DE10257648A1 - Abstimmbarer Filter für die Anwendung in optischen Netzwerken - Google Patents

Abstimmbarer Filter für die Anwendung in optischen Netzwerken Download PDF

Info

Publication number
DE10257648A1
DE10257648A1 DE10257648A DE10257648A DE10257648A1 DE 10257648 A1 DE10257648 A1 DE 10257648A1 DE 10257648 A DE10257648 A DE 10257648A DE 10257648 A DE10257648 A DE 10257648A DE 10257648 A1 DE10257648 A1 DE 10257648A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
resonance
tunable filter
fabry
filter according
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10257648A
Other languages
English (en)
Inventor
Jen Chih Wang
Sean Chang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delta Electronics Inc
Original Assignee
Delta Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delta Electronics Inc filed Critical Delta Electronics Inc
Publication of DE10257648A1 publication Critical patent/DE10257648A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical 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
    • G02B6/29379Optical 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 characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/29395Optical 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 characterised by the function or use of the complete device configurable, e.g. tunable or reconfigurable
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/001Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on interference in an adjustable optical cavity
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical 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
    • G02B6/29346Optical 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 wave or beam interference
    • G02B6/29358Multiple beam interferometer external to a light guide, e.g. Fabry-Pérot, etalon, VIPA plate, OTDL plate, continuous interferometer, parallel plate resonator

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

Abstimmbarer Filter zur Anwendung in faseroptischen Kommunikationsnetzwerken mit einem Fabry-Perot Hohlraum (610) und einem Reflektor. Ein optischer Lichtstrahl durchquert den Fabry-Perot Hohlraum (610) zweifach, um Übersprechen zu vermindern und ein breites Durchgangsband aufrechtzuerhalten. Die optische Dicke zwischen den zwei Reflexionsflächen des Fabry-Perot Hohlraumes (610) ist einstellbar, um die gewünschte Wellenlänge herauszufiltern.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen Filter und insbesondere auf einen abstimmbaren optischen Filter.
  • Die Technologie der optischen Fasern hat sich im Kommunikationsbereich im letzten Vierteljahrhundert explosionsartig verbreitet. Die optische Faser wird oft als perfektes Übertragungsmedium mit fast unbegrenzter Bandweite bezüglich der Kupferkabeltechnologien gesehen. Optische Fasern leiten Licht von einem Punkt zu einem anderen. Einzelne optische Fasern können Daten für die Datenkommunikationsanwendungen oder Hochgeschwindigkeitssignale über große Distanzen für Telekom-Anwendungen leiten. Wellenbereich-Multiplexen ist eine einfache Methode, die Kapazität einer jeden einzelnen optischen Faser zu erhöhen, und es ist einfach, die Kapazität aufzustocken und auszuweiten durch die Hinzunahme von mehr Wellenlän gen. Eine Schlüsseltechnologie zum Steuern von Licht in Wellenlängenbereich-Multiplexensystemen ist der optische Filter.
  • Es gibt viele Typen von Filtern. Die am weitesten verbreiteten und nützlichsten sind Dünnschichtfilter, welche viele dünne Lagen eines dielektrischen Materials mit wechselndem hohen und niedrigen Brechungsindex nutzen, welches dem Dünnschichtfilter seine gewünschte Wellenlängen-abhängige Reflexion- und Transmissionscharakteristik gibt.
  • Es wird Bezug genommen auf 1. Ein typischer Dünnschichtfilter 100 besteht aus einer Glasoberfläche mit vielen dünnen Schichten. Der Dünnschichtfilter 100 gestattet Licht mit einer spezifischen Wellenlänge den Durchtritt und reflektiert anderes Licht, welches die spezifische Wellenlänge nicht aufweist. Wie in 1 gezeigt, beleuchtet ein Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von λ1 bis λn den Dünnschichtfilter 100. Wenn der Dünnschichtfilter 100 nur Licht mit einer Wellenlänge von λ2 hindurchlässt, werden das Licht mit den Wellenlängen λ1, λ3 bis λn reflektiert.
  • Faser-Bragggitter, wie in 2 gezeigt, bestehen aus einer Region, in welcher der optische Brechungsindex der Faser periodisch zwischen hoch und niedrig wechselt. Zum Beispiel wird eine spezifische Wellenlänge (λ2), welche die Abfolge trifft, von dem Bragg'schen Gitter reflektierend, während andere hindurchgelassen werden.
  • Wie in 3 gezeigt, benutzt ein Wellenleitergitter-Array ein Array von optischen Wellenleitern, in welchen die Länge von benachbarten Wellenleiter über einen festen Betrag differiert. Das Eingangslicht von einer einzigen Faser beleuchtet diese Wellenleiter, und da die Wellenleiter unterschiedliche Längen haben, variiert die Phase des Lichts (an dem Auslassende des Arrays von Wellenleitern) um einen festen Betrag von einem Wellenleiter zum nächsten. Optische Interferenz erscheint, wenn die Wellenlänge und der Wegunterschied zusammenpassen. Hierdurch beleuchtet die spezifische Wellenlänge die Auslassfasern. Wie in 3 gezeigt ist, leuchtet ein Licht mit einer Wellenlänge von λ1 bis λn den Wellenleitergitter-Array, welcher das Licht bezüglich der Wellenlängen von λ1 bis λn in den Auslassanschluss filtert.
  • Die obigen Technologien haben alle ihre jeweiligen Nachteile. Beispielsweise verbraucht in abstimmbaren Filtern die Dünnschichttiltertechnologie einen großen Raum, Bragg'sche Gitterfasern sind zu empfindlich bezüglich der Temperatur und Wellenleitergitter-Arrays verbrauchen sehr viel Energie.
  • Entsprechend der obigen Beschreibung des Standes der Technik, obwohl die Dünnschichtfilter gut bei der Filterung von Wellenlängen arbeiten, sind sie nachteiligerweise sehr groß. Auf der anderen Seite können Bragg'sche Gitterfasern und Wellenleitergitter-Arrays beide zu abstimmbaren Filtern durch das Steuern der Temperatur, um den Brechungsindex oder das Beugungsmuster jeweils zu beeinflussen. Jedoch haben die zwei Arten von Filtern ein gemeinsames Problem dadurch, dass die Temperatursteuerung schwierig ist. Deshalb zieht die vorliegende Erfindung einen abstimmbaren Filter in Form eines Fabry-Perot-Hohlraums vor, der eine geringe Temperaturempfindlichkeit aufweist und klein ist. Der Fabry-Perot-Hohlraum kann speziell durch mikro-elektro-mechanische Systemtechnologie sehr leicht aufgebaut werden. Zudem ist der Filter nach der vorliegenden Erfindung in der Lage, präzise Licht, welches die gewünschte Wellenlänge hat, auszufiltern.
  • In Übereinstimmung mit einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist ein abstimmbaren Filter, welcher in optischen Netzwerken angewendet wird, einen Fabry-Perot-Hohlraum und einen Reflektor auf. Ein optischer Lichtstrahl durchdringt den Fabry-Perot-Hohlraum zweimal, um das Übersprechen zu reduzieren und den weiten Durchgangsbereich zu erhalten. Zudem ist die optische Dicke zwischen den zwei Reflexionsoberflächen des Fabry-Perot-Hohlraums zur Filterung der gewünschten Wellenlänge einstellbar. Zudem sind der Fabry-Perot-Hohlraum und der Reflektor nicht parallel, sodass der Fabry-Perot-Hohlraum und der Reflektor mit einem Winkel eingestellt werden können. Der Reflexionsstrahl, welcher von dem Fabry-Perot-Hohlraum reflektiert wurde, und der Reflexionsstrahl, welcher von dem Reflektor reflektiert wurde, sind ebenfalls nicht parallel. Deshalb ist die Isolation zwischen den Lichtstrahlen sehr hoch.
  • Die zuvor genannten Aspekte und viele der sie begleitenden Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
  • 1 ein schematisches Diagramm eines konventionellen Dünnschichtfilters ist;
  • 2 ein schematisches Diagramm eines herkömmlichen Bragg'schen Fasergitters ist;
  • 3 ein schematisches Diagramm eines herkömmliche Wellenleitergitter-Arrays ist;
  • 4a ein schematisches Diagramm eines Fabry-Perot-Hohlraums, welcher in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist;
  • 4b ein schematisches Lichtkraftintensitätsverteilungsdiagramm eines Lichts, welches durch den Fabry-Perot-Hohlraum nach der vorliegenden Erfindung hindurchtritt;
  • 5a ein schematische Diagramm eines Lichts ist, welches durch zwei Fabry-Perot-Hohlräume nach der vorliegenden Erfindung hindurchtritt;
  • 5b ein schematisches Lichtstärkenintensitätsverteilungsdiagramm eines Lichts ist, welches durch zwei Fabry-Perot-Hohlraum nach der Erfindung hindurchtritt;
  • 6 ein schematisches Diagramm entsprechend der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, welche ein Fabry-Perot-Hohlraum und einen Reflektor umfasst;
  • 7 ein schematisches Diagramm nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, welches ein Fabry-Perot-Hohlraum, einen Reflektor und einen Dreifaserkollimator umfasst; und
  • 8 ein schematisches Diagramm nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, welches ein Fabry-Perot-Hohlraum und einen dreieckigen Prismenreflektor aufweist.
  • Ohne den Gedanken und den Bereich der vorliegenden Erfindung zu begrenzen, wird die Vorrichtung eines abstimmbaren Filters zur Anwendung in faseroptischen Kommunikationsnetzwerken, welcher in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen ist, durch drei bevorzugte Ausführungsformen illustriert. Fachleute, die diese Ausführungsformen kennen, können die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung auf jegliche Art von faseroptischen Kommunikationsnetzwerken übertragen, um die niedrigen Übersprech- und hohen Durchlass-optischen Charakteristiken zu erreichen. In Übereinstimmung mit einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung werden ein Fabry-Perot-Hohlraum und ein Reflektor benutzt, um den Filter nach der vorliegenden Erfindung auszubilden. Der optische Lichtstrahl passiert den Fabry-Perot-Hohlraum zweimal, um die optischen Eigenschaften des niedrigen Übersprechens und die Aufrechterhaltung einer großen Durchlassweite zu erhalten. Zudem ist die optische Dicke zwischen den zwei Reflexionsoberflächen des Fabry-Perot-Hohlraums einstellbar, um die spezifische Wellenlänge herauszufiltern. Ferner sind der Fabry-Perot-Hohlraum und der Reflektor nicht parallel, sodass der Fabry-Perot-Hohlraum und der Reflektor mit einem Winkel zueinander aufgebaut sind. Der reflektierte Strahl, welcher von Fabry-Perot-Hohlraum reflektiert wurde, und der reflektierte Strahl, welcher von dem Reflektor reflektiert wurde, sind ebenfalls nicht parallel. Hierdurch ist die Isolation zwischen den Lichtstrahlen sehr hoch.
  • Der abstimmbare Filter nach der vorliegenden Erfindung besitzt eine gering Empfindlichkeit gegenüber Temperaturen und ist klein. Zudem filtert der Filter nach der vorliegenden Erfindung durch Veränderung der optischen Dicke des Fabry-Perot-Hohlraums exakt das Licht, welches die erwünschte Wellenlänge aufweist. Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist durch die nachfolgenden Ausführungsformen nicht begrenzt.
  • Es wird Bezug genommen auf 4a. Ein schematisches Diagramm des Fabry-Perot-Hohlraums, wie er nach der vorliegenden Erfindung angewendet wird, ist dargestellt. Der Fabry-Perot-Hohlraum besteht aus zwei Oberflächen 410 und 420 mit teilweiser Reflexion, welch durch eine kleine optische Dicke d von einigen Mikrometern voneinander beabstandet sind. Basierend auf der Fabry-Perot-Hohlraum-Theorie unterliegt einfallendes Licht mehrfachen Reflexionen zwischen den zwei beschichteten Oberflächen, welche den Leerraum definieren. Wenn zwischen den austretenden Wellenfronten keine Phasendifferenz besteht, produziert eine Interferenz zwischen diesen Wellenfronten ein Transmissionsmaximum. Diese erscheint, wenn die optische Weglängendifferenz ein ganzzahliges Vielfaches der gesamten Wellenlänge ist, z. B. wenn mλ = 2 × d × cos(Θ), wobei m eine ganze Zahl ist, d die optische Dicke und Θ der Einfallswinkel ist. Bei andere Wellenlängen reduziert auslöschende Interferenz der übertragenen Wellenfronten die übertragene Intensität auf Null.
  • Wenn ein einfallender Lichtstrahl eine Mehrzahl von Wellenlängen besitzt, welche den Fabry-Perot-Hohlraum beleuchten, passiert nur eine Wellenlänge, welche die Bedingung mλ = 2 × d × cos(Θ) trifft, den Fabry-Perot-Hohlraum, während andere Wellenlängen reflektiert werden.
  • Ein Lichtstärkenintensitätsverteilungs-Diagramm für einen Lichtstrahl, welcher den Fabry-Perot-Hohlraum beleuchtet, ist in 4b gezeigt. Die maximale optische Stärke existiert bei einer spezifischen Wellenlänge λ1, welche eine bestimmte Bandweite besitzt. Für faseroptische Kommunikationsanwendungen ist die Weite des Bandes definiert als 3 dB Bandbreite. Wenn der Lichtstrahl durch den Fabry-Perot-Hohlraum hindurchtritt, ist die 3 dB Bandbreite zu groß und bildet ein großes Übersprechen, welches in faseroptischen Kommunikationen nicht akzeptabel ist.
  • Um die Weite des Spektrums zu reduzieren, was bedeutet, dass die Lichtkraftintensitätsverteilung mehr auf die spezifische Wellenlänge λ1 fokussiert wird, wird der Lichtstrahl so geführt, dass er zweifach durch den Fabry-Perot-Hohlraum hindurchtritt, wie es in 5a gezeigt ist. Ein Lichtstrahl wird so geführt, dass er durch zwei Fabry-Perot-Hohlräume geführt ist. Die zwei Fabry-Perot-Hohlräume haben die gleiche optische Dicke zwischen den zwei reflektierenden Oberflächen. Das optische leistungsdichte Verteilungsdiagramm ist in 5b gezeigt. Es ist mehr auf die spezifische Wellenlänge λ1 fokussiert und die 3 dB Bandbreite ist ebenfalls kleiner.
  • Es ist jedoch sehr kompliziert, die jeweilige optische Dicke der zwei Fabry-Perot-Hohlräume simultan einzustellen. Wenn die optische Dicke der zwei Fabry-Perot-Hohlräume nicht die gleiche ist, werden die Ausgangswellenlängen, welche aus den zwei Fabry-Perot-Hohlräumen austreten, verschoben und die Leistung reduziert. Deshalb wird ein Fabry-Perot-Hohlraum und ein Reflektor verwendet, um einen abstimmbaren Filter nach der vorliegenden Erfindung zu schaffen. Dieser abstimmbare Filter leitet den optischen Lichtstrahl zuerst durch den Fabry-Perot-Hohlraum, dann reflektiert der Reflektor den optischen Lichtstrahl und der reflektierte optische Lichtstrahl wird in den Fabry-Perot-Hohlraum noch einmal hinein geführt. Der Lichtstrahl tritt somit zweimal durch das gleiche Fabry-Perot-Hohlraum hindurch, wobei die optische Dicke immer die gleiche ist. Das Problem der Einstellung der jeweiligen optischen Dicke von zwei Fabry-Perot-Hohlraum ist dadurch gelöst.
  • 6 zeigt eine erste Ausführungsform des abstimmbaren Filters in Form des Fabry-Perot-Hohlraums in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Dieser abstimmbare Filter umfasst ein Fabry-Perot-Hohlraum 610 und einen Reflektor 620. Der Reflektor 620 ist ein Spiegel. Zusätzlich sind der Fabry-Perot-Hohlraum 610 und der Reflektor 620 nicht parallel. Dies bedeutet, dass der Fabry-Perot-Hohlraum 610 und der Reflektor 620 mit einem Winkel zueinander angeordnet sind. Der reflektierte Strahl, der von dem Fabry-Perot-Hohlraum reflektiert ist, und der reflektierte Strahl, der von dem Reflektor reflektiert ist, sind demzufolge nicht parallel. Hierdurch ist die Isolation zwischen den Lichtstrahlen sehr hoch. Zudem ist die optische Dicke zwischen den zwei reflektierenden Oberflächen des Fabry-Perot-Hohlraums ebenfalls einstellbar, wie dies in 6 gezeigt ist, wobei die linke reflektierende Oberfläche fest und die rechte reflektierende Oberfläche einstellbar zu der gepunkteten Linie ist.
  • Wenn die optische Dicke des abstimmbaren Fabry-Perot-Hohlraums 610 die Bedingung mλ1 = 2 × d × cos(Θ) erfüllt, kann die Wellenlänge λ1 durch das Hohlraum 610 hindurchtreten. Wenn ein optischer Lichtstrahl 630 Wellenlängen von λ1 bis λn das abstimmbare Fabry-Perot-Hohlraum 610 beleuchtet, wird der Lichtstrahl mit der Wellenlänge λ1 durch den Fabry-Perot-Hohlraum 610 durchgelassen und der Lichtstrahl mit den Wellenlängen λ2 bis λn von dem Fabry-Perot-Hohlraum 610 reflektiert. Wenn ein optisches Signal mit einer Wellenlänge λ1 den Reflektor 620 trifft, wird dieser optische Lichtstrahl mit der Wellenlänge λ1 reflektiert und tritt in das abstimmbare Fabry-Perot-Hohlraum 610 wiederum ein. Hierdurch ist die austretende optische Leistungsdichte mehr auf das Zentrum der Wellenlänge λ1 fokussiert.
  • Hieraus folgend führt, in Übereinstimmung mit der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, ein abstimmbarer Filter, aufweisend ein Fabry-Perot-Hohlraum und einen Reflektor, das erhaltene Licht zweimal durch den Fabry-Perot-Hohlraum, um die optische Leistung auf die Wellenlänge λ1 zu fokussieren. Zusätzlich ist es nicht notwendig, zwei Fabry-Perot-Hohlräume zu verwenden. Hierdurch ist das Problem der Einstellung der jeweiligen optischen Dicke von zwei Fabry-Perot-Hohlräumen simultan gelöst.
  • Auf der anderen Seite kann der Winkel α zwischen dem abstimmbaren Fabry-Perot-Hohlraum 610 und dem Reflektor 620 zu jeder Größe geändert werden, um den Lichtstrahl, welcher von beiden durch den Fabry-Perot-Hohlraum 610 und den Reflektor 620 reflektiert wird, zu trennen. Der Isolationsstatus wird durch den Beleuchtungswinkel α zwischen dem abstimmbaren Fabry-Perot-Hohlraum 610 und dem Reflektor 620 verbessert. 7 zeigt die zweite Ausführungsform des abstimmbaren Filters nach der vorliegenden Erfindung. Der wesentliche Unterschied zwischen der ersten und zweiten Ausführungsform ist, dass ein 3-Faser-Kollimator 710 verwendet wird, um die reflektierten Lichtstrahlen aufzunehmen, welche zuvor von dem Fabry-Perot-Hohlraum 610 als auch vom Reflektor 620 reflektiert werden. Wie bezüglich der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die optische Dicke zwischen den zwei reflektierenden Oberflächen des abstimmbaren Fabry-Perot-Hohlraums 610 ebenfalls einstellbar.
  • Wenn die optische Dicke des abstimmbaren Fabry-Perot-Hohlraums 610 Oberflächen die Bedingung von m × λ1 = 2 × d × cos(Θ) erfüllt, wird ein optischer Lichtstrahl, welcher die Wellenlänge λ1 hat, durch das Hohlraum 610 hindurchtreten. Wenn ein optischer Lichtstrahl 720 eine Wellenlänge λ1 bis λn von der ersten Faser des 3-Faser-Kollimators 710 so geführt wird, dass er den abstimmbare Fabry-Perot-Hohlraum 610 beleuchtet, während die Lichtstrahlen, welche Wellenlängen λ2 bis λn haben, reflektiert und von der zweiten Faser des 3-Faser-Kollimators 710 aufgenommen. Auf der anderen Seite dringt nur der optische Lichtstrahl, welcher die Wellenlänge λ1 besitzt, durch den Fabry-Perot-Hohlraum 610. Wenn der optische Lichtstrahl mit der Wellenlänge λ1 den Reflektor 620 trifft, wird der optische Lichtstrahl reflektiert und tritt in das abstimmbare Fabry-Perot-Hohlraum 610 wiederum ein. Hierdurch wird die optische Lichtleistungsdichte hier auf das Zentrum der Wellenlänge λ1 fokussiert. Das optische Signal, welches die Wellenlänge λ1 besitzt, wird von der dritten Faser des 3-Faser-Kollimators 710 aufgenommen.
  • Deshalb wird in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das aufgenommene Licht ggf. auch so geführt, dass es durch den Fabry-Perot-Hohlraum 610 zweimal hindurchtritt, um die optische Leistung auf das Zentrum der Wellenlänge λ1 zu fokussieren. Auf der anderen Seite wird der 3-Faser-Kollimator 720 in der zweiten Ausführungsform benutzt, um den Lichtstrahl, der vom Fabry-Perot-Hohlraum 610 und dem Reflektor 620 reflektiert wird, aufzunehmen. 8 zeigt eine dritte Ausführungsform des abstimmbaren Filters, welcher einen Fabry-Perot-Hohlraum 610 und einen Reflektor 810 aufweist, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Der wesentliche Unterschied zwischen der ersten und dritten Ausführungsform ist, dass der Reflektor 810 ein dreieckiges Prisma ist. Die optische Dicke zwischen den zwei reflektierenden Oberflächen des abstimmbaren Fabry-Perot-Hohlraums 610 ist ebenfalls einstellbar.
  • Wenn die optische Dicke d zwischen den zwei reflektierenden Oberflächen des abstimmbaren Fabry-Perot-Hohlraums 610 das optische Signal mit einer Wellenlänge λ1 dazu veranlasst, hindurchzugehen, wenn ein Licht 830 mit einer Wellenlänge λ1 bis λn das abstimmbare Fabry-Perot-Hohlraum 610 beleuchtet, dann wird das Licht mit Wellenlängen λ2 bis λn durch den Fabry-Perot-Hohlraum 610 reflektiert. Wenn der optische Lichtstrahl mit der Wellenlänge λ1 das dreieckige Prisma 810 trifft, wird der optische Lichtstrahl reflektiert und gelangt erneut in das abstimmbare Fabry- Perot-Hohlraum 610. Hierdurch wird die optische Leistung mehr auf das Zentrum der Wellenlänge λ1 fokussiert. Wie die erste und zweite beschriebene Ausführungsform, dreht der Fabry-Perot-Hohlraum ebenfalls um einen Winkel α, um die reflektierten Lichtstrahlen zu separieren, welche sowohl vom Fabry-Perot-Hohlraum 610 und dem Reflektor 810 reflektiert werden. Der Isolationsstatus wird ebenfalls verbessert.
  • Die vorliegenden Erfindung besitzt Vorteile. Erstens umfasst der abstimmbare Filter nach der vorliegenden Erfindung einen Fabry-Perot-Hohlraum und einen Reflektor. Dieser abstimmbare Filter kann den empfangenen Lichtstrahl so führen, dass er zweimal durch den Fabry-Perot-Hohlraum gelangt, um die optische Lichtstrahlleistungsdichte auf das Zentrum einer spezifischen Wellenlänge zu fokussieren, um die optischen Charakteristiken eines geringen Übersprechens und einer hohen Durchgangsbandbreite zu erreichen. Es ist nicht notwendig, zwei Fabry-Perot-Hohlräume zu verwenden. Hierdurch ist das Problem des jeweiligen simultanen Einstellens der optischen Dicken von zwei Fabry-Perot-Hohlräumen gelöst.
  • Zusätzlich besitzt der abstimmbare Filter nach der vorliegenden Erfindung eine geringe Empfindlichkeit bezüglich Temperaturen und ist klein. Speziell kann der Fabry-Perot-Hohlraum einfach zur mikro-elektromechanische Systemtechnologie aufgebaut werden. Verglichen mit den konventionellen optischen Fasern, den Dünnschichtfiltern, den Bragg'schen Fasergittern und Wellenleitergitter-Arrays lösen die abstimmbaren Filter nach der vorliegenden Erfindung das Problem, dass die Dünnschichtfilter zu groß sind und dass die Bragg'schen Fasergitter und die Wellenleitergitter-Arrays beide nur schwierig durch Temperaturen zu steuern sind.
  • Wie es von einem Fachmann verstanden wird, sind die vorangegangenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur beispielhaft für die vorliegende Erfindung und sollen sie nicht beschränken. Sie sind dazu gedacht, verschiedenste Modifikationen und einzelne Anordnungen abzudecken, welche innerhalb des Gedankens und Umfangs der angehängten Ansprüche liegen. Zum Beispiel ist der Reflektor nicht nur der Spiegel und das dreieckige Prisma, wie es oben beschrieben ist, und andere optische Einrichtungen, welcher eine Reflexionsfunktion haben, können ebenfalls in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Der Umfang derselben soll der weitesten Interpretation unterliegen, um alle derartigen Modifikationen und Strukturen zu umfassen.

Claims (24)

  1. Abstimmbarer Filter angewendet in optischen Netzwerken, wobei der abstimmbare Filter aufweist: einen Resonanzhohlraum (610) zum Empfangen eines beleuchtenden optischen Signals, welches eine Mehrzahl von Wellenlängen besitzt, wobei der Resonanzhohlraum (610) zwei Oberflächen (410, 420) besitzt, welche um einen Abstand (d) voneinander beabstandet sind, wobei ein beleuchtendes optisches Signal mit einer spezifischen Wellenlänge (λ) zwischen den zwei Oberflächen (410, 420) des Resonanzhohlraums (610) sich in Resonanz befindet und ein erstes Resonanzsignal aus dem Resonanzhohlraum (610) hinausgelangen lässt und ein anderes beleuchtendes optisches Signal, welches nicht die spezifische Wellenlänge besitzt, durch den Resonanzhohlraum (610) reflektiert wird; und eine Reflexionseinrichtung (620, 810) zum Reflektieren des Resonanzsignals in dem Resonanzhohlraum (610), wobei das erste Resonanzsignal wiederum in dem Resonanzhohlraum (610) sich in Resonanz befindet und ein zweites Resonanzsignal aus dem Resonanzhohlraum (610) ausgibt; eine der beiden Oberflächen (410) des Resonanzhohlraumes (610) beweglich ist, um den Ab stand (d) einzustellen, um ein korrespondierendes erstes Resonanzsignal auszugeben, wenn das optische Signal eine Mehrzahl von Wellenlängen umfasst, welche den Resonanzhohlraum (610) beleuchten.
  2. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 1, wobei die spezifische Wellenlänge die Bedingung mλ = 2 × d × cos(Θ) erfüllt, wobei m eine ganze Zahl ist, die die Entfernung zwischen den beiden Oberflächen (410, 420) des Resonanzhohlraumes (610) ist und Θ der Einfallswinkel des beleuchtenden optischen Signales ist.
  3. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 1, wobei zwischen den zwei Oberflächen (410, 420) des Resonanzhohlraumes (610) sich Licht befindet.
  4. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 1, wobei der abstimmbare Filter zudem einen Aufnehmer (710) zur Aufnahme des zweiten Resonanzsignales aufweist.
  5. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 2, wobei der Aufnehmer ein 3-Faser-Kollimator (710) ist.
  6. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 1, wobei der Resonanzhohlkörper (610) ein Fabry-Perot Hohlkörper (610) ist.
  7. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 1, wobei die Reflexionseinrichtung ein Spiegel (620) ist.
  8. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 1, wobei die Reflexionseinrichtung ein dreieckiges Prisma (810) ist.
  9. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 1, wobei der Resonanzhohlkörper (610) so eingestellt ist, dass er jeglichen Winkel mit dem beleuchtenden optischen Signal bilden kann, um das zweite Resonanzsignal von den reflektierten optischen Signalen trennen kann, die der spezifischen Wellenlänge nicht entsprechen.
  10. Abstimmbarer Filter zur Anwendung in optischen Netzwerken, wobei der abstimmbare Filter aufweist: einen Resonanzhohlkörper (610) zum Empfang eines beleuchtenden optischen Signals mit einer Mehrzahl von Wellenlängen, wobei der Resonanzhohlkörper zwei Oberflächen (410, 420) besitzt, welche durch einen Abstand (d) voneinander beabstandet sind, wobei das beleuchtende optische Signal eine spezifische Wellenlänge (λ) besitzt, welche zwischen den zwei Oberflächen (410, 420) des Resonanzhohlkörpers sich in Resonanz befindet und ein erstes sich in Resonanz befindendendes Signal aus dem Resonanzhohlkörper ausgibt, und ein weiteres beleuchtendes optisches Signal, welches die spezifische Wellenlänge nicht aufweist durch den Resonanzhohlkörper reflektiert wird; eine Reflexionseinrichtung zum Reflektieren des ersten Resonanzsignals zu dem Resonanzhohlraum (410); und einen Aufnehmer (710) zur Aufnahme des zweiten Resonanzsignals und des beleuchtenden optischen Signals, welches die spezifische Wellenlänge nicht aufweist und von dem Resonanzhohlkörper reflektiert wird, wobei das zweite Resonanzsignal erscheint, wenn der Resonanzhohlraum (610) das erste Resonanzsignal empfängt, welches in dem Resonanzhohlraum (610) erneut sich in Resonanz befindet; wobei eine der beiden Oberflächen (410) des Resonanzhohlraumes (610) beweglich ist, um den Abstand (d) einzustellen, um das korrespondierende erste Resonanzsignal auszugeben, wenn das optische Signal eine Mehrzahl von Wellenlängen besitzt, welche den Resonanzhohlraum (610) beleuchten.
  11. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 10, wobei die spezifische Wellenlänge die Bedingung m × λ = 2 × d × cos(Θ) erfüllt, wobei m eine ganze Zahl ist, die der Abstand zwischen den beiden Oberflächen (410, 420) des Resonanzhohlkörpers (610) ist und Θ ein Einfallswinkel des beleuchtenden optischen Signals ist.
  12. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 10, wobei zwischen den beiden Oberflächen (410, 420) des Resonanzhohlraumes (610) Luft vorhanden ist.
  13. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 10, wobei der Empfänger ein 3-Faser-Kollimator (710) ist.
  14. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 10, wobei der Resonanzhohlraum (610) ein Fabry-Perot Hohlraum (610) ist.
  15. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 10, wobei die besagte Reflexionseinrichtung ein Spiegel (620) ist.
  16. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 10, wobei die Reflexionseinrichtung ein dreieckiges Prisma (810) ist.
  17. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 10, wobei der Resonanzhohlraum (610) zur Ausbildung jeglichen Winkels mit dem beleuchtenden optischen Signal ausge bildet ist, um das zweite Resonanzsignal von den reflektierten optischen Signalen, welche nicht der spezifischen Wellenlänge entsprechen, zu trennen.
  18. Abstimmbarer Filter zur Anwendung in optischen Netzwerken, wobei der abstimmbare Filter aufweist: ein Fabry-Perot Interferometer, welcher zwei Oberflächen (410, 420) besitzt, welche um einen Abstand (d) voneinander getrennt sind, wobei zwischen den beiden Oberflächen (410, 420) Luft vorhanden ist und eine der beiden Oberflächen (410, 420) beweglich ist, wobei, wenn ein optisches Signal eine Mehrzahl von Wellenlängen aufweist und den Fabry-Perot Interferometer mit einem Einfallswinkel (Θ) beleuchtet, eine Wellenlänge, welche die Bedingung mλ = 2 × d × cos(Θ) erfüllt, den Hohlraum (610) passieren kann, während andere Wellenlängen reflektiert werden, wobei m eine ganze Zahl ist; und eine Reflexionseinrichtung zum Reflektieren von Licht, welches durch den Fabry-Perot Interferometer gelangt, zurück in den gleichen Fabry-Perot Interferometer reflektiert, um ein Reflexionssignal zu erzeugen.
  19. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 18, wobei der abstimmbare Filter zudem einen Aufnehmer (710) zum Empfang des Reflexionssignals aufweist.
  20. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 18, wobei der abstimmbare Filter zudem einen Aufnehmer aufweist, wobei der Aufnehmer ein 3-Faser-Kollimator (710) ist.
  21. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 18, wobei der Fabry-Perot Interferometer ein Fabry-Perot Hohlraum (610) ist.
  22. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 18, wobei die Reflexionseinrichtung ein Spiegel (620) ist.
  23. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 18, wobei die Reflexionseinrichtung ein Prisma (810) ist.
  24. Abstimmbarer Filter nach Anspruch 18, wobei der Fabry-Perot Interferometer und die Reflexionseinrichtung (620, 810) nicht parallel sind und einen Winkel zwischen sich einschließen, um reflektierte Lichtstrahlen, welche von dem Fabry-Perot Interferometer und der Reflexionseinrichtung (620, 810) reflektiert werden, zu trennen.
DE10257648A 2002-07-22 2002-12-10 Abstimmbarer Filter für die Anwendung in optischen Netzwerken Withdrawn DE10257648A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW091116302A TW531671B (en) 2002-07-22 2002-07-22 Tunable filter applied in optical networks
TW91116302 2002-07-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10257648A1 true DE10257648A1 (de) 2004-02-19

Family

ID=28788719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10257648A Withdrawn DE10257648A1 (de) 2002-07-22 2002-12-10 Abstimmbarer Filter für die Anwendung in optischen Netzwerken

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20040013356A1 (de)
JP (1) JP2004054223A (de)
DE (1) DE10257648A1 (de)
TW (1) TW531671B (de)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7492463B2 (en) 2004-04-15 2009-02-17 Davidson Instruments Inc. Method and apparatus for continuous readout of Fabry-Perot fiber optic sensor
US7305158B2 (en) * 2004-04-15 2007-12-04 Davidson Instruments Inc. Interferometric signal conditioner for measurement of absolute static displacements and dynamic displacements of a Fabry-Perot interferometer
EP1674833A3 (de) * 2004-12-21 2007-05-30 Davidson Instruments, Inc. Faseroptisches Sensorsystem
US7835598B2 (en) * 2004-12-21 2010-11-16 Halliburton Energy Services, Inc. Multi-channel array processor
EP1869737B1 (de) * 2005-03-16 2021-05-12 Davidson Instruments, Inc. Hochintensitäts-fabry-perot-sensor
WO2007033069A2 (en) * 2005-09-13 2007-03-22 Davidson Instruments Inc. Tracking algorithm for linear array signal processor for fabry-perot cross-correlation pattern and method of using same
US7684051B2 (en) 2006-04-18 2010-03-23 Halliburton Energy Services, Inc. Fiber optic seismic sensor based on MEMS cantilever
US7743661B2 (en) * 2006-04-26 2010-06-29 Halliburton Energy Services, Inc. Fiber optic MEMS seismic sensor with mass supported by hinged beams
US8115937B2 (en) * 2006-08-16 2012-02-14 Davidson Instruments Methods and apparatus for measuring multiple Fabry-Perot gaps
CA2676246C (en) * 2007-01-24 2013-03-19 Halliburton Energy Services, Inc. Transducer for measuring environmental parameters
CN201518071U (zh) * 2009-10-23 2010-06-30 昂纳信息技术(深圳)有限公司 一种可调滤波器
JP6255992B2 (ja) 2013-12-27 2018-01-10 セイコーエプソン株式会社 分光測定システム、分光モジュール、及び、位置ズレ検出方法
JP2016011932A (ja) * 2014-06-30 2016-01-21 セイコーエプソン株式会社 分光画像撮像装置、分光画像撮像方法
WO2018218179A1 (en) * 2017-05-26 2018-11-29 California Institute Of Technology Spectral filter having controllable spectral bandwidth and resolution
CN112510057A (zh) * 2020-11-30 2021-03-16 维沃移动通信有限公司 芯片结构、摄像组件和电子设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2271159A1 (en) * 1999-04-30 2000-10-30 Jds Fitel Inc. Optical hybrid device
US6718086B1 (en) * 2000-02-10 2004-04-06 Agere Systems, Inc. Article comprising a tunable filter
US6535257B2 (en) * 2000-04-25 2003-03-18 Cambridge Research & Instrumentation Inc. Liquid crystal cell for use in coherent beams
US20020176659A1 (en) * 2001-05-21 2002-11-28 Jds Uniphase Corporation Dynamically tunable resonator for use in a chromatic dispersion compensator
US7088884B2 (en) * 2002-07-12 2006-08-08 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Apparatus and method employing multilayer thin-film stacks for spatially shifting light

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004054223A (ja) 2004-02-19
TW531671B (en) 2003-05-11
US20040013356A1 (en) 2004-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60122143T2 (de) Dynamisch veränderliche diffraktive optische elemente
DE2903288C2 (de) Optischer Multiplexer und Demultiplexer
DE2916184C2 (de)
DE2905630C2 (de) Optische Meßeinrichtung
DE60114086T2 (de) Optisches Beugungselement und damit ausgestattetes optisches System
DE60133603T2 (de) Planares Wellenleiterbauelement mit flachem Durchlassbereich und steilen Flanken
DE69937014T2 (de) Lichtwellenleiterverzweigung mit Reflektor
DE10257648A1 (de) Abstimmbarer Filter für die Anwendung in optischen Netzwerken
DE60032063T2 (de) Optisches System
EP0049822B1 (de) Optisches Wellenlängen-Multiplex-System
DE60128136T2 (de) Optische laufzeitleitung mit anzapfungen
DE19946363A1 (de) Optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer mit Wellenleitergitter
DE69835571T2 (de) Optischer Wellenlängenmultiplexer hoher Kapazität
DE112008003936T5 (de) Hybrid-Geführte-Mode-Resonanz-Filter und Verfahren , das verteilte Bragg-Reflexion einsetzt
DE2258215A1 (de) Selektive optische koppelvorrichtung
DE69731784T2 (de) Ein durch Einschreiben eines Bragg-Gitters in eine optische Faser hergestelltes Filter
DE69829822T2 (de) Optisches Wellenlängenmultiplex Übertragungssystem mit Wellenlängenwählern
DE3414724C2 (de)
DE19754148A1 (de) Optisches Wellenlängenfilter und optischer Demultiplexer
DE69931471T2 (de) Multiplexer und demultiplexer basierend auf einem wellenleitergitter (awg)
DE19946936A1 (de) Optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer
DE60129495T2 (de) Optischer Wellenleiterschaltkreis
Singh et al. Apodized fiber Bragg gratings for DWDM applications using uniform phase mask
WO2010040726A1 (de) Kompakter multiplexer/demultiplexer
DE10239509A1 (de) Optische Fabry-Perot-Filtervorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee