DE112004002889B4 - Device and method for transmitting light signals in optical waveguides - Google Patents

Abstract

Einrichtung (1) zur Übertragung von Lichtsignalen in Lichtwellenleitern (4, 6, 6', 6''), enthaltend
ein Eingangsteil (20) mit einer Laserdiode (2) als Sender von Transversalwellen, welcher Laserdiode (2) nachfolgend ein erster isotroper Lichtwellenleiter (4) und über eine Einkoppelstelle (5) ein weiterer anisotroper oder isotroper Lichtwellenleiter (6, 6') angeschlossen sind,
ein Üertragungsstreckenteil (63) mit mindestens einem optischen Verstärker und
ein Ausgangsteil (22) mit einem Analysator (7) und mit einem zugehörigen Empfänger (3),
welche Transversalwellen eine elektrische und magnetische Feldstärke sowie eine magnetische Flussdichte, eine Leitungsstromdichte und eine elektrische Verschiebungsflussdichte D → mit den Komponenten D_x, D_y, D_z entsprechend einem vorgegebenen x,y,z-Koordinatensystem (8) aufweisen und in Form von ebenen Wellen von der Laserdiode (2) zum Empfänger (3) geführt sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Übertragungsstreckenteil (63) mit mindestens einem Faser-Bragg-Gitter versehen ist und
dass sendeseitig dem angeschlossenen Lichtwellenleiter (6, 6') als Längsachse (19) die z-Achse des x,y,z-Koordinatensystems...Device (1) for transmitting light signals in optical waveguides (4, 6, 6 ', 6''), comprising
an input part (20) with a laser diode (2) as a transmitter of transverse waves, to which laser diode (2) a first isotropic optical waveguide (4) and via an injection point (5) another anisotropic or isotropic optical waveguide (6, 6 ') are connected .
a transmission link part (63) with at least one optical amplifier and
an output part (22) having an analyzer (7) and an associated receiver (3),
which transverse waves have an electrical and magnetic field strength and a magnetic flux density, a line current density and an electrical displacement flux density D → with the components D _x , D _y , D _z corresponding to a given x, y, z coordinate system (8) and in the form of planes Waves from the laser diode (2) to the receiver (3) are guided,
characterized,
that the transmission path part (63) is provided with at least one fiber Bragg grating, and
on the transmitting side, the connected optical waveguide (6, 6 ') has as its longitudinal axis (19) the z-axis of the x, y, z coordinate system ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Übertragung von Lichtsignalen in Lichtwellenleitern, enthaltend ein Eingangsteil mit einer Laserdiode als Sender von Transversalwellen, wobei der Laserdiode nachfolgend ein erster isotroper Lichtwellenleiter und über eine Einkoppelstelle ein weiterer anisotroper oder isotroper Lichtwellenleiter angeschlossen sind,
ein Übertragungsstreckenteil mit mindestens einem optischen Verstärker und
ein Ausgangsteil mit einem Analysator und mit einem zugehörigen Empfänger,
wobei die Transversalwellen eine elektrische und magnetische Feldstärke sowie eine magnetische Flussdichte, eine Leitungsstromdichte und eine elektrische Verschiebungsflussdichte D → mit den Komponenten D_x, D_y, D_z entsprechend einem vorgegebenen x,y,z-Koordinatensystem aufweisen und in Form von ebenen Wellen von der Laserdiode zum Empfänger geführt sind.The invention relates to a device and a method for transmitting light signals in optical waveguides, comprising an input part with a laser diode as a transmitter of transverse waves, wherein the laser diode is subsequently connected to a first isotropic optical waveguide and via an injection point, another anisotropic or isotropic optical waveguide,
a transmission link part with at least one optical amplifier and
an output part with an analyzer and with an associated receiver,
wherein the transverse waves have an electric and magnetic field strength and a magnetic flux density, a line current density and an electrical displacement flux density D → with the components D _x , D _y , D _z corresponding to a given x, y, z coordinate system and in the form of plane waves of the laser diode are guided to the receiver.

Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Übertragung von optischen Nachrichten mit hohen Bitraten auf vorgegebenen Übertragungsstrecken.The Field of application of the invention is the transmission of optical messages with high bit rates on given transmission links.

Optische Lichtwellenleiter gewinnen gegenwärtig für die Datenübertragung große Bedeutung. Elektrische Leitungen haben für die Datenübertragung einige ungünstige Eigenschaften, deshalb sind elektrischen Signalen Grenzen hinsichtlich der Bandbreite und Amplitude gesetzt. Außerdem sind elektrische Leitungen empfindlich gegenüber störender Einstrahlung. Um dennoch große Distanzen zu überwinden, benötigt man alle 1 bis 5 km einen Verstärker.optical Optical fibers are currently gaining in importance for data transmission. Electrical cables have for the data transmission some unfavorable Properties, therefore, electrical signals are limits regarding the bandwidth and amplitude set. In addition, electrical lines are sensitive across from disturbing Exposure. Nevertheless big To overcome distances needed every 1 to 5 km an amplifier.

Die Lichtwellenleiter erfüllen den Bedarf an einem idealen Übertragungsmedium, das bei sehr hohen Frequenzen vertretbare Dämpfungswerte besitzt, besser.The Fulfill optical fiber the need for an ideal transmission medium, which has acceptable attenuation values at very high frequencies, better.

Die Dispersion ist bei Übertragung optischer Signale jedoch ein limitierender Faktor.The Dispersion is at transfer However, optical signals are a limiting factor.

Auf herkömmlichen Übertragungsstrecken mit Lichtwellenleitern treten polarisationsabhängige Effekte auf, insbesondere die Polarisationsmodendispersion, die bei langen Übertragungsstrecken zur Verbreiterung des empfangsseitigen Signalimpulses führt und somit im Empfangsbereich die Bitfehlerrate unzulässig vergrößert.On conventional transmission links with optical fibers occur polarization-dependent effects, in particular the polarization mode dispersion that occurs over long transmission distances leads to the broadening of the receive-side signal pulse and thus the bit error rate is increased inadmissibly in the reception area.

Bei der Polarisationmodendispersion (PMD) entsteht die Dispersion des Lichtes durch die unterschiedliche Ausbreitungs- geschwindigkeit des Lichts in verschiedenen x-,y-,z-Polarisationsebenen. Ein einzelner Lichtimpuls im Lichtwellenleiter hat optische Anteile in allen Polarisationsebenen. Bewegt sich der Lichtimpuls innerhalb des Lichtwellenleiters fort, so kommen die unterschiedlichen polarisierten Anteile mit einem Zeitversatz am Empfänger an. Der Lichtimpuls wird breiter und lässt sich vom Empfänger nicht mehr genau detektieren.at the polarization mode dispersion (PMD) results in the dispersion of the Light through the different propagation speed of light in different x, y, z planes of polarization. A single pulse of light in the optical waveguide has optical components in all polarization planes. If the light pulse propagates inside the optical waveguide, so come the different polarized parts with one Time offset at the receiver at. The light pulse gets wider and does not leave the receiver detect more accurately.

Durch die Doppelbrechung der Lichtwellenleiter sind lineare, elliptische und zirkulare Polarisationsmoden möglich.By the birefringence of the optical fibers are linear, elliptical and circular polarization modes possible.

Die statistisch schwankende Polarisation in anisotropen Lichtwellenleitern führt bei paralleler Anregung des Lichtwellenleiters zur polarisationsabhängigen Dämpfung und zur Polarisationsmodendispersion der sich ausbreitenden Polarisationsmoden. Dadurch entstehen im Empfänger Bitfehler bei einer Impulsübertragung, die sich bei herkömmlichen Übertragungsverfahren nur mit großem technischem Aufwand eliminieren lassen.The statistically fluctuating polarization in anisotropic optical waveguides leads parallel excitation of the optical waveguide for polarization-dependent attenuation and for polarization mode dispersion of the propagating polarization modes. This results in the recipient Bit error in a pulse transmission, resulting in conventional transmission methods only with big eliminate technical effort.

In herkömmlichen Übertragungsverfahren wird die Verringerung der Bitfehler bezüglich der polarisationsabhängigen Dämpfung durch aufwendige Polarisationsmehrfachempfänger mit bezüglich der Polarisationsmodendispersion verwendetem Laufzeitglied zur konstanten Verzögerung des schnellen Polarisationsmodes gelöst.In conventional transmission method is the reduction of the bit error with respect to the polarization-dependent attenuation by elaborate polarization multiple receiver with respect to the Polarization mode dispersion used delay element to constant delay solved the fast polarization mode.

Da aber die differenzielle Gruppenlaufzeit statistisch schwankt, und zwar zeitlich als auch mit der Frequenz, kann durch eine konstante oder auch bezüglich eines Festwertes variable Einstellung der Verzögerungszeit niemals die zeitgleiche Überlagerung der Impulse, die in den Polarisationsmoden laufen, erfolgen, die notwendig wäre, um Bitfehler zu vermeiden.There but the differential group maturity statistically fluctuates, and Although in time as well as with frequency, can be characterized by a constant or also regarding of a fixed value variable setting of the delay time never the simultaneous overlay the pulses that run in the polarization modes take place, the would be necessary to avoid bit errors.

Ein automatischer Polarisations-Demultiplexer für ein faseroptisches polarisationsmultiplexes Übertragungssystem ist in dem gattungsbildenden Dokument Heismann, F. et al., „AUTOMATIC POLARIZATION DEMUL TIPLEXER FOR POLARIZATION MULTIPLEXED TRANSMISSION SYSTEMS”, Proceedings of the European Conference an Optical Communication ECOC, vol.2 conf. 19, Montreux, Sept. 12–16, 1993 beschrieben, wobei zwei optische Kanäle mit zwei Laserdioden versehen sind, die als Lichtquellen für die zwei optischen Kanäle dienen, die jeweils in einer dispersionsverschobenen Singlefaser geführt sind. Die Kanäle enthalten zwei Mach-Zehnder-artige Modulatoren. Die beiden optischen Kanäle werden umgewandelt in orthogonale Polarisationszustände und werden zusammengefasst in der Singlefaser, wozu ein faseroptischer Polarisationsteiler/mischer benutzt wird. Ein Verstärker verstärkt die optische Leistung der beiden Kanäle, bevor sie in die Singlefaser eingeleitet werden. Die Kanäle weisen unterschiedliche Bitraten auf, die im optischen Demultiplexer eine eindeutige Identifikation der beiden Kanäle ermöglichen.An automatic polarization demultiplexer for a fiber optic polarization-multiplex transmission system is described in the generic document Heismann, F. et al., "AUTOMATIC POLARIZATION DE MUL TIPLEXER FOR POLARIZATION MULTIPLEXED TRANSMISSION SYSTEMS ", Proceedings of the European Conference on Optical Communication ECOC, vol.2 conf. 19, Montreux, Sept. 12-16, 1993, wherein two optical channels are provided with two laser diodes serving as light sources for the two optical channels, each guided in a dispersion-shifted single fiber. The channels contain two Mach-Zehnder type modulators. The two optical channels are converted into orthogonal polarization states and are combined in the single fiber, using a fiber optic polarization splitter / mixer. An amplifier amplifies the optical power of the two channels before being introduced into the single fiber. The channels have different bit rates, which allow unambiguous identification of the two channels in the optical demultiplexer.

Der optische Empfänger enthält einen Faservorverstärker mit einem Bandpassfilter, dem ein Polarisationswandler und ein faseroptischer Polarisationsteiler nachgeordnet sind. Die Ausgangstore des Polarisationsteilers sind mit je einer Photodiode verbunden. Der Polarisationswandler stellt den Eingangspolarisationszustand derart ein, dass die beiden orthogonal polarisierten Kanäle richtig demultiplext und geführt werden. Der Polarisationswandler weist dafür drei endlos rotationsfähige Wellen-Platten auf:

• – eine erste Viertelwellen-Platte
• – eine Halbwellen-Platte und
• – eine zweite Viertelwellen-Platte.

The optical receiver includes a fiber preamplifier with a bandpass filter followed by a polarization converter and a fiber optic polarization splitter. The output ports of the polarization splitter are each connected to a photodiode. The polarization converter adjusts the input polarization state such that the two orthogonally polarized channels are properly demultiplexed and guided. The polarization converter has for this purpose three endlessly rotatable wave plates:

• - a first quarter-wave plate
• - a half-wave plate and
• - a second quarter-wave plate.

Außerdem ist ein Schaltkreis vorhanden, der es ermöglicht, einen Ausgangspolarisationszustand durch einen Wechsel der Richtungen der drei Wellenplatten zu erreichen. Mit diesem Steue rungssystem sollen schnelle Polarisationsschwankungen kompensiert werden.Besides that is a circuit is provided which enables an output polarization state to achieve a change in the directions of the three wave plates. This control system is intended to provide rapid polarization fluctuations be compensated.

Ein Problem besteht darin, dass das Übertragungssystem nur für dispersionverschobene Fasern funktioniert und mit einem herkömmlichen Grundmode arbeitet. Es erfolgt auch eine gewöhnliche Polarisationsteilung.One Problem is that the transmission system only for Dispersion-shifted fibers work and with a conventional one Basic fashion works. There is also an ordinary polarization division.

Dabei wird ein großer Aufwand hinsichtlich des Multiplexers und Demultiplexers, um die Effekte der Polarisationsmodendispersion und der polarisationsabhängigen Dämpfung zu kompensieren, betrieben. Außerdem ist der automatische Polarisations-Demultiplexer durch die Verwendung mehrerer Laserdioden und mehrerer voneinander getrennt angeordneter Photodioden sehr aufwändig aufgebaut.there will be a big one Expenses in terms of the multiplexer and demultiplexer to the Effects of polarization mode dispersion and polarization-dependent attenuation too compensate, operated. Furthermore is the automatic polarization demultiplexer by using multiple Laser diodes and a plurality of spaced apart photodiodes very expensive built up.

Ein Lasersystem zur Erzeugung von Laserimpulsen hoher Leistung ist in der Druckschrift DE 101 24 983 A1 beschrieben, wobei das Lasersystem mit

• – einer Quelle, die Impulse im Wellenlängenbereich von 1 bis 1,15 μm mit einer spektralen Bandbreite von mehr als 0,3 nm und einer Impulsbreite zwischen annähernd 50fs und 1ns erzeugt,
• – einem Faserverstärker für breite Bandbreitenimpulse, dem die Impulse eingegeben werden, der sie verstärkt und die verstärkten Impulse ausgibt, und
• – einem Pumplaser für die Bereitstellung von Laserenergie an den Faserverstärker

versehen ist.A laser system for generating laser pulses of high power is in the document DE 101 24 983 A1 described, wherein the laser system with

• A source which generates pulses in the wavelength range of 1 to 1.15 μm with a spectral bandwidth of more than 0.3 nm and a pulse width between approximately 50 fs and 1 ns,
• A wide-bandwidth pulse amplifier to which the pulses are input, amplifying them and outputting the amplified pulses, and
• A pump laser for providing laser energy to the fiber amplifier

is provided.

Darin ist eine Anordnung zur Erzeugung von Laserimpulsen hoher Leistung durch die Aufweitung von Impulsen durch Dispersion in Gegenwart einer Selbstphasenmodulation und einer Selbstphasenverstärkung angegeben. Hier wird mit einer Dispersionsvergrößerung gearbeitet. Eine Beseitigung der Polarisationsmodendispersion und eine Dispersionskompensation sind nicht vorgesehen. Das Faser-Bragg-Gitter wirkt nur auf die chromatische Dispersion und nicht auf die Polarisationsmodendispersion, weil die x-Komponente und die y-Komponente zugelassen sind.In this is an arrangement for generating laser pulses of high power by the expansion of pulses by dispersion in the presence a self-phase modulation and a self-phase amplification indicated. Here we work with a dispersion magnification. An elimination the polarization mode dispersion and a dispersion compensation are not provided. The fiber Bragg grating works only on the chromatic dispersion and not on polarization mode dispersion, because the x component and the y component are allowed.

Eine Vorrichtung zur Polarisationskonversion in passiven integrierten optischen Streifen-, Rippen-, streifenbelasteten Film-Wellenleitern od. ä. aus isotropem Material auf einem Substrat ist in der Druckschrift DE 195 05 996 A1 beschrieben, wobei das zu konvertierende Lichtsignal in einen Wellenleiter eingekoppelt wird und das konvertierte Lichtsignal am Ausgang vom Wellenleiter herausgeführt wird,
wobei der Wellenleiter so beschaffen ist, dass er eine senkrecht zum Substrat liegende Symmetrieebene aufweist,
wobei der Wellenleiter außerdem so beschaffen ist, dass er unter anderem zwei Eingangsmoden mit transversalen und longitudinalen Feldkomponenten führen kann, wobei die Eigenmoden unterschiedliche Ausbreitungskonstanten aufweisen.A device for polarization conversion in passive integrated optical strip, rib, strip-loaded film waveguides or the like of isotropic material on a substrate is in the document DE 195 05 996 A1 in which the light signal to be converted is coupled into a waveguide and the converted light signal is led out of the waveguide at the output,
the waveguide being such that it has a plane of symmetry perpendicular to the substrate,
wherein the waveguide is further adapted, inter alia, to carry two input modes with transverse and longitudinal field components, the eigenmodes having different propagation constants.

Dabei ergibt die Addition der transversalen Feldkomponenten der beiden Eigenmoden ein Gesamtfeld, dessen Transversalkomponenten im Wesentlichen eine lineare Polarisation parallel oder senkrecht zur Oberkante des Substrats aufweisen, während
deren Subtraktion ein Gesamtfeld ergibt, dessen Transversalkomponenten im Wesentlichen eine zu dieser Polarisation senkrecht stehende lineare Polarisation aufweisen,
wobei der Wellenleiter in einem solchen Betriebspunkt arbeitet,
dass sich die Differenz der Ausbreitungskonstanten bei einer Variation der Geometrie, der Dielektrizitätskonstanten oder der Betriebswellenlänge vergrößert, wobei zur im Wesentlichen vollständigen Polarisationskonversion der Wellenleiter lediglich einen in Ausbreitungsrichtung der Moden konstanten Querschnitt aufweist.The addition of the transverse field components of the two eigenmodes gives a total field, its transverse components have substantially a linear polarization parallel or perpendicular to the top edge of the substrate, while
whose subtraction results in an overall field whose transverse components essentially have a linear polarization perpendicular to this polarization,
the waveguide operating at such an operating point,
that the difference of the propagation constants increases with a variation of the geometry, the dielectric constant or the operating wavelength, wherein for substantially complete polarization conversion the waveguide has only a constant cross-section in the propagation direction of the modes.

Probleme bestehen darin, dass keine Berücksichtigung der real existierenden z-Komponente erfolgt und eine komplizierte Modenanregung vorhanden ist.issues are that no consideration the real existing z-component takes place and a complicated one Mode excitation is present.

Ein optisches Netzwerk ist in der Druckschrift EP 0 277 503 A2 beschrieben, das eine optische Sendekomponente bei paralleler Anregung des nachfolgenden optischen Netzwerkes gegen anisotrope Reflexionen aus diesem Netzwerk isoliert. Das Netzwerk

• – ist aus optischen und elektro-optischen, optisch reziproken Elementen aufgebaut,
• – ist an eine Komponente koppelbar, die eine optische Welle in dieses Netzwerk einspeist,
• – weist anisotrope Reflexionen bewirkende Stellen auf und
• – besitzt eine Anordnung von Elementen, die die optische Sende-Komponente gegen anisotrope Reflexionen aus diesem Netzwerk isolieren, wobei das Netzwerk insbesondere als optische Homodyn- oder Heterodyn-Empfängerschaltung ausgebildet ist.

An optical network is in the publication EP 0 277 503 A2 described that isolated a transmission optical component in parallel excitation of the subsequent optical network against anisotropic reflections from this network. The network

• - is made up of optical and electro-optical, optically reciprocal elements,
• Can be coupled to a component which feeds an optical wave into this network,
• - has anisotropic reflections and
• - Has an array of elements that isolate the optical transmitting component against anisotropic reflections from this network, the network is designed in particular as an optical homodyne or heterodyne receiver circuit.

Dabei weist das Netzwerk zusätzlich auf

• – ein Filter für linear polarisierte optische Wellen,
• – einen Modenkoppler und
• – einen Phasenschieber

zur Reflexions-Isolierung der optischen Sende-Komponente, wobei diese Elemente in Richtung der hinlaufenden optischen Welle gesehen – in der angegebenen Reihenfolge hinter der Einkoppelstelle der optischen Sende-Komponente liegen.In addition, the network also has

• A filter for linearly polarized optical waves,
• - a mode coupler and
• - a phase shifter

for reflection isolation of the optical transmitting component, these elements being seen in the direction of the optical wave traveling - in the order given behind the coupling point of the optical transmitting component.

Ein Problem besteht darin, dass nur bei paralleler Anregung die vorhandenen anisotropen Reflexionen störend.One The problem is that only with parallel excitation existing Anisotropic reflections disturbing.

Eine Einrichtung zur Beseitigung von Reflexionen mit einer Faser/einem Lichtwellenleiter und mit einer optischen Einheit ist in der Druckschrift CA 2 313 566 A1 beschrieben. In der Einrichtung ist ein Ende einer optischen Faser oder eines Lichtwellenleiters schräg angeschnitten. Ein transparentes Harz mit einem definierten Brechungsindex zu der Faser/dem Lichtwellenleiter schließt die Faser/den Lichtwellenleiter, die optische Einheit und einen Raum zwischen ihnen ein. Das schräg geschnittene Ende und das transparente Harz kooperieren untereinander und beseitigen die Reflexion, wobei das Licht ohne Verringerung des Kopplungskoeffizienten gänzlich zurückkehrt.A device for eliminating reflections with a fiber / an optical waveguide and with an optical unit is in the document CA 2 313 566 A1 described. In the device, one end of an optical fiber or an optical fiber is cut obliquely. A transparent resin having a defined refractive index to the fiber / optical fiber includes the fiber / optical fiber, the optical unit, and a space between them. The obliquely cut end and the transparent resin cooperate with each other and eliminate the reflection, whereby the light returns completely without reducing the coupling coefficient.

Ein Problem besteht darin, dass der Zusammenhang von schräg stehenden Bauteilen bezüglich der Übertragung der z-Komponenten nicht vorgesehen ist.One Problem is that the connection of oblique Regarding components the transmission the z-components is not provided.

Eine Anordnung und ein Verfahren zur Messung der Polarisationsmodendispersion in einer Testfaser sind in der Druckschrift US 2002/0085195 A1 beschrieben.An arrangement and a method for measuring the polarization mode dispersion in a test fiber are in the document US 2002/0085195 A1 described.

Die Anordnung enthält

• – mindestens eine inkohärente Lichtquelle, die Licht einer ersten Wellenlänge und einer zweiten Wellenlänge aussendet,
• – einen optischen Polarisator, der zumindest auf drei Polarisationszustände einstellbar ist,
• – zwei Bandpassfilter, die das Licht in Bezug auf die erste und zweite Wellenlänge durchlassen und die in einen Lichtpfad zwischen zumindest einer Lichtquelle und dem optischen Polarisator einfügbar sind, wobei der Lichtausgang aus dem Polarisator zur Testfaser führt, und
• – ein Polarimeter, das einen optischen Ausgang der Testfaser erhält und das einen Polarisationszustand des Lichtes misst, das die Testfaser erhält.

The arrangement contains

• At least one incoherent light source emitting light of a first wavelength and a second wavelength,
• An optical polarizer which is adjustable to at least three polarization states,
• Two bandpass filters which transmit the light in relation to the first and second wavelengths and which can be inserted into a light path between at least one light source and the optical polarizer, the light output leading from the polarizer to the test fiber, and
• A polarimeter that receives an optical output of the test fiber and measures a polarization state of the light that receives the test fiber.

Ein Problem besteht darin, dass eine parallele Anregung des nachfolgenden Netzwerkes mit x-Komponente und y-Komponente des entsprechenden Feldes vorausgesetzt wird.One Problem is that a parallel excitation of the following Network with x-component and y-component of the corresponding Field is assumed.

Zusammenfassend wird in den Lösungen der vorstehenden Druckschriften die Polarisationsmodendispersion nicht vermindert bzw. eliminiert.In summary will be in the solutions the above references the polarization mode dispersion not diminished or eliminated.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Übertragung von Lichtsignalen in Lichtwellenleitern anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind, dass polarisationsabhängige Effekte, wie schwankende Polarisation, polarisationsabhängige Dämpfung und Polarisationsmodendispersion weitgehend vermieden werden können.Of the Invention is therefore the object of a device and a method of transmission indicate light signals in optical waveguides that are so suitable are formed that polarization dependent effects, such as fluctuating Polarization, polarization dependent damping and polarization mode dispersion can be largely avoided.

Die Aufgabe der Erfindung wird mittels der Gegenstände der Patentanspräche 1 und 11 gelöst. In der Einrichtung zur Übertragung von Lichtsignalen in Lichtwellenleitern, enthaltend
ein Eingangsteil mit einer Laserdiode als Sender von Transversalwellen, wobei der Laserdiode nachfolgend ein erster isotroper Lichtwellenleiter und über eine Einkoppelstelle ein weiterer anisotroper oder isotroper Lichtwellenleiter angeschlossen sind,
ein Übertragungsstreckenteil mit mindestens einem optischen Verstärker und
ein Ausgangsteil mit einem Analysator und mit einem zugehörigen Empfänger,
wobei die Transversalwellen eine elektrische und magnetische Feldstärke sowie eine magnetische Flussdichte, eine Leitungsstromdichte und eine elektrische Verschiebungsflussdichte D → mit den Komponenten D_x, D_y, D_z entsprechend einem vorgegebenen x,y,z-Koordinatensystem aufweisen und in Form von ebenen Wellen von der Laserdiode zum Empfänger geführt sind,
ist gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1
das Übertragungsstreckenteil mit mindestens einem Faser-Bragg-Gitter versehen und
wobei sendeseitig dem angeschlossenen Lichtwellenleiter als Längsachse die z-Achse des x,y,z-Koordinatensystems und die Richtung der z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z zugeordnet sind,
wobei die Einkoppelstelle ein im Leiterquerschnitt des ersten isotropen Lichtwellenleiters und des angeschlossenen anisotropen oder isotropen Lichtwellenleiters aufgeklappter, mit einem optischen Material gefüllter schräger Spalt ist, wobei der Spalt aus einer planen Austrittsfläche des ersten Lichtwellenleiters und aus einer planen Eintrittsfläche des angeschlossenen Lichtwellenleiters, die sich zumindest mantelseitig berühren und einen Winkel φ bilden, besteht, und
wobei empfangsseitig der Empfänger eine einen isotropen Lichtwellenleiterkern ummantelnde, die Längsachse aufweisende Ring-Photodiode zum Empfang im Winkelbereich von 0° bis 360° des Winkels, den der Ortsvektor mit der x-Achse auf der kreisförmigen Lichtwellenleiter-Querschnittsfläche eines isotropen Anschluss-Lichtwellenleiters bildet, darstellt, und
der Analysator zur Trennung der der Längsachse der Ring-Photodiode parallel gerichteten, übertragenen z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z von den Komponenten D_x, D_y der Transversalwelle vorgesehen ist und einen z-Komponenten-Analysator darstellt, der als ein optisches Netzwerk aus zumindest dem angeschlossenen anisotropen oder isotropen Lichtwellenleiter, einem dünnen y-Polarisator, dem isotropen Anschluss-Lichtwellenleiter und einem dünnen x-Polarisator aufgebaut ist, wobei der x-Polarisator nur die x-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_x durchlässt und die y-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_y sperrt, wobei dem x-Polarisator der isotrope Anschluss-Lichtwellenleiter vorgeschaltet ist.The object of the invention is achieved by means of the subjects of the claims 1 and 11. In the device for transmitting light signals in optical waveguides, containing
an input part with a laser diode as a transmitter of transverse waves, wherein the laser diode is subsequently connected to a first isotropic optical waveguide and via a coupling-in point a further anisotropic or isotropic optical waveguide,
a transmission link part with at least one optical amplifier and
an output part with an analyzer and with an associated receiver,
wherein the transverse waves have an electric and magnetic field strength and a magnetic flux density, a line current density and an electrical displacement flux density D → with the components D _x , D _y , D _z corresponding to a given x, y, z coordinate system and in the form of plane waves of the laser diode are led to the receiver,
is according to the characterizing part of patent claim 1
the transmission path part provided with at least one fiber Bragg grating and
wherein the transmission side of the connected optical waveguide as the longitudinal axis of the z-axis of the x, y, z coordinate system and the direction of the z-component of the electrical displacement flux density D _{z are} assigned
wherein the coupling-in point is an oblique gap opened in the conductor cross-section of the first isotropic optical waveguide and the connected anisotropic or isotropic optical waveguide, filled with an optical material, wherein the gap consists of a plane exit surface of the first optical waveguide and of a planar entry surface of the connected optical waveguide which at least touch on the shell side and form an angle φ exists, and
the receiver having an isotropic optical waveguide core enveloping the longitudinal axis ring photodiode for receiving in the angular range of 0 ° to 360 ° of the angle formed by the positional vector with the x-axis on the circular optical waveguide cross-sectional area of an isotropic connecting optical fiber, represents, and
the analyzer for separating the z-component of the electrical displacement flux density D _z parallel to the longitudinal axis of the ring photodiode is provided by the components D _x , D _{y of} the transverse wave and constitutes a z-component analyzer acting as an optical network at least the connected anisotropic or isotropic optical waveguide, a thin y-polarizer, the isotropic connecting optical waveguide and a thin x-polarizer is constructed, wherein the x-polarizer transmits only the x-component of the electrical displacement flux density D _x and the y-component of the electrical displacement flux density D _y blocks, wherein the x-polarizer, the isotropic connection optical waveguide is connected upstream.

Die erfindungsgemäße Einrichtung weist letztlich nur eine einzige ausgewählte Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D → des vorgegebenen x,y,z-Koordinatensystems, insbesondere die z-Komponente D_z auf, die für die Signalauswertung genutzt wird.The inventive device ultimately has only a single selected component of the electrical displacement flux density D → the predetermined x, y, z coordinate system, in particular the z-component D _z , which is used for signal evaluation.

Die ausgewählte Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte ist die Komponente, die in Längsachse des Empfängers definiert ausgewiesen ist. Ist z. B. die z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z als diejenige vorgesehen, die mit der Längsachse des Empfängers und der Ausbreitungsrichtung der Transversalwelle konform geht, dann wird die z-Komponente D_z unverändert bleiben und die beiden anderen x,y-Komponenten D_x, D_y werden in der erfindungsgemäßen Einrichtung eliminiert.The selected component of the electrical displacement flux density is the component identified as defined in the longitudinal axis of the receiver. Is z. For example, if the z component of the electrical displacement flux density D _{z is provided} as conforming to the longitudinal axis of the receiver and the propagation direction of the transverse wave, then the z component D _{z will} remain unchanged and the other two x, y components D _x , D _y are eliminated in the device according to the invention.

In dem Verfahren zur Übertragung von Lichtsignalen in Lichtwellenleitern, wobei eingesetzt werden
ein Eingangsteil mit einer Laserdiode als Sender von Transversalwellen, der nachfolgend ein erster isotroper Lichtwellenlei ter und über eine Einkoppelstelle ein weiterer anisotroper oder isotroper Lichtwellenleiter angeschlossen sind,
ein Übertragungsstreckenteil mit mindestens einem optischen Verstärker und
ein Ausgangsteil mit einem Analysator und mit einem zugehörigen Empfänger,
wobei die Transversalwellen eine elektrische und magnetische Feldstärke sowie eine magnetische Flussdichte, eine Leitungsstromdichte und eine elektrische Verschiebungsflussdichte D → mit den Komponenten D_x, D_y, D_z entsprechend einem vorgegebenen x,y,z-Koordinatensystem aufweisen und in Form von ebenen Wellen von der Laserdiode zum Empfänger geführt werden,
sind gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 11 folgende Schritte vorgesehen:

• – Einsatz mindestens eines Faser-Bragg-Gitters in das Übertragungsstreckenteil,
• – Festlegung der zur Längsachse einer als Empfänger ausgebildeten Ring-Photodiode konform verlaufenden z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z entsprechend dem x,y,z-Koordinatensystem,
• – Herausfiltern/Eliminieren der von der z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z richtungsmäßig abweichenden x-,y-Komponenten der elektrischen Verschiebungsflussdichten D_z, D_y aus dem zu übertragenden Lichtsignal,
• – Aufnehmen der z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z von der Ring-Photodiode,
• – Auswertung der z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z durch einen der z-Komponente der Verschiebungsflussdichte D_z zugeordneter und als z-Komponenten-Analysator ausgebildeter Analysator.

In the method for transmitting light signals in optical waveguides, being used
an input part with a laser diode as a transmitter of transverse waves, the following a first isotropic Lichtwellenlei ter and a coupling point another anisotropic or isotropic optical waveguide are connected,
a transmission link part with at least one optical amplifier and
an output part with an analyzer and with an associated receiver,
wherein the transverse waves have an electric and magnetic field strength and a magnetic flux density, a line current density and an electrical displacement flux density D → with the components D _x , D _y , D _z corresponding to a given x, y, z coordinate system and in the form of plane waves of the laser diode are led to the receiver,
the following steps are provided according to the characterizing part of patent claim 11:

• Use of at least one fiber Bragg grating in the transmission path part,
• Fixing the z-component of the electrical displacement flux density D _z corresponding to the longitudinal axis of a ring photodiode designed as a receiver in accordance with the x, y, z coordinate system,
• - filtering out / eliminating the D _z directionally different x-, y-components of the electric displacement flux densities D _z, D _y, from the optical signal to be transmitted from the z-component of the electric displacement flux density
• Picking up the z component of the electrical displacement flux density D _z from the ring photodiode,
• - Evaluation of the z-component of the electrical displacement flux density D _z by one of the z-component of the displacement flux density D _z assigned and designed as a z-component analyzer analyzer.

In dem Verfahren sind des Weiteren folgende Schritte vorhanden, die sich auf die vorgegebene z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z beziehen:

• – Erzeugung der z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z über eine geschrägte Einkoppelstelle zwischen den zwei der Laserdiode nachfolgenden Lichtwellenleitern,
• – Übertragung der x-Komponente der Feldstärke E_X unabhängig von y- und z-Komponente durch eine Diagonalisierung des Dielektrizitätstensors ε₂ eines anisotropen Lichtwellenleiters,
• – Eliminierung der die x- und y-Komponenten im z-Komponenten-Analysator am Ausgangsteil,
• – Wandlung der polarisationsabhängigen Dämpfungsanteile der y-Komponente in eine gewöhnliche Dämpfung für die z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z, die mit mindestens einem optischen Verstärker zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil ausgeglichen werden, und
• – Wandlung der Polarisationsmodendispersion in einem Anteil der chromatischen Dispersion für die z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D.

The method further includes the following steps relating to the predetermined z-component of the electrical displacement flux density D _z :

• Generation of the z component of the electrical displacement flux density D _z via a slanted coupling-in point between the two optical waveguides following the laser diode,
• Transmission of the x component of the field strength E _X independently of the y and z components by diagonalizing the dielectric tensor ε _{2 of} an anisotropic optical waveguide,
• Elimination of the x and y components in the z-component analyzer at the output part,
• Conversion of the polarization-dependent attenuation components of the y-component into an ordinary attenuation for the z-component of the electrical displacement flux density D _z , which are compensated by at least one optical amplifier between the input part and the output part, and
• - Conversion of the polarization mode dispersion in a proportion of the chromatic dispersion for the z component of the electrical displacement flux density D.

Wahlweise kann mit einem gechirpten Faser-Bragg-Gitter, das zwischen dem Eingang des z-Komponenten-Analysators und des Empfängers angeordnet ist, eine Kompensation der chromatischen Dispersion erfolgen.Optional Can use a chirped fiber Bragg grating between the entrance the z-component analyzer and the receiver is arranged, a Compensation of the chromatic dispersion done.

Die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, dass vorhandene bzw. bereits verlegte anisotrope Lichtwellenleiter durch Beschaltung auf der Sende- und Empfangsseite mit den erfindungsgemäßen Baugruppen bis zu hohen Bitraten und zwar bei kleiner Bitfehlerwahrscheinlichkeit weiterhin genutzt werden können.The Invention opened the possibility, that existing or already laid anisotropic optical waveguides by wiring on the transmitting and receiving side with the modules according to the invention up to high bit rates and with a low bit error probability can still be used.

Die Erfindung ermöglicht es, dass die Einrichtung sich mit den zurzeit verfügbaren Bauelementen und Technologien realisieren lässt.The Invention allows it that the device deals with the currently available components and technologies.

Weiterbildungen und spezielle Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.further developments and specific embodiments of the invention are specified in further subclaims.

Die Erfindung wird mittels mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen näher beschrieben.The Invention is described by means of several embodiments with reference to Drawings closer described.

Es zeigen:It demonstrate:

1 schematische Darstellungen einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Übertragung von Lichtsignalen in einem Lichtwellenleiter im Längsschnitt in 1a und eines vorgegebenen x,y,z-Koordinatensystems in 1b, 1 schematic representations of a device according to the invention for the transmission of light signals in an optical waveguide in a longitudinal section in 1a and a given x, y, z coordinate system in 1b .

2 eine schematische Darstellung des Eingangsteils der Einrichtung mit einer Schweißverbindung an der Einkoppelstelle für eine schräge Anregung nach 1a mit aufklappbarer Kombination von Laserdiode und Lichtwellenleiterstück zum weitergeführten Lichtwellenleiter, 2 a schematic representation of the input part of the device with a welded connection at the coupling point for an oblique excitation after 1a with hinged combination of laser diode and optical waveguide piece to the continued optical waveguide,

3 eine schematische Darstellung des Eingangsteils der Einrichtung mit einer Lichtwellenleiter-Verbindung für die schräge Anregung und mit einem im Spalt der Einkoppelstelle eingebrachten Immersionsöl nach 1a, 3 a schematic representation of the input part of the device with an optical fiber connection for the oblique excitation and with an introduced in the gap of the coupling-in immersion after 1a .

4 einen schematischen Aufbau eines z-Komponenten-Analysators nach dem x,y,z-Koordinatensystem in 1b, 4 a schematic structure of a z-component analyzer according to the x, y, z coordinate system in 1b .

5 einen schematischen Aufbau des z-Komponenten-Analysators mit einem y-Polarisator und einem x-Polarisator, 5 a schematic structure of the z-component analyzer with a y-polarizer and an x-polarizer,

6 einen Empfänger in der Form einer Ring-Photodiode, 6 a receiver in the form of a ring photodiode,

7 schematische Darstellungen eines reflexionsfreien z-Komponenten-Analysators in 7a, eines vorgegebenen x,y,z-Koordinatensystems in 7b, einer Ausbreitungsrichtung des Wellenvektors k →₁ zur z-Koordinate, einer Ausbreitungsrichtung des Wellenvektors k →₃ zur z-Koordinate in 7d und einer Ausbreitungsrichtung des Wellenvektors k →₄ zur z-Koordinate in 7e, 7 schematic representations of a reflection-free z-component analyzer in 7a , of a given x, y, z coordinate system in 7b , a propagation direction of the wave vector k → ₁ to the z-coordinate, a propagation direction of the wave vector k → ₃ to the z-coordinate in 7d and a propagation direction of the wave vector k → ₄ to the z coordinate in 7e .

8 eine schematische Darstellung einer Beschaltung eines anisotropen Medium zwischen zwei isotropen Medien in Bereichen von Grenzschichten, 8th a schematic representation of a wiring of an anisotropic medium between two isotropic media in areas of boundary layers,

9 eine schematische Darstellung einer unitären Transformation mit optischen Kopplern und eines zugehörigen Signalflussdiagramms, 9 a schematic representation of a unitary transformation with optical couplers and an associated signal flow diagram,

10 eine schematische Darstellung eines y-Polarisators zur Trennung der Feldstärke auf der Eingangsseite in 10a, wobei 10b ein vorgegebenes x,y,z-Koordinatensystem mit einer Komponentenaufteilung darstellt, 10 a schematic representation of a y-polarizer for separating the field strength on the input side in 10a , in which 10b represents a given x, y, z coordinate system with a component split,

11 eine schematische Darstellung eines Polarisationsstrahlteilers zur Trennung der Feldstärke auf der Aus gangsseite in 11a, wobei 11b ein vorgegebenes x,y,z-Koordinatensystem mit einer Komponentenaufteilung darstellt, 11 a schematic representation of a polarization beam splitter for separating the field strength on the output side in 11a , in which 11b represents a given x, y, z coordinate system with a component split,

12 eine Darstellung der Eingangsseite mit dem Zusammenfügen der Feldstärkekomponenten und 12 a representation of the input side with the joining of the field strength components and

13 eine Darstellung der Ausgangsseite mit dem Zusammenfügen der Feldstärkekomponenten. 13 a representation of the output side with the joining of the field strength components.

Für die funktionstragenden gleichen Teile der Einrichtung werden die Bezugszeichen im Wesentlichen durchgängig beibehalten. Im Folgenden werden die 1 und die 2 gemeinsam betrachtet.For the same functional parts of the device, the reference numerals are maintained substantially throughout. The following are the 1 and the 2 considered together.

In 1, insbesondere in 1a ist eine erfindungsgemäße Einrichtung 1 im Längsschnitt schematisch dargestellt, die eine Monomode-Laserdiode 2 als Sender von transversalen Wellen und einen Empfänger 3 enthält, wobei sich an die Laserdiode 2 ein erster Lichtwellenleiter 4 plan und ein zweiter Lichtwellenleiter 6 anschließen, wobei die Laserdiode 2 und der erste Lichtwellenleiter 4 einen im Leiterquerschnitt aufgeklappten, mit einem optischen Material gefüllten Spalt 5 als Einkoppelstelle, schräg abgewinkelt auf den nachfolgend zweiten Lichtwellenleiter 6 treffend, bilden, wobei der Spalt 5 aus einer planen Austrittsfläche 51 des ersten Lichtwellenleiters 4 und aus einer planen Eintrittsfläche 52 des zweiten Lichtwellenleiters 6, die einen Winkel φ bilden, dessen Schnittlinie 53 sich im Mantelbereich der beiden Lichtwellenleiter 4 und 6 befindet, besteht. Die Lichtwellenleiter 4, 6 bestehen im Wesentlichen aus einem Lichtwellenleiter-Kern 41 bzw. 61 und einem Lichtwellenleiter-Mantel 42, 62, wobei der Lichtwellenleiter-Kern 41 die Die lektrizitätskonstante ε₁ und der Lichtwellenleiter-Kern 61 die Dielektrizitätskonstante ε aufweisen. Die Kombination der Laserdiode 2 und des ersten Lichtwellenleiters 4 einschließlich der aufgeklappten Einkoppelstelle 5 zum zweiten Lichtwellenleiter 6 weist nur eine geringe Länge auf. Die Lichtwellenleiter 4, 6 haben auch eine absolute Permeabilität µ₀ und eine Leitfähigkeit κ → 0 (gegen Null).In 1 , especially in 1a is a device according to the invention 1 Shown schematically in longitudinal section, which is a single-mode laser diode 2 as a transmitter of transverse waves and a receiver 3 contains, being attached to the laser diode 2 a first optical fiber 4 plan and a second optical fiber 6 connect, with the laser diode 2 and the first optical fiber 4 a unfolded in the conductor cross section, filled with an optical material gap 5 as coupling point, obliquely angled on the following second optical waveguide 6 aptly, form the gap 5 from a planned exit surface 51 of the first optical waveguide 4 and from a plane entrance area 52 of the second optical waveguide 6 which form an angle φ whose section line 53 in the cladding region of the two optical fibers 4 and 6 exists. The optical fibers 4 . 6 consist essentially of an optical fiber core 41 respectively. 61 and an optical fiber jacket 42 . 62 , wherein the optical fiber core 41 the dielectric constant ε ₁ and the optical waveguide core 61 have the dielectric constant ε. The combination of the laser diode 2 and the first optical fiber 4 including the unfolded coupling point 5 to the second optical fiber 6 has only a small length. The optical fibers 4 . 6 also have an absolute permeability μ ₀ and a conductivity κ → 0 (towards zero).

Der Empfänger 3 ist plan an den zweiten Lichtwellenleiter 6 angeschlossen, wobei der Empfänger 3 einen Kern 31 mit einer Dielektrizitätskonstante ε₁, die gleich der Dielektrizitätskonstanten ε₁ des ersten Lichtwellenleiters 4 ist, aufweist. Der Empfängermantel 32 besteht aus einem das Lichtsignal aufnehmenden Empfängermaterial und weist endseitig als Abschluss eine plane elektrisch leitende Schicht 9 auf, die den Empfängerkern 31 ebenfalls abschließt. Zwischen dem Eingangsteil 20 und dem Ausgangsteil 22 befinden sich in einem Übertragungsstreckenteil 63 mindestens ein optischer Verstärker und mindestens ein Faser-Bragg-Gitter (beide nicht eingezeichnet).The recipient 3 is plan to the second optical fiber 6 connected, the receiver 3 a core 31 with a dielectric constant ε ₁ , which is equal to the dielectric constant ε _{1 of} the first optical waveguide 4 is, has. The receiver coat 32 consists of a receiving the light signal receiver material and has the end as a conclusion, a planar electrically conductive layer 9 on that the receiver core 31 also completes. Between the entrance part 20 and the output part 22 are located in a transmission section 63 at least one optical amplifier and at least one fiber Bragg grating (both not shown).

Die 1b zeigt das vorgegebene x,y,z-Koordinatensystem 8, das zur Beschreibung der Einrichtung 1 derart festgelegt ist, dass die z-Koordinate im x,y,z-Koordinatensystem 8 mit der Längsachse 19 des Empfängers 3 gleichgerichtet ist. Bei einer anderen Festlegung der xyz-Richtungen des x,y,z-Koordinatensystems 8 kann auch die x-Koordinate oder die y-Koordinate anstelle der z-Koordinate der Längsachse 19 gleichgerichtet sein.The 1b shows the default x, y, z coordinate system 8th to the description of the facility 1 is set such that the z-coordinate in the x, y, z coordinate system 8th with the longitudinal axis 19 Recipient 3 is rectified. In a different definition of the xyz directions of the x, y, z coordinate system 8th may also be the x-coordinate or the y-coordinate instead of the z-coordinate of the longitudinal axis 19 to be rectified.

Im Folgenden spielt die z-Koordinate und die z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z die herausragende Rolle.In the following, the z-coordinate and the z-component of the electrical displacement flux density D _{z play} the prominent role.

In 2 ist ein der 1a ähnliches Eingangsteil 20 der Einrichtung 1 gezeigt, wobei die aus der planen Austrittsfläche 51 und der planen Eintrittsfläche 52 bestehende offene Spalt 5 durch eine Schweißverbindung 21 zu der Einkoppelstelle fest geschlossen ist, wobei ein kontinuierlicher Kernübergang und ein kontinuierlicher Mantelübergang mit einer mittigen äußeren Kantenlinie 56 zwischen dem ersten Lichtwellenleiter 4 und einem dritten Lichtwellenleiter 6' mittels eines Verschweißungsvorgangs herbeigeführt sind. Abweichend von 1a besitzen beide Lichtwellenleiter 4, 6' die gleiche Dielektrizitätskonstante ε₁ sowie eine absolute Permeabilität µ₀ und eine Leitfähigkeit κ → 0 (gegen Null). Auch die Schweißverbindung 21 weist den gleichen Wert der Dielektrizitätskonstanten ε₁ auf. Mit dem festen Verschluss des aufgeklappten Spalts 5 wird eine optische Verbindung in Form einer schrägen Anregung innerhalb des Eingangsteils 20 erzeugt.In 2 is one of the 1a similar entrance part 20 the device 1 shown, taking from the plane exit surface 51 and the planned entry area 52 existing open gap 5 through a welded joint 21 is firmly closed to the coupling point, wherein a continuous core transition and a continuous jacket transition with a central outer edge line 56 between the first optical fiber 4 and a third optical fiber 6 ' are brought about by means of a welding process. Deviating from 1a Both have optical fibers 4 . 6 ' the same dielectric constant ε ₁ and an absolute permeability μ ₀ and a conductivity κ → 0 (towards zero). Also the welded connection 21 has the same value of the dielectric constant ε ₁ . With the tight seal of the unfolded gap 5 becomes an optical connection in the form of an oblique excitation within the input part 20 generated.

In 3 ist ein der 1a ähnliches weiteres Eingangsteil 20 der Einrichtung 1 gezeigt, wobei die aus der planen Austrittsfläche 51 und der abgewinkelten planen Eintrittsfläche 52 bestehende offene Spalt 5 durch Einbringen von Immersionsöl 17 zu einer flexiblen Einkoppelstelle geschlossen ist, wobei die Einkoppelstelle 5 eine im Mantelbereich 54 bewegliche Stelle aufweist, und der Winkel φ zwischen der Austrittsfläche 51 und die Eintrittsfläche 52 veränderbar ist. Die Laserdiode 2 und der isotrope Lichtwellenleiter 4 im Eingangsteil 20 einerseits und der Eingang des dritten isotropen Lichtwellenleiters 6' sowie des Empfängers 3 im Ausgangsteil 22 andererseits können jeweils für sich an zugehörige Halterungselemente (nicht eingezeichnet) befestigt sein, zwischen denen durch eine Verstelleinrichtung (nicht eingezeichnet) der Winkel φ einstellbar ist.In 3 is one of the 1a similar further input part 20 the device 1 shown, taking from the plane exit surface 51 and the angled plan entry area 52 existing open gap 5 by introducing immersion oil 17 is closed to a flexible coupling point, wherein the Einkoppelstelle 5 one in the jacket area 54 has movable point, and the angle φ between the exit surface 51 and the entrance area 52 is changeable. The laser diode 2 and the isotropic optical fiber 4 in the entrance section 20 on the one hand and the input of the third isotropic optical fiber 6 ' and the recipient 3 in the starting section 22 On the other hand, each can be fastened to associated support elements (not shown), between which by an adjusting device (not shown), the angle φ is adjustable.

In 4 enthält das Ausgangsteil 22 den z-Komponenten-Analysator 7, der an den dritten Lichtwellenleiter 6' derart homogen angeschlossen ist, dass sich der Kern 41 mit der Dielektrizitätskonstanten ε₁ als Fortsatz 33 fortsetzt und der Empfängermantel 32 ein lichtwellenaufnehmendes Material darstellt, wobei am Leiterabschluss endseitig eine ideal elektrisch leitende Schicht 9 angebracht ist, die als Endabdeckung sowohl den Fortsatz 33 als auch den Empfängermantel 32 mit einer Grenzfläche 16 abschließt. Der Fortsatz 33 des Kerns 41 mit der Dielektrizitätskonstanten ε₁ des dritten Lichtwellenleiters 6' dient als Kern mit der Dielektrizitätskonstanten ε₁ als umgebende und halternde Auflage für den Empfängermantel 32 des Empfängers 3.In 4 contains the starting part 22 the z-component analyzer 7 to the third optical fiber 6 ' is so homogeneously connected that the core 41 with the dielectric constant ε ₁ as an extension 33 continues and the receiver coat 32 represents a light wave receiving material, wherein at the end of the conductor end an ideal electrically conductive layer 9 is attached, as the end cover both the extension 33 as well as the receiver coat 32 with an interface 16 concludes. The extension 33 of the core 41 with the dielectric constant ε _{1 of} the third optical waveguide 6 ' serves as a core with the dielectric constant ε ₁ as a surrounding and retaining support for the receiver shell 32 Recipient 3 ,

In 5 ist in einer schematischen Darstellung ein alternativer z-Komponenten-Analysator 7 dargestellt, der aus dem Empfänger 3 mit dem den Fortsatz 33 eines vierten Lichtwellenleiters 6'' umgebenden Empfängermantel 32, dem dritten Lichtwellenleiter 6' mit der Dielektrizitätskonstanten ε₁ als Anschluss-Lichtwellenleiter, einem y-Polarisator 18 und einem x-Polarisator 13 besteht. Der Empfänger 3 weist nach dem endseitigen Fortsatz 33 den vorzugsweise dünnen x-Polarisator 13 auf. Auch die Anschluss-Lichtwellenleiter 6', 6'' weisen folgende Eigenschaften auf: Die gleiche Dielektrizitätskonstante ε₁ sowie eine absolute Permeabilität µ₀ und eine Leitfähigkeit κ → 0 (gegen Null).In 5 is a schematic representation of an alternative z-component analyzer 7 shown from the receiver 3 with the extension 33 a fourth optical fiber 6 '' surrounding receiver coat 32 , the third optical fiber 6 ' with the dielectric constant ε ₁ as a connecting optical waveguide, a y-polarizer 18 and an x-polarizer 13 consists. The recipient 3 points to the end extension 33 the preferably thin x-polarizer 13 on. Also the connection optical fibers 6 ' 6 '' have the following properties: The same dielectric constant ε ₁ and an absolute permeability μ ₀ and a conductivity κ → 0 (towards zero).

In 6 ist der Empfänger 3 in Form einer Ring-Photodiode ausgebildet, die den Fortsatz 33 als weitergeführten Kern des vierten Lichtwellenleiters 6'' mit der Dielektrizitätskonstanten ε₁ anstelle des eigentlich zugehörigen Lichtwellenleitermantels 42 umgibt. Am Ende der Ring-Photodiode 3 ist die Schicht 9 angebracht, die als ideal elektrisch leitend ausgebildet ist.In 6 is the recipient 3 formed in the form of a ring photodiode, which the extension 33 as a continued core of the fourth optical waveguide 6 '' with the dielectric constant ε ₁ instead of the actually associated optical waveguide cladding 42 surrounds. At the end of the ring photodiode 3 is the layer 9 attached, which is designed as an ideal electrically conductive.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der Einrichtung 1 anhand der 1 bis 6 beschrieben.The following is the operation of the device 1 based on 1 to 6 described.

Bei der Einrichtung 1 zur Übertragung von Lichtsignalen in den Lichtwellenleitern 4, 6' für hohe Bitraten findet die Monomode-Laserdiode 2 nach 1 Verwendung, die eine transversale Lichtwelle liefert. Die transversale Lichtwelle wird mit dem ersten isotropen Monomode-Lichtwellenleiter 4, der vorzugsweise für eine schwache Führung der Lichtwelle ausgelegt ist, an die geschweißte schräge Einkoppelstelle 5 geleitet und unter dem Winkel φ in den nachfolgenden anisotropen zweiten Monomode-Lichtwellenleiter 6 entsprechend 2 oder in den nachfolgenden isotropen dritten Monomode-Lichtwellenleiter 6' entsprechend 3 eingekoppelt. Dabei entsteht neben der x-Komponente und der y-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_x, D_y auch deren z-Komponente D_z, die am x,y,z-Koordinatensystem 8 in 1b orientiert sind.At the device 1 for the transmission of light signals in the optical waveguides 4 . 6 ' for high bitrates finds the single-mode laser diode 2 to 1 Use that provides a transverse light wave. The transverse light wave is transmitted with the first isotropic single-mode optical waveguide 4 , which is preferably designed for a weak guidance of the light wave, to the welded oblique coupling point 5 passed and at the angle φ in the following anisotropic second single-mode optical waveguide 6 corresponding 2 or in the following isotropic third single mode optical fiber 6 ' corresponding 3 coupled. In addition to the x-component and the y-component of the electrical displacement flux density D _x , D _y and their z-component D _z , the x, y, z coordinate system 8th in 1b are oriented.

Die x-,y-,z-Komponenten der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_x, D_y, D_z werden nach 1 in Richtung zum Empfänger 3 übertragen. Dabei erfahren die x-Komponente und die y- Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte unterschiedliche Dämpfungen und Verzögerungen durch die Eigenschaften des zweiten Monomode-Lichtwellenleiters 6 bzw. des dritten und des vierten Monomode-Lichtwellenleiters 6', 6''.The x, y, z components of the electrical displacement flux density D _x , D _y , D _z become smaller 1 towards the receiver 3 transfer. At the same time, the x-component and the y-component of the electrical displacement flux density experience different attenuations and delays due to the properties of the second single-mode optical waveguide 6 or the third and the fourth single-mode optical waveguide 6 ' . 6 '' ,

Durch die Verminderung der x- und y-Komponenten der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_x, D_y im Empfänger 3 auf den Betrag Null mit D_x = 0, D_y = 0, entsteht z. B. für einen als logische Eins gesendeten Impuls eine Eins am Empfänger 3.By reducing the x and y components of the electrical displacement flux density D _x , D _y in the receiver 3 to the amount zero with D _x = 0, D _y = 0, arises z. For example, for a pulse sent as a logical one, a one at the receiver 3 ,

Bei Nichtbeseitigung der x- und y-Komponenten entstehen z. B. für einen als logische Eins gesendeten Lichtimpuls zeitlich nacheinander zwei Lichtimpulse als logische Eins oder bei großen unterschiedlichen Verzögerungen der Polarisationsmoden sogar das Bitmuster „1-0-1” in der angegebenen zeitlichen Reihenfolge.at Non-elimination of the x and y components arise z. B. for one as a logical one transmitted light pulse in chronological succession two Light pulses as a logical one or at large different delays the polarization modes even the bit pattern "1-0-1" in the specified temporal Sequence.

Die so entstehenden Bitfehler sind nur vermeidbar, wenn in dem so bezeichneten z-Komponenten-Analysator 7 nach 4 oder 5 die x- und die y-Komponenten der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_x, D_y den Betrag Null erhalten, entweder durch eine ideal elektrisch leitende Schicht 9 oder durch eine Hintereinanderschaltung eines y-Polarisator 18 und eines x-Polarisators 13 und mit einer verschwindenden resultierenden Jones-Matrix J, die Bestandteile des z-Komponenten-Analysators 7 sind.The resulting bit errors can only be avoided if in the so-called z-component analyzer 7 to 4 or 5 the x and y components of the electrical displacement flux density D _x , D _{y are} zero, either through an ideal electrically conductive layer 9 or by a series connection of a y-polarizer 18 and an x-polarizer 13 and with a vanishing resulting Jones matrix J, the components of the z-component analyzer 7 are.

Die verbleibende z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z breitet sich entsprechend der Transversalwellenbedingung in orthogonaler Richtung zur Längsachse 19 entsprechend des x,y,z-Koordinatensystems 8 nach 1 aus und kann mit der erfindungsgemäßen Ring-Photodiode 3 nach 6 empfangen werden.The remaining z component of the electrical displacement flux density D _z propagates in the orthogonal direction to the longitudinal axis in accordance with the transverse wave condition 19 corresponding to the x, y, z coordinate system 8th to 1 from and can with the ring photodiode according to the invention 3 to 6 be received.

In Zusammenfassung der 1 bis 6 wird in der erfindungsgemäßen Einrichtung 1 somit das Lichtsignal als eine elektromagnetische Transversalwelle mit einer elektrischen und magnetischen Feldstärke sowie der magnetischen Flussdichte, Leitungsstromdichte und elektrischen Verschiebungsflussdichte D → definiert. Die Transversalwelle ist in Form einer ebenen Welle für die nach der Laserdiode 2 folgenden durchstrahlten Baugruppen gemäß 1 ausgebildet.In summary of the 1 to 6 is in the device according to the invention 1 Thus, the light signal as an electromagnetic transverse wave with an electric and magnetic field strength and the magnetic flux density, line current density and electrical displacement flux density D → defined. The transverse wave is in the form of a plane wave for that after the laser diode 2 following irradiated assemblies according to 1 educated.

An der Laserdiode 2 ist ein kurzer isotroper Lichtwellenleiter 4 mit der Dielektrizitätskonstanten ε₁, der absoluten Permeabilität µ₀ und der Leitfähigkeit κ → 0 planparallel mit seiner Stirnfläche 55 angeschlossen.At the laser diode 2 is a short isotropic fiber optic cable 4 with the dielectric constant ε ₁ , the absolute permeability μ ₀ and the conductivity κ → 0 plane-parallel with its end face 55 connected.

Das Ende des ersten Lichtwellenleiters 4 als Austrittsfläche 51 ist schräg unter dem Winkel an dem nachfolgenden isotropen oder anisotropen Lichtwellenleiter 6, 6' zur Übertragung der Lichtwelle zum Empfänger 3 angeschweißt oder die entstandene klappenspaltige Einkoppelstelle 5 mit Immersionsöl 17 gefüllt und mantelseitig beweglich verbunden.The end of the first fiber optic cable 4 as exit surface 51 is oblique at the angle to the subsequent isotropic or anisotropic optical fiber 6 . 6 ' for transmitting the light wave to the receiver 3 welded or the resulting Klappspaltige Einkoppelstelle 5 with immersion oil 17 filled and connected movably on the shell side.

Die z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z aus der y'-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte der Transversalwelle der Laserdiode 2 gemäß dem in 1b dargestellten Koordinatensystems 8 wird unter der Voraussetzung, dass die Transversalwelle der Laserdiode 2 nicht in x-Richtung polarisiert ist, erzeugt, übertragen und empfangen.The z component of the electrical displacement flux density D _z from the y 'component of the electrical displacement flux density of the transverse wave of the laser diode 2 according to the in 1b represented coordinate system 8th is provided that the transverse wave of the laser diode 2 is not polarized, generated, transmitted and received in the x-direction.

In dem z-Komponenten-Analysator 7 innerhalb des Ausgangsteils 22 gemäß der 1 und 4 wird sich von den empfangenen x- und y-Komponenten getrennt, indem die x- und y-Komponente der elektrischen Feldstärke E_x, E_y kurzgeschlossen werden.In the z-component analyzer 7 within the initial part 22 according to the 1 and 4 is separated from the received x and y components by shorting the x and y components of the electric field strength E _x , E _y .

Der z-Komponenten-Analysator 7 gemäß 5 ist aus dem Anschluss-Lichtwellenleiter 6', dem dünnen y-Polarisator 18, dem Anschluss-Lichtwellenleiter 6' und dem dünnen x-Polarisator 13 aufgebaut, wobei der x-Polarisator 13 nur die x-Komponente D_x durchlässt und die y-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_y sperrt. An den x-Polarisator 13 ist ein Lichtwellenleiter 6'' angeschlossen, auf dem, wie in 6 gezeigt ist, die Ring-Photodiode 3 sitzt zum Empfang im Winkelbereich von 0° bis 360° des Winkels, den der Ortsvektor mit der x-Achse auf der kreisförmigen Lichtwellenleiter-Querschnittsfläche des Anschluss-Lichtwellenleiters 6' bildet.The z-component analyzer 7 according to 5 is from the connection optical fiber 6 ' , the thin y-polarizer 18 , the connection optical fiber 6 ' and the thin x-polarizer 13 built, with the x-polarizer 13 lets through only the x-component D _x and blocks the y-component of the electrical displacement flux density D _y . To the x-polarizer 13 is an optical fiber 6 '' connected, on, as in 6 shown is the ring photodiode 3 is located to receive in the angular range of 0 ° to 360 ° of the angle that the position vector with the x-axis on the circular optical waveguide cross-sectional area of the connecting optical waveguide 6 ' forms.

Die Wirkungen polarisationsabhängiger Effekte, wie sie bei den optischen Übertragungsstrecken mit paralleler Anregung auftreten, sind hier somit unterdrückt.The Effects of polarization-dependent Effects, as with the optical transmission lines with parallel Excitation occur, are thus suppressed.

Bei einer Favorisierung der z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z wird die Übertragung von Lichtsignalen auf eine Übertragung der z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z und deren Auswertung mittels des empfängerseitigen z-Komponenten-Analysators 7 reduziert.When the z component of the electrical displacement flux density D _z is favored, the transmission of light signals to a transmission of the z component of the electrical displacement flux density D _z and its evaluation by means of the receiver-side z-component analyzer 7 reduced.

In 7, insbesondere in 7a ist in einer weiteren schematischen Darstellung ein reflexionsfreier z-Komponenten-Analysator 70 gezeigt, der einen y-Polarisator 18, einen Anschluss-Lichtwellenleiter 71, eine Ring-Photodiode 3 und abschlussseitig einen optischen Isolator 9 oder die ideal elektrisch leitende Schicht 9 enthält, wobei sich vor dem y-Polarisator 18 ein Lichtwellenleiter 72, der eine innere Brechzahl n₁ und einen Kerndurchmesser 2r_L aufweist, befindet. Der y-Polarisator 18 weist die Brechzahlen n_x, n_y, n_z in den zugehörigen x,y,z-Koordinaten auf.In 7 , especially in 7a is a further schematic representation of a reflection-free z-component analyzer 70 shown a y polarizer 18 , a connection optical fiber 71 , a ring photodiode 3 and on the terminus an optical isolator 9 or the ideal electrically conductive layer 9 contains, being in front of the y-polarizer 18 an optical fiber 72 which has an internal refractive index n ₁ and a core diameter 2r _L is located. The y-polarizer 18 has the refractive indices n _x , n _y , n _z in the associated x, y, z coordinates.

Der Anschluss-Lichtwellenleiter 71 hat die Brechzahl n₃ und ebenfalls einen Kerndurchmesser 2r_L. Der Empfänger 3 enthält einen Kern mit der Brechzahl n₄ sowie einen Kerndurchmesser 2r_L. Das Sendesignal λ₀ wird im Lichtwellenleiter 72 geführt und das Empfangssignal λ_z wird von der Ring-Photodiode 3 aufgenommen.The connection optical fiber 71 has the refractive index n ₃ and also a core diameter 2r _L. The recipient 3 contains a core with refractive index n ₄ and a core diameter 2r _L. The transmission signal λ ₀ is in the optical waveguide 72 guided and the received signal λ _z is from the ring photodiode 3 added.

In der zugehörigen 7b ist ein vorgegebenes x,y,z-Koordinatensystem, in der 7c ist eine Ausbreitungsrichtung des Wellenvektors k →₁ zur z-Koordinate, in der 7d ist eine Ausbreitungsrichtung des Wellenvektors k →₃ zur z-Koordinate und in der 7e ist eine Ausbreitungsrichtung des Wellenvektors k →₄ zur z-Koordinate gezeigt.In the associated 7b is a given x, y, z coordinate system in which 7c is a direction of propagation of the wave vector k → ₁ to the z coordinate in which 7d is a propagation direction of the wave vector k → ₃ to the z coordinate and in the 7e a propagation direction of the wave vector k → ₄ to the z-coordinate is shown.

Der z-Komponenten-Analysator 70 hat die Aufgabe, die Elimination der z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z aus dem Gesamtfeld D_x, D_y, D_z herbeizuführen und die x- und y-Komponente der elektrischen Feldstärke E_x, E_y am Ausgang des isotropen oder anisotropen fünften Lichtwellenleiters 72 derart zu unterdrücken, dass die Übertragung nur mit der z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z realisiert wird und so polarisationsabhängige Effekte, die zu Bitfehlern im Empfänger 3 führen, vermieden werden.The z-component analyzer 70 has the task of eliminating the z component of the electrical displacement flux density D _z from the total field D _x , D _y , D _z bring about and the x and y component of the electric field strength E _x , E _y at the output of the isotropic or anisotropic fifth optical fiber 72 to suppress such that the transmission is realized only with the z-component of the electrical displacement flux density D _z and thus polarization-dependent effects, the bit errors in the receiver 3 lead, be avoided.

In 8 ist in einer schematischen Darstellung eine Beschaltung eines anisotropen Mediums 81 zwischen zwei isotropen Medien 80, 82 gezeigt. Dabei besteht eine Zusammenführung eines ersten isotropen Mediums 80, eines anisotropen Mediums 81 und eines zweiten isotropen Mediums 82. Zwischen den Medien 80, 81 und 81, 82 sind die Grenzschichten 83 bzw. 84 vorhanden.In 8th is a schematic representation of a wiring of an anisotropic medium 81 between two isotropic media 80 . 82 shown. There is a combination of a first isotropic medium 80 , an anisotropic medium 81 and a second isotropic medium 82 , Between the media 80 . 81 and 81 . 82 are the boundary layers 83 respectively. 84 available.

Durch die erfindungsgemäße Zusammenschaltung der dielektrischen Grenzschichten 83, 84 werden die x-,y-Komponenten D_x, D_y unterdrückt. Dabei erfolgt eine Ausnutzung der Eigenschaften isotroper bzw. anisotroper dielektrischer Grenzschichten 83, 84, wie in 8 gezeigt ist, derart, dass die Richtung des Wellenvektors der x-Komponente der elektrischen Feldstärke so beeinflusst wird, dass sie orthogonal zur z-Richtung ist. Ebenso wird die Richtung des Wellenvektors der y'-Komponente, die sich aus y- und z-Komponente zusammensetzt, so beeinflusst, dass die y-Komponente verschwindet und nur noch die z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z übrig bleibt.By the interconnection of the dielectric boundary layers according to the invention 83 . 84 the x, y components D _x , D _{y are} suppressed. In this case, an exploitation of the properties of isotropic or anisotropic dielectric boundary layers takes place 83 . 84 , as in 8th is shown, such that the direction of the wave vector of the x-component of the electric field strength is influenced so that it is orthogonal to the z-direction. Likewise, the direction of the wave vector of the y 'component, which is composed of y and z component, is influenced so that the y component disappears and only the z component of the electrical displacement flux density D _z remains.

Die wesentlichen und zusätzlichen Vorteile des z-Komponenten-Analysator 70 bestehen darin, dass

• – endliche Brechzahlen bzw. Hauptbrechzahlen durch die nachfolgend aufgezeigten Dimensionierungsbedingungen eingestellt werden können und
• – Freiheitsgrade in den Dimensionierungsbedingungen vorhanden sind, die z. B. dazu genutzt werden können, um die Brechzahl n₄ des innerhalb der Ring-Photodiode 3 liegenden Kernmediums des Fortsatzes 33 so zu wählen, dass keine Reflexionen an der Eingangsseite der Ring-Photodiode 3 auftreten und
• – die Anordnung des z-Komponenten-Analysators 70 durch die Einstellung des genauen Winkels φ des schrägen Klappspalts an der Einkoppelstelle 5 vor der Eingangsseite des z-Komponenten-Analysators 70 abgleichbar ist.

The key and additional benefits of the z-component analyzer 70 consist in that

• - Finite refractive indices or main refractive indices can be adjusted by the dimensioning conditions shown below and
• - There are degrees of freedom in the dimensioning conditions, the z. B. can be used to the refractive index n _{4 of} the inside of the ring photodiode 3 lying nuclear medium of the extension 33 so choose that no reflections on the input side of the ring photodiode 3 occur and
• - The arrangement of the z-component analyzer 70 by adjusting the exact angle φ of the oblique folding gap at the coupling point 5 in front of the input side of the z-component analyzer 70 is adjustable.

Eine Schaltungsanordnung eines zweiten z-Komponenten-Analysators 70 zur Auswertung der z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z weist im Wesentlichen die folgende Funktionsweise auf:
Das Sendesignal 75 wird, wie in 7 gezeigt ist, als Lichtsignal in Form einer elektromagnetischen Transversalwelle mit einer elektrischen und magnetischen Feldstärke sowie der magnetischen Flussdichte und der elektrischen Verschiebungsflussdichte übertragen.A circuit arrangement of a second z-component analyzer 70 For the evaluation of the z component of the electrical displacement flux density D _z has essentially the following operation:
The transmission signal 75 will, as in 7 is transmitted as a light signal in the form of a transverse electromagnetic wave with an electric and magnetic field strength and the magnetic flux density and the electrical displacement flux density.

Das Sendesignal 75, das Empfangssignal 76 sowie das übertragene Signal werden als ebene Welle im x,y,z-Koordinatensystem 8 vorgegeben.The transmission signal 75 , the received signal 76 and the transmitted signal become a plane wave in the x, y, z coordinate system 8th specified.

Das Sendesignal 75 mit der Betriebswellenlänge λ₀ wird über einen isotropen oder anisotropen fünften Lichtwellenleiter 72 an den Eingang des zweiten z-Komponenten-Analysators 70, wie in 7a gezeigt ist, gelegt und breitet sich dort im fünften Lichtwellenleiter 72 mit dem Mantel 73 und dem Kern 74, wie in 7c gezeigt ist, mit den Eigenschaften – Brechzahl n₁ und Kernradius r_L – unter dem Winkel φ₁ zur z-Koordinate mit dem Wellenvektor k →₁ in Richtung zum y-Polarisator 18 aus.The transmission signal 75 with the operating wavelength λ ₀ is via an isotropic or anisotropic fifth optical waveguide 72 to the input of the second z-component analyzer 70 , as in 7a is shown, laid and spread there in the fifth fiber optic cable 72 with the coat 73 and the core 74 , as in 7c is shown with the properties - refractive index n ₁ and core radius r _L - at the angle φ ₁ to the z-coordinate with the wave vector k → ₁ in the direction of the y-polarizer 18 out.

Der y-Polarisator 18 besteht aus einem anisotropen Medium mit den Hauptbrechzahlen n_x, n_y, n_z für die x-,y-,z-Koordinatenrichtungen. Der zugehörige Dielektrizitätstensor ε₂ besitzt eine Diagonalform.The y-polarizer 18 consists of an anisotropic medium with the main refractive indices n _x , n _y , n _z for the x, y, z coordinate directions. The associated dielectric tensor ε ₂ has a diagonal shape.

Die Brechzahlen des y-Polarisators 18 sowie der vor- und nachgelagerten isotropen Anschluss-Lichtwellenleiter 72, 71 genügen den Gleichungen nx = n1·sinφ1 ny = nz = n1 = n3,wobei sich die Winkelbedingung φ1 = φ3 einstellt und der Wellenvektor k →₃, wie in 7d gezeigt ist, die gleiche Richtung wie der Wellenvektor k →₁ in 7c besitzt. An dem ausgangsseitigen Anschluss-Lichtwellenleiter 71 des y-Polarisators 18 ist die Ring-Photodiode 3 mit innerem isotropen Medium der Brechzahl n₄ und dem Innenradius r_L zum Empfang der z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z oder elektrischen Feldstärke E_z mit der Dimensionierungsbedingung n4 = n3·sinφ3 und damit mit einem sich einstellenden Winkel der Transversalwelle mit dem Wellenvektor k →₄ von φ₄ 90°, wie in 7e gezeigt ist, angeschlossen.The refractive indices of the y-polarizer 18 as well as the upstream and downstream isotropic connection optical fiber 72 . 71 satisfy the equations n x = n 1 · sinφ 1 n y = n z = n 1 = n 3 . where the angle condition φ 1 = φ 3 and the wave vector k → ₃ , as in 7d is shown, the same direction as the wave vector k → ₁ in 7c has. At the output side connection optical fiber 71 of the y-polarizer 18 is the ring photodiode 3 with inner isotropic medium of the refractive index n ₄ and the inner radius r _L for receiving the z component of the electrical displacement flux density D _z or electric field strength E _z with the dimensioning condition n 4 = n 3 · sinφ 3 and thus with a self-adjusting angle of the transverse wave with the wave vector k → ₄ of φ ₄ 90 °, as in 7e shown is connected.

Für das Bogenmaß des Winkels φ₁ wird die Bedingung

im Lichtwellenleiter 72 zur Sicherung des Monomode-Betriebes der Einrichtung 1 festgelegt.For the radian measure of the angle φ ₁ , the condition becomes

in the optical fiber 72 to secure the single-mode operation of the device 1 established.

Wahlweise sind der optische Isolator 9' in die positive z-Richtung zur Vermeidung von einfallendem Fremdlicht auf die Ring-Photodiode 3 oder die ideal elektrisch leitende Schicht 9 reflexionsfrei angeschlossen.Optionally, the optical isolator 9 ' in the positive z-direction to avoid incident external light on the ring photodiode 3 or the ideal electrically conductive layer 9 connected without reflection.

Die Wirkung polarisationsabhängiger Effekte, wie sie bei optischen Übertragungsstrecken mit paralleler Anregung auftreten, ist hier erfindungsgemäß unterdrückt, weil die dafür zuständigen x- und y-Komponenten der elektrischen Verschiebungsflussdichten D_x, D_y Null sind und weil so Reflexionen innerhalb der Ring-Photodiode 3 vermieden werden.The effect of polarization-dependent effects, as they occur in optical transmission paths with parallel excitation, is here suppressed according to the invention, because the responsible x and y components of the electrical displacement flux densities D _x , D _{y are} zero and so reflections within the ring photodiode 3 be avoided.

Zur Erzeugung einer Schaltungsanordnung zur Transformation optischer Netzwerke auf Diagonalform liegt erfindungsgemäß ein optisches Netzwerk, z. B. als y-Polarisator 18 ausgebildet, mit einem anisotropen dielektrischen Medium 82 vor, das durch einen symmetrischen oder hermiteschen Dielektrizitätstensor ε₂ gemäß

definiert ist. Der Tensor ε₂ beschreibt den Zusammenhang zwischen der elektrischen Verschiebungsflussdichte D →₂ und der elektrischen Feldstärke E →₂ für ein vorausgesetztes homogenes Medium gemäß der Gleichung D →2 = ε2E →2 als lineare Abbildung.To produce a circuit arrangement for the transformation of optical networks to diagonal form is according to the invention an optical network, for. B. as a y-polarizer 18 formed with an anisotropic dielectric medium 82 before, by a symmetrical or hermitian dielectric tensor ε ₂ according to

is defined. The tensor ε ₂ describes the relationship between the electrical displacement flux density D → ₂ and the electric field strength E → ₂ for a presumed homogeneous medium according to the equation D → 2 = ε 2 E → 2 as a linear illustration.

Das anisotrope Medium 81 wird mit den beiden vor- und nachgelagerten isotropen Medien 80, 82 mit den Dielektrizitätskonstanten ε₁ und ε₃, wie in 8 gezeigt ist, beschaltet.The anisotropic medium 81 comes with the two upstream and downstream isotropic media 80 . 82 with the dielectric constants ε ₁ and ε ₃ , as in 8th shown is wired.

Die entstehenden Grenzschichten 83, 84 sind durch die Transfermatrizen T_ai und T_ia (anisotrop-isotrop) und die Übertragung vom Eingang zum Ausgang des anisotropen Mediums 81 durch die erweiterte Jones-Matrix J gemäß den Gleichungen E →2in = TaiE →in E →2out = JE →2in E →out = TiaE →2out definiert.The resulting boundary layers 83 . 84 are by the transfer matrices T _ai and T _ia (anisotropic-isotropic) and the transfer from the entrance to the exit of the anisotropic medium 81 by the extended Jones matrix J according to the equations E → 2in = T ai E → in E → 2out = JE → 2in E → out = T ia E → 2out Are defined.

In 9 ist eine zugehörige Darstellung einer unitären Transformation mit optischen Kopplern gezeigt.In 9 an associated representation of a unitary transformation with optical couplers is shown.

Zur Diagonalisierung des Dielektrizitätstensors ε₂ werden die unitäre Transformationsmatrix A und eine zugehörige unitäre transponierte konjugiert komplexe Transformationsmatrix A'* aus einem zugeordneten Eigenwertproblem bestimmt, wobei so ein nichtdiagonales Übertragungsproblem mit der Gleichung E →out = TiaJTaiE →in in ein diagonalisiertes Problem (Index d) mit den Gleichungen E →in = AE →din E →2in = AE →d2in E →2out = AE →d2out E →out = AE →dout gemäß den Gleichungen

übergeht.For the diagonalization of the dielectric tensor ε ₂ , the unitary transformation matrix A and an associated unitary transposed conjugate complex transformation matrix A '* are determined from an associated eigenvalue problem, such a non-diagonal transmission problem with the equation E → out = T ia JT ai E → in into a diagonalized problem (index d) with the equations E → in = AE → d in E → 2in = AE → d 2in E → 2out = AE → d 2out E → out = AE → d out according to the equations

passes.

Wegen der Gleichung E →dout = A'*TiaJTaiAE →din braucht ein nichtdiagonalisiertes Netzwerk nur mit Schaltungsanordnungen, die die Transformationsmatrizen A und A'* realisieren, vor und nach dem optischen Netzwerk beschaltet zu werden.Because of the equation E → d out = A '* T ia JT ai AE → d in A non-diagonalized network only needs to be connected before and after the optical network with circuit arrangements which realize the transformation matrices A and A '*.

Eine Schaltungsanordnung zur Realisierung der Matrix A besteht vorzugsweise aus polarisationserhaltenden optischen Kopplern, deren Signalflussdiagramm in 9 gezeigt ist, die die Transformation bis auf einen konstanten Faktor realisiert.A circuit arrangement for realizing the matrix A preferably consists of polarization-maintaining optical couplers whose signal flow diagram in FIG 9 is shown, which realizes the transformation to a constant factor.

Die Schaltungsanordnung zur Realisierung der Matrix A'* ergibt sich aus der Schaltungsanordnung der Matrix A durch Transponierung und Übergang zum anderen Vorzeichen in den Imaginärteilen a i / ij, wobei für die Transformationsmatrix A:

gilt.The circuit arrangement for realizing the matrix A '* results from the circuit arrangement of the matrix A by transposition and transition to the other sign in the imaginary parts ai / ij, where for the transformation matrix A:

applies.

In 10a ist ein y-Polarisator 18 zur Trennung der Feldstärke E_x', E_y' auf der Eingangsseite einschließlich eines x,y,z-Koordinatensystems mit Komponententeilung in 10b gezeigt. Am Eingang des Gesamtnetzwerkes ist, wie in 10a gemeinsam mit dem x,y,z-Koordinatensystem in 10b gezeigt ist, der y-Polarisator 18 vorgesehen, der die E_x'-Komponente des Eingangssignals für das optische Netzwerk beseitigt, um einen konstanten Winkel φ der schrägen Anregung für die Einkoppelstelle 5 zu erhalten.In 10a is a y-polarizer 18 for separating the field strength E _{x '} , E _y' on the input side including an x, y, z coordinate system with component division in 10b shown. At the entrance of the Ge velvet network is as in 10a together with the x, y, z coordinate system in 10b shown is the y-polarizer 18 provided that eliminates the E _{x '} component of the input signal for the optical network, by a constant angle φ of the oblique excitation for the coupling-in point 5 to obtain.

In 11a ist ein Polarisationsstrahlteiler 85 zur Trennung der Feldstärke E_x'', E_y'' auf der Ausgangsseite einschließlich eines x,y,z-Koordinatensystems mit Komponententeilung in 11b gezeigt. Die Trennung der Feldstärkekomponenten als Eingangsgrößen für die Schaltungsanordnungen zur Realisierung der Transformation auf der Ein- und Ausgangsseite des Polarisationsstrahlteilers 85 wird, wie in 11a und gemeinsam mit dem Koordinatensystem in 11b gezeigt ist, mit entsprechenden Zusammenschaltungen von Kopplerzweigen bzw. dem Polarisationsstrahlteiler 85 durchgeführt.In 11a is a polarization beam splitter 85 for separating the field strength E _{x ''} , E _{y ''} on the output side including an x, y, z coordinate system with component division in 11b shown. The separation of the field strength components as input variables for the circuit arrangements for realizing the transformation on the input and output side of the polarization beam splitter 85 will, as in 11a and together with the coordinate system in 11b is shown, with corresponding interconnections of coupler branches or the polarization beam splitter 85 carried out.

In 12 ist eine schematische Darstellung des Zusammenfügens der Feldstärkenkomponenten E_xin, E_yin, E_zin auf der Eingangsseite und in 13 ist eine schematische Darstellung des Zusammenfügens der Feldstärkenkomponenten E d / xout, E d / yout, E d / zout auf der Ausgangsseite gezeigt.In 12 is a schematic representation of the joining of the field strength _components E _xin , E _yin , E _zin on the input side and in 13 is a schematic representation of the assembly of the field strength components E d / x out, E d / yout, E d / z out shown on the output side.

Das polarisationsrichtige Zusammenfügen der Feldstärkekomponenten nach den Transformationsschaltungen zur Realisierung der Transformationsmatrizen A und A'* wird durch Zusammenschaltung von Rotatoren und entsprechenden Kopplerzweigen, wie schematisch mittels der Matrix in 12 für die Eingangsseite und der 13 für die Ausgangsseite gezeigt ist, dargestellt.The polarization-correct joining of the field strength components after the transformation circuits for the realization of the transformation matrices A and A '* is achieved by interconnecting rotators and corresponding coupler branches, as schematically by means of the matrix in FIG 12 for the input side and the 13 is shown for the output side.

Damit lässt sich die störende Polarisationsmodenkopplung beseitigen.In order to let yourself the disturbing Eliminate polarization mode coupling.

11

EinrichtungFacility

22

Laserdiodelaser diode

33

Empfängerreceiver

44

erster isotroper Lichtwellenleiterfirst isotropic optical fiber

55

Einkoppelstellecoupling point

66

Lichtwellenleiteroptical fiber

6'6 '

Lichtwellenleiteroptical fiber

6''6 ''

Anschluss-LichtwellenleiterConnection optical waveguide

77

erster z-Komponenten-Analysatorfirst z-component analyzer

88th

x,y,z-Koordinatensystemx, y, z coordinate system

99

ideal elektrisch leitende Schichtideal electrically conductive layer

9'9 '

optischer Isolatoroptical insulator

1313

x-Polarisatorx-polarizer

1414

Eingang der Einrichtungentrance the device

1515

Ausgang der Einrichtungoutput the device

1616

Grenzflächeinterface

1717

ImmersionsölImmersion oil

1818

y-Polarisatory polarizer

1919

Längsachselongitudinal axis

2020

Eingangsteilintroductory

2121

Schweißverbindungwelded joint

2222

Ausgangsteiloutput portion

3131

Empfängerkernreceiver core

3232

Empfängermantelreceiver coat

4141

erster Lichtwellenleiter-Kernfirst Optical waveguide core

4242

erster Lichtwellenleiter-Mantelfirst Light waveguide cladding

5151

Austrittsflächeexit area

5252

Eintrittsflächeentry surface

5353

Schnittlinieintersection

5454

Mantelbereichcladding region

5555

Stirnflächeface

5656

Kantenlinieedge line

6161

zweiter Lichtwellenleiter-Kernsecond Optical waveguide core

6262

zweiter Lichtwellenleiter-Mantelsecond Light waveguide cladding

6363

ÜbertragungsstreckenteilLink part

7070

zweiter z-Komponenten-Analysatorsecond z-component analyzer

7171

Anschluss-LichtwellenleiterConnection optical waveguide

7272

fünfter Lichtwellenleiterfifth optical fiber

8080

erstes isotropes Mediumfirst isotropic medium

8181

anisotropes Mediumanisotropic medium

8282

zweites isotropes Mediumsecond isotropic medium

8383

erste Grenzschichtfirst interface

8484

zweite Grenzschichtsecond interface

φφ

Winkelangle

x, y, zx, Y Z

Koordinatencoordinates

εε

Dielektrizitätskonstantepermittivity

nn

Brechzahlrefractive index

μ₀ μ ₀

Permeabilitätpermeability

κκ

Leitfähigkeitconductivity

D →D →

elektrische Verschiebungsflussdichteelectrical Shift flux density

D →₂ D → ₂

elektrische Verschiebungsflussdichteelectrical Shift flux density

E →₂ E → ₂

elektrische Feldstärkeelectrical field strength

Claims (16)

Einrichtung (1) zur Übertragung von Lichtsignalen in Lichtwellenleitern (4, 6, 6', 6''), enthaltend ein Eingangsteil (20) mit einer Laserdiode (2) als Sender von Transversalwellen, welcher Laserdiode (2) nachfolgend ein erster isotroper Lichtwellenleiter (4) und über eine Einkoppelstelle (5) ein weiterer anisotroper oder isotroper Lichtwellenleiter (6, 6') angeschlossen sind, ein Üertragungsstreckenteil (63) mit mindestens einem optischen Verstärker und ein Ausgangsteil (22) mit einem Analysator (7) und mit einem zugehörigen Empfänger (3), welche Transversalwellen eine elektrische und magnetische Feldstärke sowie eine magnetische Flussdichte, eine Leitungsstromdichte und eine elektrische Verschiebungsflussdichte D → mit den Komponenten D_x, D_y, D_z entsprechend einem vorgegebenen x,y,z-Koordinatensystem (8) aufweisen und in Form von ebenen Wellen von der Laserdiode (2) zum Empfänger (3) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsstreckenteil (63) mit mindestens einem Faser-Bragg-Gitter versehen ist und dass sendeseitig dem angeschlossenen Lichtwellenleiter (6, 6') als Längsachse (19) die z-Achse des x,y,z-Koordinatensystems (8) und die Richtung der z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z zugeordnet sind, dass die Einkoppelstelle (5) ein im Leiterquerschnitt des ersten isotropen Lichtwellenleiters (4) und des angeschlossenen anisotropen oder isotropen Lichtwellenleiters (6, 6') aufgeklappter, mit einem optischen Material gefüllter schräger Spalt (5) ist, welcher Spalt (5) aus einer planen Austrittsfläche (51) des ersten Lichtwellenleiters (4) und aus einer planen Eintrittsfläche (52) des angeschlossenen Lichtwellenleiters (6, 6'), die sich zumindest mantelseitig berühren und einen Winkel φ bilden, besteht, und dass empfangsseitig der Empfänger (3) eine einen isotropen Lichtwellenleiterkern ummantelnde, die Längsachse (19) aufweisende Ring-Photodiode (3) zum Empfang im Winkelbereich von 0° bis 360° des Winkels, den der Ortsvektor mit der x-Achse auf der kreisförmigen Lichtwellenleiter-Querschnittsfläche eines isotropen Anschluss-Lichtwellenleiters (6'') bildet, darstellt, und der Analysator (7) zur Trennung der der Längsachse (19) der Ring-Photodiode (3) parallel gerichteten, übertragenen z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z von den Komponenten D_x, D_y der Transversalwelle vorgesehen ist und einen z-Komponenten-Analysator darstellt, der als ein optisches Netzwerk aus zumindest dem angeschlossenen anisotropen oder isotropen Lichtwellenleiter (6, 6'), einem dünnen y-Polarisator (18), dem isotropen Anschluss-Lichtwellenleiter (6'') und einem dünnen x-Polarisator (13) aufgebaut ist, welcher x-Polarisator (13) nur die x-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_x durchlässt und die y-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_y sperrt, welchem x-Polarisator (13) der isotrope Anschluss-Lichtwellenleiter (6'') vorgeschaltet ist.Facility ( 1 ) for the transmission of light signals in optical waveguides ( 4 . 6 . 6 ' . 6 '' ), containing an input part ( 20 ) with a laser diode ( 2 ) as a transmitter of transverse waves, which laser diode ( 2 ) below a first isotropic optical waveguide ( 4 ) and via a coupling point ( 5 ) another anisotropic or isotropic optical waveguide ( 6 . 6 ' ), a transmission section ( 63 ) with at least one optical amplifier and an output part ( 22 ) with an analyzer ( 7 ) and with an associated receiver ( 3 ), which transverse waves have an electrical and magnetic field strength and a magnetic flux density, a line current density and an electrical displacement flux density D → with the components D _x , D _y , D _z corresponding to a given x, y, z coordinate system ( 8th ) and in the form of plane waves from the laser diode ( 2 ) to the recipient ( 3 ), characterized in that the transmission path part ( 63 ) is provided with at least one fiber Bragg grating and that the transmitting end of the connected optical fiber ( 6 . 6 ' ) as a longitudinal axis ( 19 ) the z-axis of the x, y, z coordinate system ( 8th ) and the direction of the z component of the electrical displacement flux density D _{z are} assigned to the coupling point ( 5 ) in the conductor cross section of the first isotropic optical waveguide ( 4 ) and the connected anisotropic or isotropic optical waveguide ( 6 . 6 ' ) unfolded, filled with an optical material oblique gap ( 5 ) is which gap ( 5 ) from a planned exit surface ( 51 ) of the first optical waveguide ( 4 ) and from a plane entrance surface ( 52 ) of the connected optical waveguide ( 6 . 6 ' ), which touch each other at least on the shell side and form an angle φ, exists, and that on the receiving side the receiver ( 3 ) an isotropic optical fiber core sheathing, the longitudinal axis ( 19 ) having ring photodiode ( 3 ) for receiving in the angular range of 0 ° to 360 ° of the angle which the position vector with the x-axis on the circular optical waveguide cross-sectional area of an isotropic connecting optical waveguide ( 6 '' ), and the analyzer ( 7 ) for separating the longitudinal axis ( 19 ) the ring photodiode ( 3 ) in parallel, transmitted z component of the electrical displacement flux density D _{z is provided} by the components D _x , D _{y of} the transverse wave and represents a z-component analyzer, which as an optical network of at least the connected anisotropic or isotropic optical waveguide ( 6 . 6 ' ), a thin y-polarizer ( 18 ), the isotropic connection optical fiber ( 6 '' ) and a thin x-polarizer ( 13 ), which x-polarizer ( 13 ) transmits only the x component of the electrical displacement flux density D _x and the y component of the electrical displacement flux density D _y blocks which x polarizer ( 13 ) the isotropic connection optical waveguide ( 6 '' ) is connected upstream. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ring-Photodiode (3) einen Empfängermantel (32) aufweist, der einen Fortsatz (33) des weitergeführten Kerns des Lichtwellenleiters (6', 6') mit der Dielektrizitätskonstanten ε₁ umgibt, bei welcher Einrichtung (1) ein optischer Isolator (9') zur Vermeidung von einfallendem Fremdlicht auf die Ring-Photodiode (3) oder eine ideal elektrisch leitende Schicht (9) quer zum Kern des Lichtwellenleiters (6', 6'', 71) reflexionsfrei angeschlossen sind.Device according to claim 1, characterized in that the ring photodiode ( 3 ) a receiver coat ( 32 ) having an extension ( 33 ) of the continued core of the optical waveguide ( 6 ' . 6 ' ) with the dielectric constant ε ₁ , in which device ( 1 ) an optical isolator ( 9 ' ) to avoid incident external light on the ring photodiode ( 3 ) or an ideally electrically conductive layer ( 9 ) across the core of the optical waveguide ( 6 ' . 6 '' . 71 ) are connected without reflection. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der y-Polarisator (18) aus einem anisotropen Medium mit zugehörigen Hauptbrechzahlen n_x, n_y, n_z für die x-, y-, z-Achsen besteht sowie einen zugehörigen Dielektrizitätstensor ε₂ mit einer Diagonalform besitzt und die Brechzahlen des y-Polarisators (18) sowie von vor- und nachgelagerten isotropen Lichtwellenleitern (72, 71) den Bedingungen nx = n1·sinφ1 ny = nz = n1 = n3,genügen und sich die Winkelbedingung φ1 = φ3 einstellt und ein Wellenvektor k →₃ die gleiche Richtung wie ein Wellenvektor k →₁ besitzt.Device according to claim 1, characterized that the y-polarizer ( 18 ) consists of an anisotropic medium with associated main refractive indices n _x , n _y , n _z for the x, y, z axes and has an associated dielectric tensor ε ₂ with a diagonal shape and the refractive indices of the y polarizer ( 18 ) and upstream and downstream isotropic optical fibers ( 72 . 71 ) the conditions n x = n 1 · sinφ 1 n y = n z = n 1 = n 3 . and satisfy the angle condition φ 1 = φ 3 and a wave vector k → _{3 has} the same direction as a wave vector k → ₁ . Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ausgangsseitigen Lichtwellenleiter (71) des y-Polarisators (18) die Ring-Photodiode (3) mit einem inneren isotropen Medium n₄ und einem Innenradius r_L zum Empfang der z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z oder einer elektrischen Feldstärke E_z mit der Dimensionierungsbedingung n4 = n3·sinφ3 und damit einen sich einstellenden Winkel der Welle mit einem Wellenvektor k →₄ von φ₄ = 90° angeschlossen ist, wobei für das Bogenmaß des Winkels φ₁ die Bedingung

zur Sicherung eines Monomode-Betriebes von der Laserdiode (2) aus bis zur Ring-Photodiode (3) festgelegt ist.Device according to claim 3, characterized in that on the output-side optical waveguide ( 71 ) of the y-polarizer ( 18 ) the ring photodiode ( 3 ) with an inner isotropic medium n ₄ and an inner radius r _L for receiving the z component of the electrical displacement flux density D _z or an electric field strength E _z with the dimensioning condition n 4 = n 3 · sinφ 3 and thus an adjusting angle of the shaft is connected to a wave vector k → ₄ of φ ₄ = 90 °, wherein for the radian measure of the angle φ ₁ the condition

for securing a single-mode operation of the laser diode ( 2 ) out to the ring photodiode ( 3 ). Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Netzwerk für eine Transformation auf eine Diagonalform ein anisotropes dielektrisches Medium (81) enthält, das einen symmetrischen oder hermiteschen Dielektrizitätstensor ε₂ gemäß der Gleichung

aufweist, welcher Dielektrizitätstensor ε₂ den Zusammenhang zwischen der elektrischen Verschiebungsflussdichte D →₂ und der elektrischen Feldstärke E →₂ als lineare Abbildung für ein homogenes Medium gemäß der Gleichung D →₂ = ε₂E →₂ festlegt.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the optical network for a transformation to a diagonal form an anisotropic dielectric medium ( 81 ) containing a symmetric or Hermitian dielectric tensor ε ₂ according to the equation

has, which dielectric tensor ε _{2 determines} the relationship between the electrical displacement flux density D → ₂ and the electric field strength E → ₂ as a linear mapping for a homogeneous medium according to the equation D → ₂ = ε ₂ E → ₂ . Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das anisotrope Medium (81) des optischen Netzwerkes mit vor- und nachgelagerten isotropen Medien (80, 82) mit den jeweiligen Dielektrizitätskonstanten ε₁ und ε₃ beschaltet ist.Device according to claim 5, characterized in that the anisotropic medium ( 81 ) of the optical network with upstream and downstream isotropic media ( 80 . 82 ) is connected to the respective dielectric constants ε ₁ and ε ₃ . Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Grenzschichten (83, 84) zwischen dem isotropen, anisotropen, isotropen Medium (80, 81, 82) in der genannten Reihenfolge durch Transfermatrizen T_ai vom anisotropen zum isotropen Medium und T_ia vom isotropen zum anisotropen Medium und die Übertragung vom Eingang zum Ausgang des anisotropen Mediums (81) durch die erweiterte Jones-Matrix J gemäß den Gleichungen E →2in = TaiE →in E →2out = JE →2in E →out = TiaE →2out vorgegeben sind.Device according to claim 6, characterized in that boundary layers ( 83 . 84 ) between the isotropic, anisotropic, isotropic medium ( 80 . 81 . 82 ) in said order by transfer matrices T _ai from the anisotropic to the isotropic medium and T _ia from the isotropic to the anisotropic medium and the transfer from the entrance to the exit of the anisotropic medium ( 81 ) by the extended Jones matrix J according to the equations E → 2in = T ai E → in E → 2out = JE → 2in E → out = T ia E → 2out are predetermined. Einrichtung nach Anspruch 7 bei unmittelbarer Rückbeziehung des Anspruchs 7 auf den Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein nichtdiagonalisiertes Netzwerk wegen der Gleichung E →dout = A'*TiaJTaiAE →din nur mit Schaltungsanordnungen, die die Transformationsmatrizen A und A'* realisieren, vor und nach dem optischen Netzwerk (18) beschaltet sind.Device according to claim 7, when claim 7 is directly related to claim 1, characterized in that a non-diagonalized network owing to the equation E → d out = A '* T ia JT ai AE → d in only with circuit arrangements which realize the transformation matrices A and A '*, before and after the optical network ( 18 ) are connected. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltungsanordnung zur Realisierung der Transformationsmatrix A aus polarisationserhaltenden optischen Kopplern besteht, die eine Transformation bis auf einen konstanten Faktor realisiert, welche Schaltungsanordnung sich zur Realisierung der Transformationsmatrix A'* aus der Schaltungsanordnung der Transformationsmatrix A durch Transponierung und Übergang zum anderen Vorzeichen in den Imaginärteilen a i / ij ergibt, wobei für die Transformationsmatrix A:

gilt.Device according to claim 8, characterized in that a circuit arrangement for the realization of the transformation matrix A consists of polarization-maintaining optical couplers, which realizes a transformation to a constant factor, which circuit arrangement for realizing the transformation matrix A '* from the circuit arrangement of the transformation matrix A by transposition and transition to the other sign in the imaginary parts ai / ij, where for the transformation matrix A:

applies. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Eingang des optischen Netzwerkes der y-Polarisator (18) vorgesehen ist, der die E_x'-Komponente des Sendesignals (75) für das optische Netzwerk beseitigt, um konstante Winkel φ der schrägen Einkoppelstelle (5) zu erhalten.Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that at the input of the optical network of the y-polarizer ( 18 ) is provided, the E _{x '} component of the transmission signal ( 75 ) for the optical network to constant angles φ of the oblique coupling point ( 5 ) to obtain. Verfahren zur Übertragung von Lichtsignalen in Lichtwellenleitern (4, 6, 6', 6''), bei dem eingesetzt werden: ein Eingangsteil (20) mit einer Laserdiode (2) als Sender von Transversalwellen, der nachfolgend ein erster isotroper Lichtwellenleiter (4) und über eine Einkoppelstelle (5) ein weiterer anisotroper oder isotroper Lichtwellenleiter (6, 6') angeschlossen sind, ein Übertragungsstreckenteil (63) mit mindestens einem optischen Verstärker und ein Ausgangsteil (22) mit einem Analysator (7) und mit einem zugehörigen Empfänger (3), wobei die Transversalwellen eine elektrische und magnetische Feldstärke sowie eine magnetische Flussdichte, eine Leitungsstromdichte und eine elektrische Verschiebungsflussdichte D → mit den Komponenten D_x, D_y, D_z entsprechend einem vorgegebenen x,y,z-Koordinatensystem (8) aufweisen und in Form von ebenen Wellen von der Laserdiode (2) zum Empfänger (3) geführt werden, mittels der Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Einsatz mindestens eines Faser-Bragg-Gitters in das Übertragungsstreckenteil (63), – Festlegung der zur Längsachse (19) einer als Empfänger (3) ausgebildeten Ring-Photodiode konform verlaufenden z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z entsprechend dem x,y,z-Koordinatensystem (8), – Herausfiltern/Eliminieren der von der z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z richtungsmäßig abweichenden x-,y-Komponenten der elektrischen Verschiebungsflussdichten D_x, D_y aus dem zu übertragenden Lichtsignal, – Aufnehmen der z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z von der Ring-Photodiode (3), – Auswertung der z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z durch einen der z-Komponente der Verschiebungsflussdichte D_z zugeordneter und als z-Komponenten-Analysator ausgebildeter Analysator (7, 70).Method for transmitting light signals in optical waveguides ( 4 . 6 . 6 ' . 6 '' ), in which are used: an input part ( 20 ) with a laser diode ( 2 ) as a transmitter of transverse waves, the following is a first isotropic optical waveguide ( 4 ) and via a coupling point ( 5 ) another anisotropic or isotropic optical waveguide ( 6 . 6 ' ), a transmission link part ( 63 ) with at least one optical amplifier and an output part ( 22 ) with an analyzer ( 7 ) and with an associated receiver ( 3 ), wherein the transverse waves an electrical and magnetic field strength and a magnetic flux density, a line current density and an electrical displacement flux density D → with the components D _x , D _y , D _z corresponding to a given x, y, z coordinate system ( 8th ) and in the form of plane waves from the laser diode ( 2 ) to the recipient ( 3 ), by means of the device according to claim 1, characterized by the following steps: use of at least one fiber Bragg grating in the transmission path part ( 63 ), - definition of the longitudinal axis ( 19 ) one as the recipient ( 3 ) formed z-shaped component of the electrical displacement flux density D _z corresponding to the x, y, z coordinate system ( 8th - filtering out / eliminating the x, y components of the electrical displacement flux densities D _x , D _y that deviate from the z component of the electrical displacement flux density D _z from the light signal to be transmitted, - picking up the z component of the electrical displacement flux density D _z from the ring photodiode ( 3 ), - Evaluation of the z component of the electrical displacement flux density D _z by an analyzer assigned to the z component of the displacement flux density D _z and designed as a z-component analyzer ( 7 . 70 ). Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Erzeugung der z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z über eine geschrägte Einkoppelstelle (5) zwischen den zwei der Laserdiode (2) nachfolgenden Lichtwellenleitern (4, 6; 4, 6'), – Übertragung der x-Komponente der Feldstärke E_X unabhängig von y- und z-Komponente durch eine Diagonalisierung des Dielektrizitätstensors ε₂ eines anisotropen Lichtwellenleiters, – Eliminierung der die x- und y-Komponenten im z-Komponenten-Analysator (7, 70) am Ausgangsteil (22), – Wandlung der polarisationsabhängigen Dämpfungsanteile der y-Komponente in eine gewöhnliche Dämpfung für die z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z, die mit mindestens einem optischen Verstärker zwischen dem Eingangsteil (20) und dem Ausgangsteil (22) ausgeglichen werden, und – Wandlung der Polarisationsmodendispersion in einem Anteil der chromatischen Dispersion für die z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z.Method according to claim 11, characterized by the following steps: generation of the z component of the electrical displacement flux density D _z via a slanted coupling-in point ( 5 ) between the two of the laser diode ( 2 ) subsequent optical waveguides ( 4 . 6 ; 4 . 6 ' ), - transmission of the x component of the field strength E _X independently of the y and z components by diagonalizing the dielectric tensor ε _{2 of} an anisotropic optical waveguide, - eliminating the x and y components in the z component analyzer ( 7 . 70 ) at the output part ( 22 ), - conversion of the polarization-dependent attenuation components of the y-component into an ordinary attenuation for the z-component of the electrical displacement flux density D _z , which is connected to at least one optical amplifier between the input part ( 20 ) and the output part ( 22 ), and - conversion of the polarization mode dispersion into a proportion of the chromatic dispersion for the z component of the electrical displacement flux density D _z . Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem z-Komponenten-Analysator (7, 70) auf der Empfangsseite die z-Komponente der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_z von den empfangenen x- und y-Komponenten der elektrischen Verschiebungsflussdichte D_x, D_y getrennt wird, indem die x-Komponente und y-Komponente der elektrischen Feldstärke E kurzgeschlossen werden.Method according to claim 12, characterized in that in the z-component analyzer ( 7 . 70 ) on the receiving side the z component of the electrical displacement flux density D _{z is separated} from the received x and y components of the electrical displacement flux density D _x , D _y by shorting the x component and y component of the electric field strength E. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sendesignal (75) mit einer Betriebswellenlänge λ₀ seitens der Laserdiode (2) über einen isotropen oder ani sotropen Lichtwellenleiter (72) an den Eingang des z-Komponenten-Analysators (7, 70) gelegt wird und sich dort im Lichtwellenleiter (72) mit den Eigenschaften-Brechzahl n₁ und Kernradius r_L – unter dem Winkel φ₁ zur z-Achse mit dem Wellenvektor k →₁ in Richtung zum y-Polarisator (18) ausbreitet.Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that a transmission signal ( 75 ) with an operating wavelength λ ₀ on the part of the laser diode ( 2 ) via an isotropic or anisotropic optical waveguide ( 72 ) to the input of the z-component analyzer ( 7 . 70 ) and there in the optical waveguide ( 72 ) with the properties refractive index n ₁ and core radius r _L - at the angle φ ₁ to the z-axis with the wave vector k → ₁ in the direction of the y-polarizer ( 18 ) spreads. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Diagonalisierung eines einem optischen Netzwerk zugeordneten Dielektrizitätstensors ε₂ eine unitäre Transformationsmatrix A und eine zugehörige transponierte unitäre konjugiert komplexe Transformationsmatrix A'* aus einem zugeordneten Eigenwertproblem bestimmt werden, wobei ein nichtdiagonales Übertragungsproblem gemäß der Gleichung E →out = TiaJTaiE →in in ein diagonalisiertes Problem mit den Gleichungen E →in = AE →din E →2in = AE →d2in E →2out = AE →d2out E →out = AE →dout gemäß der Gleichung

übergeleitet wird.Method according to one of claims 11 to 14, characterized in that for the diagonalization of a dielectric network associated with a dielectric tensor ε ₂ a unitary transformation matrix A and a corresponding transposed unitary conjugate complex transformation matrix A '* are determined from an associated eigenvalue problem, wherein a non-diagonal transmission problem according to the equation E → out = T ia JT ai E → in into a diagonalized problem with the equations E → in = AE → d in E → 2in = AE → d 2in E → 2out = AE → d 2out E → out = AE → d out according to the equation

is transferred. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennung der Feldstärkekomponenten als Eingangsgrößen für die Schaltungsanordnungen zur Realisierung der Transformation auf der Ein- und Ausgangsseite des optischen Netzwerkes (18) mit entsprechenden Zusammenschaltungen von Kopplerzweigen oder einem Polarisationsstrahlteiler (85) erfolgt und ein polarisationsrichtiges Zusammenfügen der Feldstärkekomponenten nach den Transformationsschaltungen zur Realisierung der Transformationsmatrizen A und A'* durch Zusammenschaltung von Rotatoren und entsprechenden Kopplerzweigen durchgeführt wird.A method according to claim 15, characterized in that a separation of the field strength components as input variables for the circuit arrangements for implementing the transformation on the input and output side of the optical network ( 18 ) with corresponding interconnections of coupler branches or a polarization beam splitter ( 85 ) and a polarization correct joining of the field strength components after the transformation circuits for the realization of the transformation matrices A and A '* by interconnection of rotators and corresponding coupler branches is performed.