsavstanden H mellom fibrene 12. Selv om denne uavhengigheten er virkelig gyl-dig kun for relativt store kjerneavstander og korte bølge-lengder er det tilveiebrakt en god tilnærming for de fleste anvendelser og den tillater således kopleren vist på fig. 6 til å bli analysert som en "ekvivalent" kopler som innbefatter to parallelle bølgeledere adskilt via deres samvirkende lengder L ved et mellomrom H som vist på fig. 7.

Virkningen av variering enten av den effektive samvirkningslengden L eller fibermellomrommet H for den "ekviva-lente" kopleren vist på fig. 7 kan bli forstått ved henvisning til fig. 8 og 9. Fig. 8 viser en sinuskurve 40 som viser at den koplede energien Pc varierer sinusformen som en funksjon av samvirkningslengden L for et gitt fibermellomrom Hl. Ved dette fibermellomrommet fremgår det at den koplede energien er tilnærmet 50% når samvirkningslengden er lik LI og øker til 100% når samvirkningslengden øker til L2. Dersom samvirkningslengden blir ytterligere øket blir resultatet "overkopling" ved hvilket lys blir over- ført tilbake til strengen fra hvilke det kom og den koplede energien Pc begynner å avta mot null. Den koplede energien øker da fra null til f.eks. 50% ved L3. Det skal bemerkes at mengden av kopling kan bli variert ved endring av den effektive lengden for samvirkningsområdet.

Virkningen av avtagning av mellomrommet H mellom fibrene er for å øke koplingsstyrken og således øke mengden av lys overført over en gitt samvirkningslengde L som vist med sammenligning av sinuskurven 42 på fig. 9 med sinuskurven på fig. 8. Dersom fibermellomrommet ble redusert fra f.eks. (fig. 8) til H2(fig. 9) kan den koplede energien være 100% ved samvirkningslengden LI på fig. 9 sammenlignet med 50% for samme samvirkningslengden LI på fig. 8. Kurven 42 begynner da å demonstrere overkopling og koplet energi reduseres til 50% ved samvirkningslengden L2. Ved samvirkningslengden L3 angir kurven 42 at koplet energi igjen er 100%. For en gitt samvirkningslengde (f.eks. Li, L2 eller L3) kan den koplede energimengden således bli justert ved endring av fiberkjernemellomrom-met.

Forholdet' mellom minimumsfibermellomrommet H og koplet energi P<-, for en gitt samvirkningslengden L (dvs. kurveradiusen) er vist på fig. 10 med kurven 44. Som vist på denne figuren svinger den normaliserte, koplede energien mellom 0 og 1 med økende frekvens eller avtagende kjernemellomrom H. Referansepunktene a, b og c på kurven H blir valgt vilkårlig for å angi normalisert, koplet energi for hhv. 0,5, 1,0 og 0,25. Det skal bemerkes at ved punktet "a" blir 50% av energien koplet fra en til en annen. Ved punktet "b" blir full kopling tilveiebrakt og 100% av den optiske energien blir overført mellom strengene. Punktet "c" på den andre siden representerer et overkoplet forhold hvor koplet energi har avtatt fra full kopling til 25%. Ovenfor nevnte prinsipp er nyttig for å forstå "avstem-nings "-trekket ved kopleren 10. Som anvendt "her blir uttrykket "avstemning" definert som translasjon av fibrene 12 relativt i forhold til hverandre for å justere energien koplet dem imellom. Slik translasjon av fibrene 12 blir tilveiebrakt ved glidning av de plane frontflatene 18 relativt i forhold til hverandre slik at de blir forskjøvet i stedet for å være overlagret. Dvs. fibrene 12 blir gjen-sidig forskjøvet i planet for de plane frontflatene. Betraktet på annen måte, slik translasjon forekommer når respektive plan ved hvilke hver av fibrene ligger blir for-skjøvet relativt i forhold til hverandre.

Ved en fibertranslasjonsmetode blir frontflaten 18 for-skjøvet i sideretningen. Som anvendt her betyr uttrykket "sideforskyvning" glidning av frontflaten 18 i sideretningen fra deres overlagrede posisjon for å øke mellomrommet mellom fiberkjernene mens det opprettholdes et hovedsakelig parallelt forhold mellom fibrene 12. Slik sidemessig forskyvning av frontflaten 18 er vist skjematisk på fig. 11. Virkningen av slik sideforskyvning er naturligvis for å endre mellomrommet mellom kjernene til fibrene 12.

Kurven 46 på fig. 12 viser grafisk virkningen av sideforskyvningen til fiberfrontflaten 18 for en kopler som har et minimalt kant-til-kant kjernemellomrom H lik "a" på fig. 10. Når frontflaten 18 til fibrene er overlagret (dvs. ikke forskjøvet) vil den normaliserte, koplede energien bli lik 0,5 som forlangt av kurven 44 på fig.. 10. Når frontflaten til fiberen 12 imidlertid er sidemessig for-skjøvet i en av retningene for å øke mellomrommet mellom kjernene avtar den koplede energien mot null.

Med henvisning til kurven 48 på fig. 13 er vist virkningen av sidemessig fiberforskyvning ved normalisert, koplet energi for en kopler som har et kant-til-kant kjernemellomrom lik "b" (fig. 10). Når der ikke er noen forskyvning og frontflaten 18 er overlagret er den normaliserte, koplede energien 1,0 som krevd av kurven 44 på fig. 10, men da frontflaten 18 til fibrene 12 er sidemessig forskjøvet i en av retningene avtar imidlertid den koplede energien gradvis.

Kurven 50 på fig. 14 viser koplet energi som en funksjon av relativ fiberforskyvning for et kjernemellomrom lik "c"

(fig. 10), som tidligere nevnt representerer en overkoplet tilstand. Fra denne kurven 50 fremgår det at når frontflaten 18 til fibrene 12 er overlagret, er den normaliserte, koplede energien 0,25. Når kjernemellomrommet blir øket med å skyve frontflatene 18 slik at de er sidemessig for-skjøvet øker den normaliserte koplede energien først til 1,0 og avtar så mot null når kjernemellomrommet blir ytterligere øket.

Ved alle de ovenfor nevnte tilfellene vist på fig. 12, 13 og 14 avtar den koplede energien mot null ved hovedsakelig samme sidemessige forskyvning med antagelse av at de fy-siske størrelsene for kopleren som korresponderer med de på figurene er identisk med untak av deres fibermellomrom ved nullforskyvning. Ved sammenligning av kurvene 46, 48 og 50 på fig. 12, 13 og 14 hhv., fremgår det at respektive stigninger for disse kurvene har en tendens til å øke når kjernemellomrommet avtar. Følsomheten til kopleren mot sidemessig forskyvning øker således når kjernemellomrommet avtar. En kopler fremstilt for å vise overkopling, som på fig. 14, er f.eks. betydelig mer følsom mot sidemessig forskyvning enn kopiere som har karakteristikker vist ved enten fig. 12 eller 13. Dette trekket ifølge foreliggende oppfinnelse er heller fordelaktig siden ved bryteranven-delser ifølge foreliggende oppfinnelse er lav følsomhet og høy stabilitet i alminnelighet ønskelig. En kopler som således har en koplingskarakteristikk lik de på fig. 12 eller 13 (dvs. ikke overkoplet) er mer egnet for denne anvendelsen.

Eksperimenter viser at gjennomføringstapene for kopleren 10 er hovedsakelig konstant med untak når sideforskyvningen til kjernene er relativ stor. Prøver på et koplereksempel viste at gjennomføringstapet var innenfor 0,2 dB for minimumstapet for en sidemessig forskyvning på opptil 10 mikron ved begge retningene. Denne kopleren anvendte en fiber av enkelmodustypen med en kjerneindeks på 1,460, en optisk kappeindeks på 1,4559 og en kjernediameter på 4 mikron. Kurveradiusen for fibrene var 25 cm, kant-til-kant kjernemellomrommet var tilnærmet 0,9 mikron og bølgeleng-den for det anvendte lyset var 632,8 mm. Fig. 15 for dette koplereksemplet en kurve over gjennomføringstapet betegnet med henvisningstallet 60 og en kurve for normalisert, koplet energi betegnet med henvisningstallet 62, begge som en funksjon av sideforskyvningen til frontflatene 18. De to horisontalt brudte linjene trykket gjennom senteret på fig. 14 tilveiebringer de øvre og nedre grensene for et 0,2 dB energitapbånd. Det skal bemerkes at energitapkurven 40 er innenfor dette båndet for sideforskyvning opptil omkring 12 mikron i begge retningene. Det skal dessuten bemerkes at ved en 12 mikron sideforskyvning er dessuten den normaliserte, koplede energien tilnærmet 0,1. For koplet energi mellom 0,1 og 1 er således energitapet innenfor omkring 0,2 dB for minimumsenergitap. Dersom energitapbåndet er utvidet til 0,5 dB er energitapbåndet innenfor 0,5 dB båndet for fiberforskyvning for opptil 15 mikron, som korresponderer med en koplet energi på mindre enn 0,05 (dvs. 5%). Denne kopleren viser således vesentlig konstant gjennomføringstap, dvs. innenfor en relativt smal. energi-tapbåndbredde gjennom hovedsakelig hele operasjonsområdet for anordningen. Det er dessuten viktig at gjennomførings-tapene er svært lave og relativt konstante for koplet energi mellom 10% og 100%.

Konstruksjonen av fiberoptisk bryter

Foreliggende oppfinnelse er vist på fig. 16 og 17 som viser flere optiske fibre 64 montert på et stykke 66 med individuelle v-spor 68 for å motta hver optisk fiber 64. Uttak er dannet ved samtidig polering av fibrene og stykket 16 slik at hver av de optiske fibrene 64 er tatt ut ved en sidelinje 70. Før beskrivelsen av dannelsen av uttakene på de optiske fibrene er det nødvendig å beskrive konstruksjonen av stykket 66 og hvorledes de optiske fibrene 64 er lagt inn i v-sporene 68 i stykket 66.

Med henvisning til fig. 18 er det vist et stykke 66 med fullstendig v-spor 68. Det er ønskelig at hver av disse v-sporene 68 er identiske i bredde og dybde siden fibrene skal være koplanare på grunn av at uttakene ved fibrene ved disse v-sporene vil bli konstruert samtidig. Dersom v-sporene er identiske vil uttakene til fibrene ha samme jevne karakteristikk.

På grunn av dette behovet for stor presisjon ved konstruksjonen av v-sporene, er det foretrukne materialet for stykket 66 silisium, som kan bli etset ved fotolitografiske teknikker i stedet for andre materialer ved hvilke sporene blir maskinert. Den anvendte silisiumtypen er kommersielt tilgjengelig 100 orientert silisium på grunn av at når overflaten til denne typen av silisium blir underlagt en etsende oppløsning, oppløser overflaten ved en vinkel theta som vist på fig. 18. For 100 orientert silisium er vinkelen theta lik 54,74°.

For å fremstille v-sporene vist på fig. 18 i silisiumstykket 66 kan derfor følgende fotolitografiske metode bli anvendt. Stykket 66 blir først oppvarmet slik at et svært tynt oksydsjikt 72 vil dekke stykket 66 som vist på fig.

19. Stykket 66 blir så belagt med et fotofølsomt belegg 74 kjent som fotoresist. En maske 80 blir så anbrakt over stykket og toppen av masken blir utsatt for ultrafiolett lys. For masken 80 vist på fig. 19 blir positivt virkende fotoresist anvendt slik at deler av fotoresisten 74 under den ugjennomskinnelige seksjonen av masken vil bli etter-

latt for å gjøre maskeringsfunksjonen.

Det neste trinnet er å etse bort fotoresisten 74 og oksydsjiktet 72 som var under den gjennomskinnelige delen av masken 80 ved å anvende en bufret saltsyreoppløsning. Den øvrige fotoresisten blir så fjernet ved anvendelse av et spesielt oppløsningsmiddel og stykket 66 vil fremkomme som det vist på fig. 20 dekket av en maske av oksydsjikt 72. Silikonskiven 66 blir så anbrakt i en anisotropisk, etsende oppløsning vanligvis kaliumhydroksydoppløsning. Deler av stykket ikke dekket av oksydsjiktet 72 vil så bli opp-løst av den etsende oppløsningen ved en vinkel på 54,74° fra overflaten 76 til stykket 66. Etsingen vil fremkomme som et flatbunnet spor inntil de to vinklede planene skjæ-rer seg og et sant v-spor blir dannet, som vist på fig. 18. Denne fotolitografiske teknikken er velkjent teknikk og blir anvendt i utstrakt grad ved fremstilling av halv-ledere.

Størrelsen på sporet 68 som skal bli etset i silisiumstykket 66 avhenger naturligvis av den optiske fiberen som ble anvendt. Dere er to svært utbredte typer av optiske fibre av enkelmodus, en fremstilt av ITT som har en diameter på omkring 80 mikron (400 mikron innbefattende plastmantelen) og en andre fiber fremstilt av Corning som er 125 mikron i diameter (135 mikron med lakkmantelen). Hvilke av disse fibrene som ble anvendt avhenger av bølgelengden for det anvendte lyset. Dersom synelig lys skal bli anvendt er ITT-fiberen akseptabel siden den er en enkelmodus .ved syn-lige lysbølgelengder (lengre enn grønt), og dersom infra-rødt lys skal bli anvendt er Corning-fiberen akseptabel siden den er en enkelmodus ved infrarøde bølgelengder.

Med henvisning til fig. 16 igjen er det for å konstruere optiske uttak på fiberen 64 ønskelig å ha de optiske fibrene 64 montert på en bueformet konfigurasjon slik at en valgt del av de optiske fibrene 64 kan bli polert. Sili siumstykket 66 er derfor montert på en blokk av kvarts 70 som har en buet øvre overflate 72. Det har blitt funnet at et silisiumstykke 66 av standard tykkelse (0,25 mm) og omkring 3 cm lang kan bli bøyd uten at det brytes rundt en 30 cm radius. En adhesiv substanse slik som voks ble anvendt for å holde silisiumstykket 66 på kvartsblokken 70 i den buede formen vist på fig. 16.

Før de optiske fibrene 64 kan bli montert i v-sporene 68 i silisiumstykket 66 må deler av den optiske fiberen 64 som skal bli montert i v-sporene 68 få fjernet fortrinnsvis den beskyttende mantelen. ITT-fiberen har en plastmantel som kan bli fjernet ved å dyppe den i svovelsyre. Elasti-siteten i plastmantelen forhindrer presisjon ved pole-ringsoperasjonen så den skulle være fjernet. Corning-fiberen har en lakkmantel som kan bli fjernet ved å dyppe den i aceton. Siden lakkmantelen er mer massiv enn plastmantelen er dens fjerning mer foretrukket enn nødvendig.

Installasjonen av fiberen 64 i v-sporene 68 til silisiumstykket 66 er best vist på fig. 17. Et adhesiv 77 er anbrakt i bunnen av hvert v-spor 68. En optisk fiber 64 er så anbrakt i hvert v-spor 68 og anbrakt i strekk slik at den optiske fiberen 64 ligger i bunnen mot siden av v-sporet 68 som skal bli permanent fastholdt der ved adhesivet 76.

Det neste trinnet er å polere den øvre overflaten av de optiske fibrene 64 ved sidelinjen 70. Denne poleringsope-rasjonen vil fjerne en del av den optiske kappen 79 som best vist på fig. 17. Det er viktig å bemerke at ikke alt det optiske kappematerialet 76 rundt kjernen 78 til den optiske fiberen 64 skal bli fjernet. Avstanden mellom kjernen 78 og den polerte overflaten 82 avhenger av karak-teristikken for kopleren som skal bli dannet i samsvar med det tidligere beskrevne.

Kvartsblokken 70 har fortrinnsvis flere avstandselementer 22 som er anvendt for å stabilisere stykket 66 i løpet av poleringen og for å tilveiebringe en lagringsoverflate for den andre halvdelen av bryteren.

Den andre halvdelen av bryteren er fortrinnsvis dannet av en kvartsblokk 91 innbefattende et spor 93 som tidligere beskrevet for en standardkopler. Som det fremgår av fig. 16 har sporet 83 en relativt stor radius med toppen ved senteret av substratet 91. Den optiske fiberen 95 er anbrakt inne i sporet 93 og fastgjort ved anvendelse av epoksy eller andre tilfredsstillende adhesiver. Denne fiberen er så polert ved det høyeste punktet på kurven sammen med overflaten til kvatsblokken 91 for å gi en plan overflate for den optiske kappen som er et par mikron adskilt fra kjernen til fiberen og som er koplanar med overflaten til kvartsblokken 91.

En indekstilpasningsolje blir så anbrakt på den polerte flate overflaten 82 til silisiumsubstratet 66. I dette tilfellet har indekstilpasningsoljen med fordel en brytningsindeks litt mindre enn den til den optiske kappen 79 for fiberelementene 64 og selve fiberkjernen 78 for å for-hindre lystap utenfor koplingsområdet.

Dersom fibrene 64 på det nedre substratet 66 er uavhengige fibre tilveiebringer konstruksjonen vist på fig. 16 en optisk bryter. Bryteren blir tilveiebrakt ved innretning av kjernen til den øvre fiberen 95 med ønsket lavere fiber 64 kjerne. Når en annen fiber 64 på det lave substratet 66 skal bli valgt som inngangs- eller utgangsfiber kan en operatør kun justere posisjonen for den øvre kvartsblokken 91 i sideretningen (pilen 97) relativt i forhold til fiberens 95 akse med hensyn til det nedre substratet 66 slik at den øvre fiberen 95 er innrettet med den ønskede lavere fiberen 64. Justerbar kopling med hensyn til hver av fibrene 64 kan bli tilveiebrakt ved anbringelse av det øvre substratet 91 slik at fiberen 95 er litt forskjøvet fra den valgte fiberen 64. Også som tidligere nevnt kan koplingen bli variert ved å orientere den øvre fiberen 95 ved en vinkel med hensyn til den ønskede lavere fiberen 64. Ved polering av de nedre fibrene 64 er det mulig at avstanden fra toppflaten 82 til den fiberoptiske kappen 79 og fiberkjernen 78 kan være litt forskjellig for forskjellige fibre 64. Dette ville gi forskjellige koplingsforhold for de forskjellige fibrene 64. Ved justering i sideretningen av posisjonen av den øvre fiberen 95 kan koplings-forholdet bli opprettholdt konstant ved hver bryterposi-s jon.

Fig. 21 viser en fastholdelsesanordning for å tillate nøy-aktig justering av det øvre substratet 91 med hensyn til det nedre substratet 66 for å tilveiebringe den tidligere nevnte bryterfunksjonen. Kvartsblokken 70 er festet i et nedre trau dannet av et par vegger 102 og 104 til en ramme 106. Veggen 104 er litt lavere i høyde enn kanten av blokken 70 til bryteren. Et par avsatser 108 over veggen 102 og 104 er brede nok for å tillate i det minste halvparten av bredden på substratet 91 og forskyves over dem. En øvre vegg 110 understøtter to fjærelementer 112 som oppretthol-der det øvre substratet 91 forspent bort fra veggen 110. Et par mikrometere 114 og 116 er montert i rammen 106. Mikrometeret 114 lagrer opp det øvre substratet 91 til bryteren mot en fjær 112 og er justert for å endre den optiske koplingen fra en fiber 64 til en annen fiber 64. Mikrometeret 114 er sentralt anordnet på siden av .substratet 91 for å tillate denne sidejusteringen uten dreiing av substratet 91. Mikrometeret 116 er forskjøvet på det øvre substratet 91 slik at det kan bli anvendt for å justere vinkelorienteringen av det øvre substratet 91 med hensyn til det nedre substratet 70.

Ved anvendelse av en konstruksjon heller lik den beskrevet med hensyn til den fiberoptiske bryteren kan en diskre, variabel, optisk forsinkelseslinje, vist på fig. 22 bli tilveiebrakt.

Som med bryteren er det øvre substratet 91 for den optiske forsinkelseslinjen fremstilt av kvarts og har et v-spor 93 med en fiber 95 fastgjort deri. Denne fiberen er polert til innenfor et par mikron av dens kjerne slik som fiberen i bryteren.

Den nedre delen er dannet med en kvartsbasis 70 og et silisiumsubstrat 66 med v-spor. Hovedforskjellen er at der er kun en enkelt fiber 121 som er viklet på skruelinjet måte rundt basisen 70 til forsinkelseslinjen. Den første sløyfen til fiberen 121 er anbrakt i det første v-sporet 68. Den neste sløyfen er anbrakt i det neste v-sporet 68 osv. inntil alle v-sporene 78 er fylt. Når de to delene til den variable forsinkelseslinjen er satt sammen på den beskrevne måten med hensyn til bryteren fremkommer det at ved sidemessig justering av substratet 91 kan fiberen 95 bil koplet med enhver av sløyfene til fiberen 121. Ved å bevege substratet 91 kan således forskjellige mengder av forsinkelse bli tilveiebrakt. En diskre, variabel forsinkelseslinje har således blitt beskrevet. Mekanismen for endring av posisjonen til det øvre substratet 91 for forsinkelseslin jen kan ta den formen antydet tidligere ved fig. 21 for bryteren.

Fig. 23 viser en kurve for eksempelmessige, mulige for-sinkelser ved tilfelle av en forsinkelseslin je med syv sløyfer av den typen beskrevet ovenfor. Den første kurven viser tiden ved hvilken en inngangslyspuls blir innført i fiberen 121. Den korteste forsinkelsen blir tilveiebrakt ved innretning av den øvre fiberen 95 med fiberens 121 ut-taksdel tettest opptil lyskilden og vist ved den neste nedre kurven. De neste tre kurvene viser utgangssignalet til forsinkelseslinjen når den øvre fiberen 95 er innrettet hhv. med sløyfene 3, 5 og 7 til fiberen 121. Det fremgår at forskjellen mellom forsinkelsen ved det første uttaket til fiberen 121 og forsinkelsen ved det tredje uttaket til fiberen 121 er tilnærmet 5 nanosekunder.

Fig. 24 viser skjematisk anvendelsen av den variable forsinkelseslin jen ifølge oppfinnelsen ved et avstembart filter. En modulert lyskilde er vist som en laserdiodeinngang 123. Lyset fra dioden 123 blir koplet til fiberen 95 på det øvre substratet 91 (fig. 22) for den justerbare forsinkelseslin jen. Hver av koplingspunktene 125 langs lengden av fiberen 121 til den variable forsinkelseslinjen tilveiebringer en annen forsinkelse som tidligere beskrevet. Fiberen 95 kan bli justert for å kople ved ethvert av koplingspunktene 125. Ved filteret vist på fig. 24 er fibrene 95 og 121 polert slik at størrelsen på koplingen ved hver av disse punktene 125 er 3 dB. Halvdelen av energien ført inn ved laserdioden 123 vil således forbli i fiberen 95, mens den andre halvdelen vil bli koplet inn i fiberen 121. Fibrene 95 og 121 strekker seg så gjennom en annen 3 dB retningskopler 127 som virker som rekombinering for de to lyssignalene for detektering av detektoren 129.

Filteret vist på fig. 24 har en impulsreaksjon som består av to like pulser adskilt i tid av relativ forsinkelse nT-P hvor T er forsinkelsen på hver sløyfe mellom suksessive uttak 125, n et antall sløyfer mellom koplingspunktet 125 som er innrettet med fiberen 95 og kopleren 127 og P er forskjellen i forsinkelse mellom fibrene som forbinder kopleren 127 med koplingspunktet på fiberen 95 og det siste uttaket 125 for fiberen 121. Fourier-transformering av denne impulsreaksjonen er en kosinusfunksjon hvis før-ste null er et F= l/(2nT-P). Filteret på fig. 24 vil ha denne overføringskarakteristikken forutsatt at koherenslengden for kilden 123 er kort sammenlignet med forsinkel-sesforskjellen nT-P. Faste filtre av denne typen har blitt konstruert med så mange som 1.300 overtoner eller harmo-niske. Fig. 25A-25C viser frekvensreaksjonen for filteret på fig. 24. Den øvre kurven på disse figurene er frekvensreaksjonen for laserdioden 123 og detektoren 129. Den nedre kurven på fig. 6A er reaksjonen for minimum, relativ forsinkelse på 0,6 nanosekunder. En mellomliggende forsinkelse 2,5 - 0,6 = 1,9 nanosekunder er vist på fig. 6B og

den maksimale forsinkelsen på 15 - 0,6 = 14,4 nanosekunder er vist på fig. 6C. Den maksimale forsinkelsen ved slike diskre, variable forsinkelseslinjer kan bli gjort svært stor siden dempningen og spredningen til de optiske fibrene er lav. Minimumsforsinkelsen mellom uttakene er be-grenset til omkring 100 picosekunder ved bøyningstap rundt sløyfen og ved fremstillingsbetraktninger.

Claims

1. Fiberoptisk diskre^ variabel forsinkelseslinje, karakterisert ved at den innbefatter en første optisk fiber (95) av enkelmodustypen, en andre optisk fiber (121) av enkelmodustypen, idet den andre fiberen har flere uttak, anbrakt ved forutbestemte intervaller langs den andre fiberen idet hver kan kople en lysbølge fra den andre fiberen til den første fiberen, og innretning (114) for selektiv anbringelse av den første fiberen i innretning med en valgt en av uttakene til den andre fiberen for å styre overføringstiden for lysbølgen gjennom den andre fiberen og for å tilveiebringe en diskre, variabel forsinkelse for lysbølgen.

2. Forsinkelseslinje ifølge krav 1, karakterisert ved at koplingsinnretningen innbefatter et første substrat (91) for å oppta den første fiberen (95) med en del av den første fiberen ved en overflate av det første substratet, et andre substrat (66) for å oppta den andre fiberen (121) med uttakene anordnet langs det andre substra-tets overflate, idet substratene er anordnet relativt i forhold til hverandre med overflatene i et flate-mot-flate forhold, og innretning (114) for relativ forskyvning av overflatene for å sidestille den første fiberdelen med en valgt en av uttakene til den andre fiberen.

3. Forsinkelseslinje ifølge krav 2, karakterisert ved at sidestillingen til den første fiberdelen med en valgt en av uttakene bevirker flyktig feltkopling til lyset mellom den første og andre fiberen.

4. Forsinkelseslinje ifølge krav 2, karakterisert ved at det andre substratet (66) innbefatter flere spor (68) som opptar den andre fiberen (121) ved respektive uttak og at det første substratet (91) innbefatter et spor som opptar nevnt del av første fiber (95).

5. Fremgangsmåte for å fremstille en forsinkelseslinje med uttak med en diskre, variabel tidsforsinkelse, karakterisert ved at metoden innbefatter tilveiebringelse av første og andre optiske fibre (95, 121) av enkelmodustypen, fjerning av en del av den optiske kappen (79) fra flere valgte steder langs den første fiberen for å tilveiebringe respektive flyktige feltkoplingsområder, fjerning av en del av den optiske kappen fra et valgt sted langs den andre fiberen for å tilveiebringe et flyktig feltkoplingsområder og justerbar anbringelse av fiberen for selektiv sidestilling av det andre fiberkoplingsom-rådet og ethvert av de første fiberkoplingsområdene.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at monteringstrinnet innbefatter omvikling av den første fiberen (121) rundt et substrat (70) for å danne flere sløyfer og anbringelse av koplingsområdene til den første fiberen i respektive spor dannet i substratet.

7. Fiberoptisk frekvensfilter, karakterisert ved at det innbefatter en første optisk fiber (121) av enkelmodustypen, hvis del innbefatter flere uttak anbrakt ved forutbestemte intervaller langs den første fiberdelen, en andre optisk fiber (95) av enkelmodustypen, første innretning (125) for optisk kopling av den andre fiberen med en valgt en av flere uttak for den første fiberen ved et første forutbestemt sted på den andre fiberen, andre inn retning (127) for optisk kopling av den første og andre fiberen ved et første forutbestemt sted på den første fiberen, fjernt fra den første fiberdelen og ved et andre forutbestemt sted på den andre fiberen, og innretning (114) for justering av den første koplingsinnretningen for å kople fiberen ved et annen av uttakene for å variere frekvensreaksjonen til filteret.

8. Filter ifølge kravv 7, karakterisert ved at den første og andre koplingsinnretningen hver har et koplingsforhold på hovedsakelig 50%.

9. Filter ifølge krav 7, karakterisert ved at det videre innbefatter en lyskilde (123) for innføring av lys i en av fibrene for å tilveiebringe et optisk utgangssignal inn i den andre av fibrene, hvor koherent lys-lengde er mindre enn den optiske baneforskjellen til fibrene mellom den første og andre koplingsinnretningen.

10. Fremgangsmåte for frekvensfiltrering, karakterisert ved at den innbefatter tilveiebringelse av første og andre optiske fibre (95, 121), idet en del av den første fiberen (121) har flere uttak (125) anbrakt med avstand ved forutbestemte intervaller langs den første fiberen, relativ anbringelse av de optiske fibrene for å tilveiebringe optisk koding mellom den første og andre fiberen ved et av uttakene, optisk kopling (127) av den før-ste fiberen med den andre fiberen ved et forutbestemt sted fjerntliggende fra flere uttak, innføring av en modulert lysbølge (123) i en av enkelmodusfibrene for å tilveiebringe et optisk utgangssignal ved den andre av fibrene av enkelmodustypen, idet utgangssignalet innbefatter lys modulert ved første og andre frekvens, og relativ anbringelse (114) av den første og andre optiske fiberen for å tilveiebringe optisk kopling med et annet av uttakene valgt for å slippe gjennom den delen av det optiske utgangssignalet ved første frekvensen^ mens delen av det optiske utgangssignalet ved den andre frekvensen dempes.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at den innbefatter valg av en koherens lengde for lyset (123) slik at den optiske banelengdeforskjellen for den første og andre fiberen mellom de andre uttakene og det forutbestemte stedet fjerntliggende fra uttakene er større enn koherenslengden.

12. Fiberoptisk bryter, karakterisert ved at den innbefatter et sett med flere strenger av optisk fiber (64) av enkelmodustypen, idet hver streng har et flyktig feltkoplingsområde, en streng (95) av optiske fibre adskilt fra settet med strenger, som hver har et flyktig f eltkoplingsområde," og innretning (114) for relativ anbringelse av den optiske fiberstrengen og settet med strenger for selektivt å sidestille det flyktige feltkop-lingsområdet for den optiske fiberstrengen med et valgt ett av de flyktige feltkoplingsområdene til settet med flere strenger for selektivt å kople optisk energi mellom fiberstrengen og en av nevnte flere fiberstrenger.

13. Bryter ifølge krav 12, karakterisert , v ed innretning for relativ anbringelse innbefatter et substrat (66) for mottagelse av settet med flere fibre, et substrat (91) for mottagelse av fiberstrengen, og innretning (114) for anbringelse av substratene i et flate-mot-flate forhold og for å forskyve substratet relativt i forhold til hverandre for å tilveiebringe selektiv sidestilling av koplingsområdene.