DE19806371A1 - Arrangement for superimposing optical signals with different wavelengths - Google Patents
Arrangement for superimposing optical signals with different wavelengthsInfo
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Abstract
Description
Diese Patentanmeldung ist eine Zusatzanmeldung zu der Haupt anmeldung 197 20 852.5, angemeldet am 17. Mai 1997.This patent application is an additional application to the main Application 197 20 852.5, filed on May 17, 1997.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überlagern optischer Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen mit einem Eingangs freistrahlkoppler und einem Ausgangsfreistrahlkoppler, deren Freistrahlbereiche über ein Lichtleitergitter miteinander verbunden sind, mit einer ersten Eingangslichtleitereinheit, die an den Ein gangsfreistrahlkoppler angeschlossen ist, mit wenigstens einer weiteren Eingangslichtleitereinheit, wobei in jeder Eingangslicht leitereinheit wenigstens eine Wellenlänge führbar ist, mit einer eine Anzahl von Ausgangslichtleitern aufweisenden Ausgangslichtleiter einheit, wobei die wenigstens eine weitere Eingangslichtleiter einheit in den Freistrahlbereich des Eingangsfreistrahlkopplers mündet und Mündungsbereiche der Eingangslichtleitereinheiten in den Freistrahlbereich des Eingangsfreistrahlkopplers relativ zu den Ausgangslichtleitern so angeordnet und dimensioniert sind, daß jeder Ausgangslichtleiter mit wenigstens zwei optischen Signalen mit unterschiedlichen Wellenlängen beaufschlagbar ist.The invention relates to a device for superimposing optical Signals with different wavelengths with one input free beam coupler and an output free beam coupler, their Open beam areas connected to each other via a light guide grid are, with a first input light guide unit connected to the on Aisle free beam coupler is connected with at least one another input light guide unit, with each input light at least one wavelength is feasible with a one Number of output light guides having output light guides unit, the at least one further input light guide unit in the free beam area of the input free beam coupler opens and mouth areas of the input light guide units in the free beam area of the input free beam coupler relative to the Output light guides are arranged and dimensioned so that each output light guide with at least two optical signals can be acted on with different wavelengths.
Eine derartige Vorrichtung ist aus dem Artikel "Novel multichannel 1.3 µm/1.55 µm AWG multiplexer/demultiplexer for WDM-PONs" von G. Przyrembel, B. Kuhlow, E. Pawlowski et al., erschienen in ELECTRONICS LETTERS Vol. 34 No. 3 vom 5. Februar 1998 bekannt. Diese Vorrichtung verfügt über einen Eingangsfreistrahl koppler und einen Ausgangsfreistrahlkoppler, deren Freistrahl bereiche über ein Lichtleitergitter miteinander verbunden sind. Eingangslichtleiter einer ersten Eingangslichtleitereinheit werden in einer Abbildungsfunktion oder sogenannten N×N-Betriebsweise jeweils mit optischen Signalen mit jeweils einer spezifischen Wellenlänge beaufschlagt und münden in den Freistrahlbereich des Eingangsfreistrahlkopplers. Eingangslichtleiter einer weiteren zweiten Eingangslichtleitereinheit werden jeweils mit optischen Signalen mit jeweils gleicher Wellenlänge, das heißt sogenannten Broadcast-Signalen bei einer Broadcast-Wellenlänge, gespeist und münden in einem Abstand von den Eingangslichtleitern der ersten Eingangslichtleitereinheit in den Freistrahlbereich des Eingangs freistrahlkopplers. Die Mündungsbereiche der Eingangslichtleiter der Eingangslichtleitereinheiten sind dabei in bezug auf Ausgangs lichtleiter einer an den Ausgangsfreistrahlkoppler angeschlossenen Ausgangslichtleitereinheit so angeordnet und dimensioniert, daß jeder Ausgangslichtleiter eine Überlagerung optischer Signale mit einer der spezifischen Wellenlängen und der Broadcast-Signale bei der Broadcast-Wellenlänge empfängt.Such a device is from the article "Novel multichannel 1.3 µm / 1.55 µm AWG multiplexer / demultiplexer for WDM-PONs " by G. Przyrembel, B. Kuhlow, E. Pawlowski et al., published in ELECTRONICS LETTERS Vol. 34 No. 3 of February 5, 1998 known. This device has an entry free jet coupler and an output free beam coupler, their free beam areas are connected to each other via a light guide grid. Input light guides of a first input light guide unit are in a mapping function or so-called N × N mode of operation each with optical signals with a specific one Wavelength applied and flow into the free beam area of the Free entry coupler. Another input fiber second input light guide unit are each with optical Signals with the same wavelength, that is, so-called Broadcast signals are fed at and at a broadcast wavelength open at a distance from the input light guides of the first Input light guide unit in the free beam area of the entrance free jet coupler. The mouth areas of the input light guide the input light guide units are in relation to output optical fiber of a connected to the output free beam coupler Output light guide unit arranged and dimensioned so that each output light guide has an overlay of optical signals one of the specific wavelengths and broadcast signals the broadcast wavelength.
Mit der vorbekannten Vorrichtung sind zwar Multiplex- und De multiplex-Funktionen realisierbar, allerdings weist sie den Nachteil auf, daß in einem Wellenlängenmultiplexschema überlagerte opti sche Signale mit spezifischen Wellenlängen vor Einspeisen in die erste Eingangslichtleitereinheit extern getrennt werden müssen.With the known device are multiplex and De multiplex functions can be implemented, but it has the disadvantage on that in a wavelength division multiplexing scheme superimposed opti signals with specific wavelengths before feeding into the first input light guide unit must be separated externally.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß beispielsweise zum Ausführen einer Demultiplex-Funktion optische Signale mit in einem Wellenlängenmultiplexschema überlagerten spezifischen Wellenlängen unmittelbar einspeisbar sind, ohne daß weitere frequenzselektive Bauelemente notwendig sind.The invention has for its object a device type mentioned so that, for example, to Execute a demultiplex function optical signals with in overlaid on a wavelength division multiplexing scheme Wavelengths can be fed directly without further frequency-selective components are necessary.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erste Eingangslicht leitereinheit über wenigstens einen Eingangslichtleiter verfügt, wobei der Mündungsbereich des oder jedes Eingangslichtleiters der ersten Eingangslichtleitereinheit in den Freistrahlbereich des Ein gangsfreistrahlkopplers so angeordnet und dimensioniert ist, daß jeweils eine von wenigstens zwei in dem betreffenden Eingangs lichtleiter geführte Wellenlänge einen zugeordneten Ausgangslicht leiter beaufschlagt.This object is achieved in a device of the type mentioned Art solved according to the invention in that the first input light conductor unit has at least one input light guide, the mouth region of the or each input light guide of the first input light guide unit in the free beam area of the on aisle free beam coupler is arranged and dimensioned so that one each of at least two in the relevant entry Waveguide guided wavelength an assigned output light head charged.
Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der oder jeder Eingangslichtleiter der von optischen Signalen mit in einem Wellenlängenmultiplexschema überlagerten spezifischen Wellen längen beaufschlagbaren ersten Eingangslichtleitereinheit in bezug auf die Ausgangslichtleiter so angeordnet und dimensioniert ist, daß jeweils eine von wenigstens zwei in dem betreffenden Ein gangslichtleiter geführten spezifischen Wellenlängen jeweils einen Ausgangslichtleiter beaufschlagt, wird die Auftrennung der in einem Wellenlängenmultiplexschema überlagerten optischen Sig nale mittels der Anordnung aus Eingangsfreistrahlkoppler, Licht leitergitter und Ausgangsfreistrahlkoppler ohne weitere dispersive Bauelemente unmittelbar durchgeführt.Characterized in that in the device according to the or each input light guide of optical signals with in one Wavelength division multiplex scheme overlaid specific waves length of the first input light guide unit that can be acted upon is arranged and dimensioned on the output light guide, that each one of at least two in the relevant one specific wavelengths guided by a light guide Output light guide is applied, the separation of the in an optical sig superimposed on a wavelength division multiplexing scheme nale by means of the arrangement of input free beam coupler, light ladder grating and output free beam coupler without further dispersive Components carried out immediately.
Um auch spektral verhältnismäßig eng benachbarte spezifische Wellenlängen trennen zu können, ist es zweckmäßig, das Licht leitergitter für einen Betrieb in verhältnismäßig hohen Beugungs ordnungen mit beispielsweise etwa 10 bis etwa 150 auszulegen.To also spectrally relatively closely adjacent specific To be able to separate wavelengths, it is advisable to use light ladder grating for operation in relatively high diffraction to interpret orders with, for example, about 10 to about 150.
Um insbesondere auch spektral verhältnismäßig weit auseinander liegende spezifische Wellenlängen und Broadcast-Wellenlängen auf den Ausgangslichtleitern zu überlagern, ist es zweckmäßig, daß der oder jeder Eingangslichtleiter der ersten Eingangslichtleiter einheit und der oder jeder Eingangslichtleiter der oder jeder weiteren Eingangslichtleitereinheit so angeordnet sind, daß die Ausgangslichtleiter mit in unterschiedliche Ordnungen des Licht leitergitters gebeugten Wellenlängen aus der ersten Eingangs lichtleitereinheit und der oder jeder weiteren Eingangslichtleiter einheit beaufschlagt sind. Der Unterschied zwischen den Ord nungen liegt dabei typischerweise zwischen 1 und 10, im Einzelfall auch höher. To be relatively far apart in particular also spectrally specific wavelengths and broadcast wavelengths to superimpose the output light guides, it is appropriate that the or each input light guide of the first input light guide unit and the or each input light guide the or each further input light guide unit are arranged so that the Output light guide with in different orders of light diffraction wavelengths from the first input light guide unit and the or each additional input light guide unit are applied. The difference between the ord The typical range is between 1 and 10, in individual cases also higher.
Um Schwankungen in der Wellenlänge von Broadcast-Signalen aus zugleichen, ist es zweckmäßig, die Eingangslichtleiter der oder jeder weiteren Eingangslichtleitereinheit in ihrem Mündungsbereich in den Freistrahlbereich aufgeweitet vorzusehen.To avoid fluctuations in the wavelength of broadcast signals to match, it is appropriate to the input light guide of the or every further input light guide unit in its mouth area to be expanded in the free jet area.
In einem Ausführungsbeispiel ist die oder wenigstens eine weitere Eingangslichtleitereinheit mit einem einzelnen sich hyperbolisch in Richtung des Mündungsbereiches in den Freistrahlbereich er weiternden Eingangslichtleiter ausgebildet, so daß in den Mündungsbereich der Ausgangslichtleiter eine im wesentlichen rechteckförmige Intensitätsverteilung der den Eingangslichtleiter der oder wenigstens einer weiteren Eingangslichtleitereinheit eingespeisten optischen Signale abbildbar ist.In one embodiment, the or at least one is more Input light guide unit with a single hyperbolic in Direction of the mouth area in the free jet area advanced input light guide so that in the Mouth area of the output light guide essentially one rectangular intensity distribution of the input light guide the or at least one further input light guide unit fed optical signals can be mapped.
Im Hinblick auf eine kompakte Bauform bis zweckmäßig, daß die Eingangslichtleiter der Eingangslichtleitereinheiten, die Ausgangs lichtleiter der Ausgangslichtleitereinheit sowie Phasenschiebelicht leiter des Lichtleitergitters als planare Wellenleiter und die Frei strahlbereiche als zweidimensionale Wellenleiterschichten aus gebildet sind.With a view to a compact design until expedient that the Input light guide of the input light guide units, the output light guide of the output light guide unit and phase shift light conductor of the light guide grating as planar waveguide and the free beam areas as two-dimensional waveguide layers are formed.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung. Es zeigen:Further expedient configurations and advantages of the invention are the subject of the subclaims and the following Description of exemplary embodiments with reference to the Figures of the drawing. Show it:
Fig. 1 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungs beispiel der Erfindung mit einer einen einzigen Eingangs lichtleiter aufweisenden ersten Eingangslichtleitereinheit und einer aus mehreren Eingangslichtleitern gebildeten weiteren zweiten Eingangslichtleitereinheit und Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the invention with a single input light guide having a first input light guide unit and a second input light guide unit formed from a plurality of input light guides and
Fig. 2 in einem schematischen Darstellung ein weiteres Aus führungsbeispiel der Erfindung mit einer mehrere Ein gangslichtleiter aufweisenden ersten Eingangslichtleiter einheit und einer einen einzigen aufgeweiteten Eingangs lichtleiter aufweisenden weiteren zweiten Eingangslicht leitereinheit. Fig. 2 shows a schematic representation of another exemplary embodiment of the invention with a multiple input light guide having a first input light guide unit and a single expanded input light guide having a further second input light guide unit.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungs beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Überlagern optischer Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen, die einen Eingangsfreistrahlkoppler 1 aufweist. An einer einen Eingangsfrei strahlbereich 2 als Freistrahlbereich des Eingangsfreistrahlkopplers 1 begrenzenden, konvex gewölbten Einkoppelseite 3 ist in dem dar gestellten Ausführungsbeispiel mit seinem ausgangsseitigen Ende ein einzelner Eingangslichtleiter 4 einer ersten Eingangslichtleiter einheit 5 angeschlossen, wobei das ausgangsseitige Ende in einem ersten Mündungsbereich in den Eingangsfreistrahlbereich 2 mündet. Weiterhin sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an der Einkoppelseite 3 in einem Abstand von der Eingangslicht leitereinheit 5 mit ihren ausgangsseitigen Enden acht Eingangslicht leiter 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 einer weiteren zweiten Eingangs lichtleitereinheit 14 angeschlossen, so daß deren ausgangsseitige Enden in einem zweiten Mündungsbereich in den Eingangsfrei strahlbereich 2 münden. Die Eingangslichtleitereinheiten 5, 14 sind somit in einem Abstand voneinander angeordnet, wobei die opti sche Position einer Zentralwellenlänge zwischen den Mündungs bereichen liegt. Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment example of an inventive device for superimposing optical signals with different wavelengths, which has an input free beam coupler 1 . As a free jet region of the input free beam coupler 1 delimiting at a an input free beam portion 2, convex coupling-3 is in which is lodged embodiment with its downstream end, a single input light guide 4 unit of a first input light guide connected 5, wherein the output end in a first opening region in the input free beam region 2 flows. Furthermore, eight input light conductors 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 of a further second input light guide unit 14 are connected to the input side 3 at a distance from the input light guide unit 5 with their output ends, so that whose ends on the output side in a second mouth area open into the input free beam area 2 . The input light guide units 5 , 14 are thus arranged at a distance from one another, the optical position of a central wavelength between the mouth areas.
An einer konvex kreisförmig gewölbten, den Eingangsfreistrahl bereich 2 begrenzenden Auskoppelseite 15 des Eingangsfreistrahl kopplers 1 ist eine Anzahl von Phasenschiebelichtleitern 16 eines mit einer sogenannten Arrayed-Waveguide-Grating-(AWG-)Struk tur ausgebildeten Lichtleitergitters 17 angeschlossen. Die Phasen schiebelichtleiter 16 sind in der Länge unterschiedlich ausgebildet, wobei die Längendifferenz zwischen benachbarten Phasenschiebe lichtleitern 16 konstant ist und der Zentralwellenlänge multipliziert mit einer Gitterordnung für diese Zentralwellenlänge entspricht. A number of phase shifting light guides 16 of a light guide grating 17 formed with a so-called arrayed waveguide grating (AWG) structure are connected to a convex, circularly curved, coupling-out side 15 of the input free-beam coupler 1 , which limits the input free-beam area 2 . The phase shift light guide 16 are formed differently in length, the length difference between adjacent phase shift light guides 16 being constant and corresponding to the central wavelength multiplied by a grating order for this central wavelength.
Die in Fig. 1 stark verkürzt dargestellten Phasenschiebelichtleiter 16 sind an einer konvex kreisförmig ausgebildeten Einkoppelseite 18 eines Ausgangsfreistrahlkopplers 19 angeschlossen und münden in dessen Ausgangsfreistrahlbereich 20 als Freistrahl bereich. An einer der Einkoppelseite 18 des Ausgangsfreistrahl kopplers 19 gegenüberliegenden, ebenfalls konvex kreisförmig gewölbten Auskoppelseite 21 sind an den Ausgangsfreistrahl koppler 19 acht Ausgangslichtleiter 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 einer Ausgangslichtleitereinheit 30 angeschlossen.The phase shift light guide 16 shown in a very shortened manner in FIG. 1 are connected to a convex circular coupling side 18 of an output free beam coupler 19 and open into its free output area 20 as a free beam area. On one of the coupling side 18 of the output free beam coupler 19 opposite, also convex circular curved coupling-out 21 are connected to the output free beam coupler 19 eight output optical fibers 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 an output light guide unit 30. Fig.
Vorzugsweise sind der Eingangsfreistrahlkoppler 1, die Eingangs lichtleiter 4, 6 bis 13 der Eingangslichtleitereinheiten 5, 14, die Phasenschiebelichtleiter 16 des Lichtleitergitters 17, der Aus gangsfreistrahlkoppler 19 sowie die Ausgangslichtleiter 22 bis 29 der Ausgangslichtleitereinheit 30 in planarer Wellenleitertechnik als planare Wellenleiter beziehungsweise Wellenleiterschichten aus geführt.Preferably, the input free beam coupler 1 , the input light guides 4 , 6 to 13 of the input light guide units 5 , 14 , the phase shifting light guides 16 of the light guide grid 17 , the output free beam coupler 19 and the output light guides 22 to 29 of the output light guide unit 30 are implemented in planar waveguide technology as planar waveguides or waveguide layers .
Der Eingangslichtleiter 4 der ersten Eingangslichtleitereinheit 5 sowie die Eingangslichtleiter 6 bis 13 der zweiten Eingangslicht leitereinheit 14 sind mit ihren Mündungsbereichen an dem Ein gangsfreistrahlbereich 2 so angeordnet und dimensioniert, daß jeder Ausgangslichtleiter 22 bis 29 der Ausgangslichtleitereinheit 30 mit wenigstens zwei optischen Signalen mit unterschiedlichen Wellenlängen beaufschlagbar ist.The input light guide 4 of the first input light guide unit 5 and the input light guides 6 to 13 of the second input light guide unit 14 are arranged and dimensioned with their mouth areas at the entrance free beam area 2 so that each output light guide 22 to 29 of the output light guide unit 30 can be acted upon with at least two optical signals with different wavelengths is.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden in einer Demultiplex-Betriebsweise dem Eingangslichtleiter 4 der ersten Eingangslichtleitereinheit 5 optische Signale eingespeist, die in einem Wellenlängenmultiplexschema überlagerte unter schiedliche spezifische Wellenlängen aufweisen, die jeweils einem Ausgangslichtleiter 22 bis 29 zuzuführen sind. In die Eingangslicht leiter 6 des 13 der zweiten Eingangslichtleitereinheit 14 werden optische Signale einer einzigen Wellenlänge, die auf alle Ausgangs lichtleiter 22 bis 29 zu verteilenden sogenannten Broadcast-Signale bei der sogenannten Broadcast-Wellenlänge, eingespeist, die beispielsweise über einen Einkoppellichtleiter einem in Fig. 1 nicht dargestellten Sternkoppler zuführbar und über diesen auf die Eingangslichtleiter 6 bis 13 der zweiten Eingangslichtleitereinheit 14 aufteilbar ist. Durch die Anordnung und Dimensionierung der Mündungsbereiche der Eingangslichtleiter 4, 6 bis 13 der Ein gangslichtleitereinheiten 5, 14 in bezug auf die Mündungsbereiche der Ausgangslichtleiter 22 bis 29 ist sichergestellt, daß jedem Ausgangslichtleiter 22 bis 29 dem Eingangslichtleiter 4 der ersten Eingangslichtleitereinheit 5 zugeführte optische Signale mit einer spezifischen Wellenlänge und der zweiten Eingangslichtleitereinheit 14 zugeführte Broadcast-Signale bei der Broadcast-Wellenlänge eingespeist werden.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, in a demultiplexing mode of operation, the input light guide 4 of the first input light guide unit 5 is fed with optical signals which, in a wavelength division multiplexing scheme, have different specific wavelengths superimposed, which are each to be supplied to an output light guide 22 to 29 . Conductors in the input light 6 of 13 of the second input light guide unit 14, optical signals of a single wavelength, the light guide on all of the output 22 to 29 known to be distributed broadcast signals in the so-called broadcast wavelength, is fed, for example via a Einkoppellichtleiter a in Fig. 1 star coupler, not shown, can be fed and can be divided via this into the input light guides 6 to 13 of the second input light guide unit 14 . The arrangement and dimensioning of the mouth areas of the input light guides 4 , 6 to 13 of the input light guide units 5 , 14 with respect to the mouth areas of the output light guides 22 to 29 ensures that each output light guide 22 to 29 the input light guide 4 of the first input light guide unit 5 is supplied with optical signals broadcast signals fed to a specific wavelength and to the second input light guide unit 14 are fed in at the broadcast wavelength.
Dabei sind die Positionen der Ausgangslichtleiter 22 bis 29 der
Ausgangslichtleitereinheit 30 bei gegebener Position des Eingangs
lichtleiters 4 der ersten Eingangslichtleitereinheit 5 gemäß folgen
der grundlegender Positioniergleichung gegeben:
The positions of the output light guides 22 to 29 of the output light guide unit 30 are given for the given position of the input light guide 4 of the first input light guide unit 5 in accordance with the basic positioning equation:
mit λ(i) für eine der in dem Eingangslichtleiter 4 der ersten Eingangs lichtleitereinheit 5 geführten spezifischen Wellenlängen, m für die Beugungsordnung des Lichtleitergitters 17 für eine Zentralwellen länge λC, wobei λC eine Funktion von m ist, nC für den effektiven Brechungsindex der Phasenschiebelichtleiter 16, nS für den effek tiven Brechungsindex der Freistrahlbereiche 2, 20, d für die Gitter konstante (pitch) der Phasenschiebelichtleiter 16 am Übergang zu dem Ausgangsfreistrahlbereich 20 des Ausgangsfreistrahlkopplers 19, Θ(i) IN für den Einkoppelwinkel 31 des Eingangslichtleiters 4 relativ zu der Eingangssymmetrieachse 32 des Eingangsfreistrahl bereiches2 und Θ(i) OUT für den Auskoppelwinkel 33 relativ zu der Ausgangssymmetrieachse 34 des Ausgangsfreistrahlbereiches 20. In der Darstellung gemäß Fig. 1 sind die Symmetrieachsen 31, 34 und Koppelwinkel 31, 33 für den Eingangslichtleiter 4 der ersten Eingangslichtleitereinheit 5 und dem achten Ausgangslichtleiter 29 dargestellt.with λ (i) for one of the specific wavelengths guided in the input light guide 4 of the first input light guide unit 5 , m for the diffraction order of the light guide grating 17 for a central wave length λ C , where λ C is a function of m, n C for the effective refractive index the phase shift light guide 16 , n S for the effective refractive index of the free beam areas 2 , 20 , d for the grating constant (pitch) of the phase shift light guide 16 at the transition to the output free beam area 20 of the output free beam coupler 19 , Θ (i) IN for the coupling angle 31 of the input light guide 4th relative to the input symmetry axis 32 of the input free beam area 2 and Θ (i) OUT for the coupling angle 33 relative to the output symmetry axis 34 of the output free beam area 20 . In the illustration of FIG. 1 are the axes of symmetry 31, 34 and the coupling angle 31, shown 33 for the input optical fiber 4 of the first input light guide unit 5 and the eighth output optical fiber 29.
Durch Umstellung der Positioniergleichung aufgelöst nach Θ(i) IN werden die Positionen der Eingangslichtleiter 6 bis 13 der zweiten Eingangslichtleitereinheit 14 bei gegebenen Positionen der Aus gangslichtleiter 22 bis 29 berechnet.By conversion of Positioniergleichung dissolved after Θ (i) IN the positions of the input light guide 6 to 13 of the second input light guide unit 14 at given positions of the gear be calculated from optical fiber 22 to 29. FIG.
Bei Beaufschlagen der Eingangslichtleiter 6 bis 13 der zweiten Ein gangslichtleitereinheit 14 mit der Broadcast-Wellenlänge ent sprechen die Zwischenwinkel zwischen benachbarten Eingangs lichtleitern 6 bis 13 der zweiten Eingangslichtleitereinheit 14 den Zwischenwinkeln zwischen benachbarten Ausgangslichtleiter 22 bis 29.In subjecting the input light guide 6 to 13 of the second A transmission light conductor unit 14 with the broadcast wave are in accordance with the intermediate angle between adjacent input optical fibers 6 to 13 of the second input light guide unit 14, the intermediate angles between adjacent output optical fiber 22 to 29. FIG.
In einer Abwandlung gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Aus führungsbeispiel sind die Eingangslichtleiter 6 bis 13 der zweiten Eingangslichtleitereinheit 14 in bezug auf die Ausgangslichtleiter 22 bis 29 so angeordnet, daß jedem Eingangslichtleiter 6 bis 13 der zweiten Eingangslichtleitereinheit 14 eingespeiste optische Signale mit jeweils einer weiteren spezifischen Wellenlänge als Träger jeweils einem Ausgangslichtleiter 22 bis 29 zuführbar sind, die mit der in alle Eingangslichtleiter 6 bis 13 der zweiten Ein gangslichtleitereinheit 14 eingespeisten Broadcast-Wellenlänge überlagern. Bei dieser Abwandlung sind die Zwischenwinkeln zwischen benachbarten Ausgangslichtleitern 22 bis 29 und Zwischenwinkeln zwischen zugeordneten benachbarten Eingangs lichtleitern 6 bis 13 der zweiten Eingangslichtleitereinheit 14 ebenfalls gemäß der oben angegebenen Positioniergleichung eingerichtet.In a modification compared to the case shown in Fig. 1 from the input light guide, guide, for example disposed 6 to 13 of the second input light guide unit 14 with respect to the output optical fibers 22 to 29 such that each input light guide 6 to 13 of the second input light guide unit 14 is fed optical signals each having a further specific wavelength as a carrier can be fed to an output light guide 22 to 29, which are superimposed with the broadcast wavelength fed into all input light guides 6 to 13 of the second input light guide unit 14 . In this modification, the intermediate angles between adjacent output light guides 22 to 29 and intermediate angles between assigned adjacent input light guides 6 to 13 of the second input light guide unit 14 are also set up according to the positioning equation given above.
Da häufig eine Broadcast-Wellenlänge von einem optischen Sender mit einer gewissen Toleranz erzeugt wird, ist es zweckmäßig, die Mündungsbereiche der die Broadcast-Wellenlänge führenden Ein gangslichtleiter 6 bis 13 der zweiten Eingangslichtleitereinheit 14 in der sogenannten Multimode-Interferenz-Technik auszuführen, gemäß der die Mündungsbereiche aufgeweitet sind, so daß auf grund der Abbildungseigenschaften des durch den Eingangsfrei strahlkoppler 1, das Lichtleitergitter 17 und den Ausgangsfrei strahlkoppler 19 gebildeten Phased-Array-Spektrographen alle Ausgangslichtleiter 22 bis 29 mit einem im wesentlichen recht eckförmigen Intensitätsprofil gleichmäßig beaufschlagt werden. Aufgrund des breiteren Intensitätsprofiles ist die Wellenlängen toleranz deutlich erhöht.Since a broadcast wavelength is often generated by an optical transmitter with a certain tolerance, it is expedient to carry out the mouth areas of the broadcast wavelength leading an input light guide 6 to 13 of the second input light guide unit 14 in the so-called multimode interference technology, according to the the mouth areas are widened so that due to the imaging properties of the phased array spectrometer formed by the input-free beam coupler 1 , the light guide grating 17 and the output-free beam coupler 19 , all the output light guides 22 to 29 are uniformly acted upon with an essentially quite angular intensity profile. Due to the broader intensity profile, the wavelength tolerance is significantly increased.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein weiteres Aus führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Überla gern optischer Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen, wobei sich bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ent sprechende Bauelemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen und im weiteren nicht näher erläutert sind. An den Eingangsfrei strahlbereich 2 der Vorrichtung gemäß Fig. 2 sind mehrere Ein gangslichtleiter 35, 36, 37 einer ersten Eingangslichtleitereinheit 38 von der Einkoppelseite 3 her mündend vorgesehen, die in bezug auf die Ausgangslichtleiter 22 bis 29 so angeordnet und dimen sioniert sind, daß in einen Eingangslichtleiter 35, 36, 37 ein gespeiste optische Signale mit mehreren in einem Wellenlängen multiplexschema überlagerten spezifischen Wellenlängen als Träger zugeordnete Ausgangslichtleiter 22 bis 29 mit jeweils einer spezi fischen Wellenlänge beaufschlagen. Fig. 2 shows a schematic illustration of a further imple mentation of an inventive apparatus for Überla like optical signals having different wavelengths, wherein provided in the embodiments of FIG. 1 and FIG. 2 ent speaking components with the same reference numerals and further unspecified are explained. At the input free beam area 2 of the device according to FIG. 2, a plurality of input light guides 35 , 36 , 37 of a first input light guide unit 38 from the coupling-in side 3 are provided, which are arranged and dimensioned with respect to the output light guides 22 to 29 so that in an input light guide 35 , 36 , 37 a fed optical signals with a plurality of specific wavelengths superimposed in a wavelength multiplexing scheme as carriers assigned output light guides 22 to 29 each with a specific wavelength.
Weiterhin weist das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 eine weitere zweite Eingangslichtleitereinheit 39 auf, die über einen einzelnen sich in Richtung des Eingangsfreistrahlbereiches 2 hyper bolisch erweiternden Eingangslichtleiter 40 verfügt. Dabei ist der Mündungsbereich so weit aufgeweitet, daß alle Ausgangslichtleiter 22 bis 29 mit einem im wesentlichen rechteckförmigen Intensitäts profil von einer oder mehreren spektral relativ dicht beieinander liegenden, in die zweite Eingangslichtleitern 39 eingekoppelten Broadcast-Wellenlängen beaufschlagt sind. Bei dem Ausführungs beispiel gemäß Fig. 2 sind somit in Ausgangslichtleitern 22 bis 29 wenigstens zwei spezifische Wellenlängen mit wenigstens einer Broadcast-Wellenlänge überlagerbar.Furthermore, the exemplary embodiment according to FIG. 2 has a further second input light guide unit 39 , which has a single input light guide 40 that widens hyper bolically in the direction of the input free beam area 2 . The mouth area is widened to such an extent that all the output light guides 22 to 29 are subjected to a substantially rectangular intensity profile of one or more spectrally relatively closely spaced broadcast wavelengths coupled into the second input light guides 39 . In the execution example shown in FIG. 2 are thus 22 to 29 at least two specific wavelengths with at least one broadcast superimposed in wavelength output light guides.
Bei spektral verhältnismäßig weit auseinanderliegenden Broadcast- Wellenlängen sind weitere Eingangslichtleitereinheiten vorgesehen, die entsprechend dem oben gesagten positioniert sind.In the case of broadcasts that are comparatively far apart, Wavelengths further input light guide units are provided, positioned according to the above.
Im Hinblick auf geringe Verluste und eine kleine Baugröße von er findungsgemäßen Vorrichtungen ist es zweckmäßig, daß der oder jeder Eingangslichtleiter 4, 35 bis 37 der ersten Eingangslichtleiter einheiten 5, 38 und die Eingangslichtleiter 6 bis 13, 40 der weiteren zweiten Eingangslichtleitereinheiten 14, 39 so an geordnet sind, daß die Ausgangslichtleiter 22 bis 29 mit in eine erste Ordnung m1 = m0 des Lichtleitergitters 17 gebeugten spezi fischen Wellenlängen aus der ersten Eingangslichtleitereinheit 5, 38 und in eine zweite Ordnung m2 = m0 + k des Lichtleitergitters 17 gebeugten Wellenlänge aus der zweiten Eingangslichtleitereinheit 14, 39 mit Werten von k zwischen k = 1 und typischerweise k = 10 sind. Dadurch lassen sich insbesondere verhältnismäßig weit auseinanderliegende spezifische Wellenlängen beispielsweise im Spektralbereich von 1,55 Mikrometern und Broadcast-Wellen längen im Spektralbereich von 1,50 Mikrometern mit hoher Auf lösung bei einem platzsparenden Aufbau überlagern.In view of low losses and a small size of he devices according to the invention, it is expedient that the or each input light guide 4 , 35 to 37 of the first input light guide units 5 , 38 and the input light guide 6 to 13 , 40 of the further second input light guide units 14 , 39 so are arranged that the output light guides 22 to 29 with a first order m 1 = m 0 of the light guide grating 17 diffracted speci fi c wavelengths from the first input light guide unit 5 , 38 and in a second order m 2 = m 0 + k of the light guide grating 17 diffracted Wavelength from the second input light guide unit 14 , 39 with values of k between k = 1 and typically k = 10. As a result, it is possible, in particular, to overlay specific wavelengths that are relatively far apart, for example in the spectral range of 1.55 micrometers, and broadcast wavelengths in the spectral range of 1.50 micrometers with high resolution with a space-saving structure.
Es versteht sich, daß aufgrund der Umkehrung der Lichtwege die Funktionalität der oben erläuterten Bauelemente zum Ausführen einer Multiplex-Funktion durch Einkopplung von entsprechenden optischen Signalen in die Ausgangslichtleitereinheit 30 erreicht wird.It goes without saying that, due to the reversal of the light paths, the functionality of the components explained above for performing a multiplex function is achieved by coupling corresponding optical signals into the output light guide unit 30 .
Claims (6)
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