DE19621604A1 - Optische Einrichtung mit Schaltfunktion - Google Patents

Optische Einrichtung mit Schaltfunktion

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DE19621604A1
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switching function
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DE19621604A
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Hideaki Arai
Hisato Uetsuka
Kenji Akiba
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Hitachi Cable Ltd
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Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft eine optische Einrichtung, die eine Schaltfunktion besitzt, und insbesondere eine opti­ sche Einrichtung, die als Addier-/Ausblend-Filter oder als Addier-/Ausblend-Schalter benutzt werden kann.
Eine optische Einrichtung mit einer Schaltfunktion wie zum Beispiel ein Addier-/Ausblend-Filter oder ein Addier-/Ausblend-Schalter ist als optische Einrichtung zum individuellen Zugriff auf Lichtsignal-Kanäle zum Ad­ dieren oder Ausblenden von Lichtsignalen in Kommunikati­ onssystemen auf der Basis optischer Wellenlängentrennung multiplexer Art bekannt.
Ein herkömmlicher Addier-/Ausblend-Filter umfaßt erste bis dritte Feld-angeordnete Wellenlängen-Diffraktions­ gitterartige optische Multiplexer/Demultiplexer zum Mul­ tiplexen und Demultiplexen einer Vielzahl von Lichtsig­ nalen an einem Eingabeende eines ersten Multiplexers/De­ multiplexers, einen Ausgabeanschluß zum Ausgeben der Lichtsignale aus einem Ausgabeende eines zweiten Multi­ plexers/Demultiplexers, einen Ausblendanschluß zum Aus­ blenden wenigstens eines ausgewählten Lichtsignals aus einem Ausgabeende des dritten Multiplexers/Demultiple­ xers, eine Vielzahl von Addier-Anschlüssen zum Addieren von Lichtsignalen vorbestimmter verschiedener Wellenlän­ gen, unabhängig voneinander an jedem Addier-Anschluß, und einen thermo-optischen (T.O.) Schalter, der zwischen dem Ausgabeende des ersten Multiplexers/Demultiplexers und den Eingabeenden des zweiten und dritten Multiple­ xers/Demultiplexers angeordnet ist.
Im Betrieb wird der T.O.-Schalter nicht nur zum Um­ schalten der Lichtsignale aus dem ersten Multiplexer/De­ multiplexer betrieben, die von dem Eingabeende des zwei­ ten Multiplexers/Demultiplexers und dem dritten Multi­ plexer/Demultiplexer übertragen werden, sondern auch für Lichtsignale von den Addieranschlüssen, die an die Ein­ gabeenden des zweiten Multiplexers/Demultiplexers über­ tragen und reflektiert werden.
Solche Addier-/Ausblend-Filter und T.O.-Schalter sind in Literatur und Veröffentlichungen bekannt, beispiels­ weise aus "16ch Optical Add/Drop Multiplexer using Silica-based Arrayed-Waveguide Grating", ′Proceedings of the 1995 Institute of Electronics, Information and Com­ munication Engineers General Conference′, Seite 254, und der japanischen Patentoffenlegung Nr. 4-114133.
Ein herkömmlicher Bandpaßschalter umfaßt einen Circula­ tor, an den eine optische Eingabefaser, eine optische Ausgabefaser und eine optische Gitterfaser angeschlossen sind, wobei auf der optischen Gitterfaser wenigstens ein Gitter vorgesehen ist und sie mit einer Endfläche an ih­ rem Ende versehen ist.
Im Betrieb wird, wenn die Eingabelichtsignale an die op­ tische Gitterfaser durch den Circulator abgegeben wer­ den, nur Licht einer bestimmten Wellenlänge durch das Gitter reflektiert und an den Circulator zurückgesandt werden, um so an die optische Ausgabefaser ausgegeben zu werden.
Ein solcher Bandpaßfilter ist in der Literatur zum Bei­ spiel in "An in-line optical bandpass filter with fiber-grating and an optical circulator", ′Proceedings of the 1995 Institute of Electronics, Information and Communication Engineers General Conference′, C-235, Sei­ te 235, beschrieben.
In herkömmlichen Addier-/Ausblend-Filtern besteht jedoch der Nachteil, daß sich ihre Charakteristika verschlech­ tern, sogar wenn die Breiten der Kerne der feldangeord­ neten Wellenleiter nur wenig nichtgleichförmig sind und deren Brechungsindizes nur wenig schwanken, da die Cha­ rakteristika der Multiplexer/Demultiplexer so empfind­ lich auf solche Strukturparameter sind. Daher muß ein Prozeß hochgenau sein, mit dem Addier-/Ausblend-Filter hergestellt werden, die eine Vielzahl von Multiple­ xern/Demultiplexern auf einem Substrat mit hoher Ausbeu­ te umfassen.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß herkömmliche optische Addier-/Ausblend-Filter große Abmessungen be­ sitzen, da die ersten bis dritten optischen Multiple­ xer/Demultiplexer und der T.O.-Schalter auf einem einzi­ gen Substrat integriert sind.
In herkömmlichen Bandpaßfiltern jedoch besteht der Nach­ teil, daß diese nicht wellenlängenabstimmbar sind, wenn die optischen Wellenleiter anstelle der optischen Git­ terfaser benutzt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, eine opti­ sche Einrichtung zu schaffen, die eine Schaltfunktion besitzt, bei der Struktur und Herstellungsprozeß verein­ facht sind.
Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, eine optische Ein­ richtung zu schaffen, die eine Schaltfunktion besitzt, bei der die Verschlechterung der Charakteristika, die durch ihren Herstellungsprozeß verursacht werden, ver­ mieden werden, und wobei die Produktivität und Qualität verbessert werden.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine op­ tische Einrichtung mit einer Schaltfunktion zu schaffen, deren Abmessungen kleiner sind.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine op­ tische Einrichtung zu schaffen, die eine Schaltfunktion besitzt, bei der die Zahl der Kanäle leicht ausgebaut werden kann.
Nach einem ersten Merkmal der Erfindung umfaßt eine op­ tische Einrichtung mit einer Schaltfunktion:
einen Wellenlängenfilter zum Schalten eines Einga­ belichtsignals, das wenigstens eine spezifische Wellenlänge umfaßt, die übertragen oder reflektiert werden soll,
einen ersten Circulator, der einen Eingabeanschluß zur Eingabe des Eingabelichtsignals an den Wellen­ leiterfilter besitzt und einen Ausblendanschluß zum Ausgeben eines reflektierten Lichtsignals, und
einen zweiten Circulator, der einen Ausgabeanschluß zum Ausgeben des übertragenen Lichtsignals besitzt und einen Addieranschluß zum Eingeben eines zu addierenden Lichtsignals einer bestimmten Wellen­ länge.
Nach einem zweiten Merkmal der Erfindung umfaßt eine op­ tische Einrichtung mit einer Schaltfunktion:
einen Eingabewellenleiter und einen Ausgabewellen­ leiter, wobei der Eingabewellenleiter und der Aus­ gabewellenleiter teilweise benachbart zueinander angeordnet sind, so daß sie einen 3 dB-Koppler bil­ den, einen Wellenleiterfilter, der ein Paar von Gittern und Phasen-Shift-Schaltern umfaßt, die an herausragenden Teilen sowohl des Eingabewellenlei­ ters als auch des Ausgabewellenleiters angeordnet sind, die sich aus dem 3-dB-Koppler heraus er­ strecken, und
eine reflektierende Schicht, die an beiden Enden sowohl des Eingabewellenleiters als auch des Ausga­ bewellenleiters angeordnet ist.
Nach einem dritten Merkmal der Erfindung umfaßt eine op­ tische Einrichtung mit Schaltfunktion:
erste und zweite Wellenleiter, wobei die ersten und zweiten Wellenleiter teilweise benachbart zueinan­ der angeordnet sind, um so einen 3-dB-Koppler zu bilden,
erste und zweite Gitter, die jeweils auf ersten und zweiten Wellenleitern an einem Ende des 3 dB- Kopplers angeordnet sind, um so ein Lichtsignal ei­ ner bestimmten Wellenlänge zu reflektieren, und dritte und vierte Gitter, die dem auf ersten und zweiten Wellenleitern an einer rückwärtigen Seite der ersten und zweiten Gitter angeordnet sind, um so verbleibende Lichtsignale zu reflektieren außer den Lichtsignalen einer bestimmten Wellenlänge, und
erste und zweite Phasensteuerungen, die auf den er­ sten und zweiten Wellenlängen jeweils angeordnet sind, um die Phase des übertragenen Lichtes zu steuern.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels. Dabei wird die Erfindung im Detail in Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung beschrieben, wobei:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen herkömmli­ chen Addier-/Ausblend-Filter zeigt,
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen herkömmli­ chen Bandpaßfilter zeigt,
Fig. 3 einen Querschnitt zeigt, der die Randstruktur der optischen Gitterfa­ ser zeigt, die in dem herkömmlichen Bandpaßfilter benutzt wird, der in der Fig. 2 dargestellt ist,
Fig. 4 eine Draufsicht auf ein optisches Ge­ rät zeigt, das eine Schaltfunktion in einem ersten bevorzugten Aus­ führungsbeispiel nach der Erfindung hat,
Fig. 5A, 5B und 5C verdeutlichende Darstellun­ gen sind, die äquivalente optische Schaltkreise für die optische Ein­ richtung zeigen, die in der Fig. 4 dargestellt ist, die selbst als Ver­ bindungsstruktur in einem ausge­ schalteten Zustand bei Dünnschicht- Heizeinrichtungen darstellt, und die Entwicklung in einem eingeschalteten Zustand für die Lichtsignale jeweils von Wellenlängen von λ₂-λn und λ₁,
Fig. 6 und 7 verdeutlichende Darstellungen zei­ gen, von Lichtsignalwegen in der op­ tischen Einrichtung, die eine Schaltfunktion aufweist, die in der Fig. 4 jeweils im ausgeschalteten Zustand eines Dünnschicht-Heizge­ rätes dargestellt wird und auch in dessen eingeschaltetem Zustand,
Fig. 8 eine Draufsicht zeigt, die eine op­ tische Einrichtung mit einer Schalt­ funktion in einem zweiten bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel nach der Er­ findung zeigt,
Fig. 9 eine Draufsicht zeigt, die eine op­ tische Einrichtung mit einer Schalt­ funktion in einem dritten bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel nach der Er­ findung zeigt,
Fig. 10 eine Draufsicht zeigt, die eine op­ tische Einrichtung mit einer Schalt­ funktion in einem vierten bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel nach der Er­ findung zeigt,
Fig. 11, 12 erklärende Darstellungen zeigen, die die Signallichtwege in der optischen Einrichtung mit einer Schaltfunktion in Fig. 10 jeweils in ausgeschalte­ tem Zustand der Dünnschicht-Heiz­ einrichtungen und im eingeschalteten Zustand darstellen,
Fig. 13 eine Draufsicht auf eine optische Einrichtung mit einer Schaltfunktion in einem fünften bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel nach der Erfindung zeigt, und
Fig. 14 eine Draufsicht auf eine optische Einrichtung mit Schaltfunktion in einem sechsten bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel nach der Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bevor eine optische Einrichtung mit einer Schaltfunktion des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wird, werden die obengenannten konventionellen Verbin­ dungsstrukturen bezugnehmend auf Fig. 1, 2 und 3 be­ schrieben.
Fig. 1 zeigt den herkömmlichen Addier-/Ausblend-Filter, der auf einem einzelnen SiO₂-Substrat gebildet ist, der Lichtsignale schalten kann, deren mittlere (engl. cen­ ter) Wellenlänge jeweils λ₁, λ₂, λ₃ und λ₄ beträgt.
Der Addier-/Ausblend-Filter umfaßt erste, zweite und dritte optische Multiplexer/Demultiplexer 201, 202 und 203, die die gleichen feldangeordneten Wellenleiter­ diffraktionsgitterartigen Strukturen zum Multiplexen/De­ multiplexen von Lichtsignalen verschiedener Wellenlängen von λ₁, λ₂, λ₃ und λ₄, einen Eingabeanschluß 204 zum Ein­ geben solcher Lichtsignale an ein Eingabeende des ersten Multiplexers/Demultiplexers 201 durch einen Wellenleiter 205, eine Ausgabeanschluß 206 zum Ausgeben der Lichtsig­ nale aus einem Ausgabeende des zweiten Multiplexers/De­ multiplexers 202 durch einen Wellenleiter 207, einen Ausblendanschluß 208 zum Ausblenden wenigstens eines ausgewählten Lichtsignals aus dem Ausgabeende des drit­ ten Multiplexers/Demultiplexers 203 durch einen Wellen­ leiter 209, Addieranschlüsse 215, 216, 217 und 218 zum Addieren der Lichtsignale der Wellenlängen λ₁, λ₂, λ₃ und λ₄ aus jedem Addieranschluß durch jeweils Wellenleiter 219, 220, 221 und 222 an den Ausgabeanschluß 206 oder den Ausblendanschluß 208 und einen T.O.-Schalter 210, der zwischen dem Ausgabeende 201b des ersten Multiple­ xers/Demultiplexers 201 und den Eingabeenden 202a, 203a des zweiten und dritten Multiplexers/Demultiplexers 202, 203 angeordnet ist, aufweisen.
Wie in Fig. 1 dargestellt, werden optische Multiple­ xer/Demultiplexer 201, 202 und 203 ausgebildet, um die Hälfte des SiO₂-Substrats 200 einzunehmen, und der T.O.-Schalter 210 wird benachbart zu diesem optischen Multiplexer/Demultiplexer auf dem verbleibenden Teil des SiO₂-Substrats 200 positioniert. Der T.O.-Schalter um­ faßt vier Schaltsysteme, die mit vier Wellenleitern 211, 212, 213 und 214 versehen sind, wobei ein Teil von die­ sen parallel miteinander gebildet ist, und beide Enden mit dem Ausgabeende 201b des ersten optischen Multiple­ xers/Demultiplexers 201 und dem Eingabeende 201a des dritten optischen Multiplexers/Demultiplexers 203 je­ weils in Verbindung stehen. Weitere vier Wellenleiter 219, 220, 221 und 222, die teilweise parallel miteinan­ der verlaufen und zum Teil benachbart zu den Wellenlei­ tern 211, 212, 213 und 214 angeordnet sind, werden auch vorgesehen, um Richtungskoppler zu bilden. Beide Enden der Wellenleiter 219, 220, 221 und 222 werden mit dem Eingabeende 202a des zweiten optischen Multiplexers/De­ multiplexers 202 und dem Addieranschluß 215, 216, 217 und 218 verbunden, der auf der Seitenfläche des SiO₂- Substrates 200 gebildet ist. Der T.O.-Schalter 210 um­ faßt auch Dünnschicht-Heizeinrichtungen 223, die auf je­ dem Wellenleiter 219, 220, 221 und 222 angeordnet sind, Kupferdrähte 224 zum Zuführen von elektrischer Energie an jede der Dünnschicht-Heizeinrichtungen 223 individu­ ell und einer Erdungsleitung 225 zum gemeinsamen Verbin­ den der Elektroden der Dünnschicht-Heizeinrichtungen an Erde. Elektrische Schalter 226, 227, 228 und 229, und Spannungsquellenanschlüsse 230a, 230b, 230c und 230d mit Spannungen von V₁, V₂, V₃ und V₄ werden jeweils mit dem Kupferdraht 224 verbunden.
Im Betrieb werden die Lichtsignale der Wellenlängen λ₁, λ₂, λ₃ und λ₄ an den ersten optischen Multiplexer/Demul­ tiplexer 201 von dem Eingabeanschluß 204 eingegeben und in vier separate Lichtsignale demultiplext, dann jeweils an Wellenleiter 211, 212, 213 und 214 übertragen. An dem T.O.-Schalter 210 wird in Abhängigkeit von dem "AN/ AUS"-Zustand des Dünnschicht-Heizgerätes 223 der Licht­ weg, in dem die Lichtsignale übertragen werden, für je­ des Lichtsignal an die Eingabe des dritten optischen Multiplexers/Demultiplexers 203 und den zweiten opti­ schen Multiplexer/Demultiplexer 202 verändert werden können.
Wenn der Zustand, der in der Fig. 1 dargestellt ist, an­ zeigt, daß die Schalter 230a und 230b AUS und die Schal­ ter 230b und 230c AN sind, werden Lichtsignale der Wel­ lenlänge von λ₁ und λ₄ an den zweiten optischen Multi­ plexer/Demultiplexer 202 eingegeben und die verbleiben­ den λ₂ und λ₃ an den dritten optischen Multiplexer/De­ multiplexer 203 gegeben werden. Nachdem sie gemultiplext wurden, werden die an dem zweiten optischen Multiple­ xer/Demultiplexer 202 gemultiplexten Lichtsignale an den Ausgabeanschluß 206 abgegeben und solche, die an dem dritten Multiplexer/Demultiplexer 203 anliegen, werden an den Ausblendanschluß 208 ausgeblendet.
Wenn jeweils Lichtsignale von λ₁, λ₂, λ₃ und λ₄ von den Addieranschlüssen 215, 216, 217 und 218 eingegeben wer­ den, werden sie an dem zweiten optischen Multiplexer/De­ multiplexer 202 gemultiplext und von dem Ausgabeanschluß 206 ausgegeben (z. B. addiert), nur wenn die Dünn­ schicht-Heizgeräte "AN" sind.
Fig. 2 zeigt die herkömmliche optische Einrichtung als Bandpaßfilter, der Faser-Gitter benutzt, der einen Cir­ culator 301 umfaßt, an den eine optische Eingabefaser 303, eine optische Ausgabefaser 305 und eine optische Gitterfaser 306 angeschlossen sind, wobei die optische Gitterfaser 306 mit einem Gitter 307 darauf versehen ist, und ein Ende von diesem eine Endfläche 308 besitzt. Solche Gitter 307 können, wie z. B. in der Fig. 3 darge­ stellt, derart aufgebaut sein, daß die optische Gitter­ faser 306 auf einer Metallplatte 309 aufgesetzt ist und mit dieser gebogen ist, um die Bragg- Reflexionswellenlänge durch Verändern der Periodenlänge des Gitters zu wechseln, so daß ein abstimmbarer Band­ paßfilter entsteht.
Im Betrieb werden, wenn Lichtsignale aus einem Eingabe­ anschluß 302 eingegeben werden, und an die optische Git­ terfaser 306 durch den Circulator 301 übertragen werden, nur Licht spezifischer Wellenlänge durch das Gitter 307 reflektiert werden und an einen Ausgabeanschluß 304 durch die optische Ausgabefaser 305 ausgegeben werden.
In herkömmlichen Addier-/Ausblend-Filtern jedoch besteht der Nachteil, daß sich, wie oben beschrieben, die Cha­ rakteristika verschlechtern, sogar wenn die Kernbreiten der feldangeordneten Wellenleiter nur gering ungleich­ förmig sind, und die Beugungsindizes nur leicht schwan­ ken, da die Charakteristika der Multiplexer/Demultiple­ xer so empfindlich auf solche strukturellen Parameter reagieren. Daher muß ein hochpräziser Herstellungsprozeß für Addier-/Ausblend-Filter verwandt werden, die eine Vielzahl von solchen Multiplexern/Demultiplexern auf ei­ nem Substrat mit einer hohen Ausbeute besitzen.
Ein weiterer Nachteil ist, daß herkömmliche Addier- /Ausblend-Filter große Abmessungen besitzen, z. B. haben sie ca. 85 × 60 mm² Bedarf, um drei, den ersten bis dritten, Multiplexer/Demultiplexer, und den T.O.-Schalter auf einem einzelnen Substrat aufzunehmen, wie in der Fig. 1 dargestellt.
Weiterhin haben konventionelle Bandpaßfilter, die in Fig. 2 dargestellt sind, den Nachteil, daß sie nicht wellenlängenabstimmbar sind, wenn optische Wellenleiter anstelle einer optischen Gitterfaser benutzt werden.
Als nächstes wird eine optische Einrichtung mit einer Schaltfunktion als Addier-/Ausblend-Filter im ersten be­ vorzugten Ausführungsbeispiel bezugnehmend auf Fig. 4 beschrieben.
Im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Addier-/Ausblend-Filter mit ersten und zweiten Circula­ toren 101, 102 und einem Wellenleiterfilter 103 durch optische Fasern 104, 105 zwischen ihnen verbunden. Ein Eingabeanschluß 106 und ein Ausgabeanschluß 107 werden an den ersten Circulator 101 jeweils durch optische Fa­ sern 108, 109 verbunden. Auf gleiche Weise wird eine Ausgabeanschluß 110 und ein Addieranschluß 112 mit dem zweiten Circulator 102 durch optische Fasern 111, 113 verbunden. Für dieses Ausführungsbeispiel können disper­ sionsverschobene optische Fasern als optische Fasern be­ nutzt werden.
Der Wellenleiterfilter 103 wird mit einem SiO₂-Substrat 114, sowie einem 3 dB-Koppler 115 versehen, der durch einen Eingabewellenleiter 116 und einen Ausgabewellen­ leiter 117 aus Silica-Glas im Mittelpunkt des SiO₂- Substrats 114 gebildet ist, weiter mit einem ersten Git­ ter 118, das an einem hervorstehenden Teil des Eingabe­ wellenleiters 116 aus dem 3 dB-Koppler 115 gebildet ist, einem ersten Dünnschicht-Heizgerät 119 (manchmal als "Phasen-Shift-Schalter" im folgenden benannt), der be­ nachbart aber beabstandet von dem ersten Gitter 118 po­ sitioniert ist, um so nicht-thermisch das erste Gitter 118 zu beeinflussen, und einem zweiten Dünnschicht- Heizgerät 120 ("Phasen-Shift-Schalter"), das ebenso be­ nachbart, aber beabstandet von einem zweiten Gitter 121 angeordnet ist, wobei beide auf hervorstehenden Teilen des Ausgabewellenleiters 117 von dem 3 dB-Koppler 115 gebildet sind und eine reflektierende Schicht 122, der auf beiden Seitenflächen des SiO₂-Substrats 114 und den Endflächen der Eingabe- und Ausgabewellenleiter 116, 117 gebildet ist.
In dem Ausführungsbeispiel werden die Gitter 118, 121 so ausgelegt, daß sie Lichtsignale einer spezifischen Wel­ lenlänge z. B. λ₁, 1556 nm reflektieren. Die Dünn­ schicht-Heizeinrichtungen 119, 120 können durch Benut­ zung einer Ta₂N-Schicht gebildet werden. Der 3 dB- Koppler 115 ist vom Richtungskopplertyp. Die reflektie­ rende Schicht 122 wird durch Gasabschichtung von Gold auf beiden Endschichten der Eingabe- und Ausgabewellen­ leiter 116, 117 und den Seitenflächen des SiO₂-Substrats 114 gebildet.
Um elektrische Spannung an die Dünnschicht-Heizein­ richtungen 119, 120 anzulegen, werden Kupferdrähte 123, 124, 125 und 126 angeschlossen, und eine Gleichspan­ nungsstromquelle 127 und ein elektrischer Schalter 128 werden in Serie zwischen zwei gemeinsamen Verbindungs­ punkten dieser Kupferdrähte eingebaut.
Als nächstes wird, bevor der Betrieb der optischen Ein­ richtung beschrieben wird, die in der Fig. 4 dargestellt ist, der Betrieb des Wellenleiterfilters 103 in Fig. 5A, 5B und 5C erläutert.
Fig. 5A zeigt einen zum Wellenleiterfilter 103 äquiva­ lenten optischen Schaltkreis im eingeschalteten Zustand der Dünnschicht-Heizeinrichtung 119, 120, wobei ein Ein­ gabeanschluß 129 und ein Ausgabeanschluß 130 geschaffen sind. Fig. 5B zeigt einen äquivalenten optischen Schalt­ kreis, der die Lichtsignalwege in Vorwärts- und Rück­ wärtsrichtung darstellt, die durch die reflektierende Schicht 122 reflektiert werden, der durch Aufbringen der reflektierenden Schicht 122 im Zentrum des SiO₂-Sub­ strats 114 entsteht. In diesem optischen Schaltkreis werden Eingabelichtsignale aus dem Eingabeanschluß 129a übertragen und an den Ausgabeanschluß 130b ausgegeben.
Im eingeschalteten Zustand des ersten und zweiten Dünnschicht-Heizgerätes 119, 120 werden die Lichtsignale der Wellenlängen von λ₂-λn, die von dem Eingabean­ schluß 129a eingegeben werden, übertragen und an den Ausgabeanschluß 130b abgegeben, da für solche Lichtsig­ nale beide Seiten des Ausgabelichtleiters 117 (darge­ stellt in Fig. 4) äquivalenterweise um die gleiche Länge verlängert wurden und ein äquivalenter optischer Schalt­ kreis, genauso wie in der Fig. 5B dargestellt, angenom­ men wird. Andererseits werden für Lichtsignale der Wel­ lenlänge von λ₁, nur der Teil des Wellenleiters zwischen dem zweiten Dünnschicht-Heizgerät 120 und der reflek­ tierenden Schicht 122 ist, äquivalent um λ₁/4 durch ihre Vorwärtsübertragung verlängert und wird dann insgesamt durch λ₁/2 (z. B. einen Phasenwinkel von π), durch so­ wohl Vorwärts- als auch Rückwärtsübertragung verlängert. Daher kann der äquivalente optische Kreis eines solchen Wellenleiterfilters als gleich zu einem Mach-Zehnder- Interferometer (MZI) gesehen werden, das eine äquivalen­ te optische Weglängendifferenz von λ/2 besitzt, wie in der Fig. 5C dargestellt. Daher wird das Eingabesignal­ licht mit λ₁, das von dem Ausgabeanschluß 129a eingege­ ben wird, reflektiert und zurück an den Eingabeanschluß 129b gegeben.
Nun wird der Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels der optischen Einrichtung, die eine Schaltfunktion nach der Erfindung besitzt und in der Fig. 4 dargestellt ist, be­ zugnehmend auf Fig. 6 und 7 erläutert, wobei gleiche Teile durch die gleiche Bezugszeichen, die in der Fig. 4 benutzt wurden, dargestellt werden. Die Eingabelichtsig­ nale der Wellenlängen λ₁-λn werden von dem Eingabean­ schluß 106 eingegeben, durch die optische Faser 108, den ersten Circulator 101, die optische Faser 104 übertragen und an den Eingabewellenleiter 116 eingegeben. Im ausge­ schalteten Zustand der Dünnschicht-Heizeinrichtungen (z. B. wenn der Wellenleiterfilter 103 aus ist) werden die Lichtsignale aller Wellenlängen durch den Ausgabewellen­ leiter 117, die optische Faser 105, den Circulator 102, die optische Faser 111 übertragen und an den Ausgabean­ schluß 110 ausgegeben, wie in Fig. 6 dargestellt.
Andererseits werden im eingeschalteten Zustand der Dünnschicht-Heizeinrichtungen (z. B. wenn der Wellenleiterfilter 103 an ist), wie in der Fig. 7 dargestellt, die Lichtsignale der Wellenlängen von λ₂-λn in glei­ cher Weise übertragen wie dann, wenn der Wellenleiter­ filter AUS ist, aber das Lichtsignal der Wellenlänge λ₁ wird umgekehrt und nach Übertragung durch die optische Faser 104 und den Circulator 101 an den Ausblendanschluß 107 ausgegeben.
Wenn ein Lichtsignal der Wellenlänge λ₁ von dem Addie­ ranschluß 112 eingegeben wird, wird es an den Ausgabe­ wellenleiter 117 durch die optische Faser 113, den zwei­ ten Circulator 102 und die optische Faser 105 übertra­ gen. Wenn die Dünnschicht-Heizeinrichtungen ausgeschal­ tet sind, wird das Lichtsignal durch den 3 dB-Koppler 115, den Eingabewellenleiter 116, die optische Faser 104, den ersten Circulator 101 und die optische Faser 109 übertragen und dann aus dem Ausblendanschluß 107, wie in Fig. 6 ausgegeben (ausgeblendet).
Im Gegensatz dazu wird, wenn die Dünnschicht-Heiz­ einrichtungen "AN" sind, das Lichtsignal umgekehrt, da das Lichtsignal durch den Ausgabewellenleiter 107 in seiner Phase durch das Dünnschicht-Heizgerät 120 ver­ schoben wurde und daran gehindert wurde, durch den 3 dB-Koppler 115 hindurchzugehen. Dann wird es an den Aus­ gabeanschluß 110 durch die optische Faser 105, den Cir­ culator 102 und die optische Faser 111 übertragen, wie in der Fig. 7 dargestellt.
Fig. 8 zeigt eine optische Einrichtung, die eine Schalt­ funktion nach einem zweiten bevorzugten Ausführungsbei­ spiel nach der Erfindung besitzt, wobei gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 4 bezeichnet werden. Das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel ist dazu ausgelegt, Lichtsignale von vier verschiedenen Wel­ lenlängen zufällig zu schalten. Es ist mit vier Wellen­ leiterfiltern 103a, 103b, 103c und 103d versehen, die in Serie durch jeweils 3 dB-Koppler 115a, 115b, 115c und 115d auf einem einzelnen SiO₂-Substrat 114 verbunden sind, und einem ersten und zweiten Circulator 101, 102, die bei einem Eingabewellenleiter 116a des Wellenleiter­ filters 103a und an einem Ausgabewellenleiter 117d eines Wellenleiterfilters 103d jeweils gekoppelt sind. In die­ sem Ausführungsbeispiel wird der Wellenleiterfilter 103a dazu ausgelegt, dazu in der Lage zu sein, ein Lichtsig­ nal der Wellenlänge λ₁ zu schalten. In gleicher Weise werden die verbleibenden Wellenleiterfilter 103b, 103c oder 103d zum Schalten jeweils eines spezifischen Licht­ signals von λ₂, λ₃ oder λ₄ ausgelegt. Es wird darauf hin­ gewiesen, daß mehr Lichtsignalkanäle für verschiedene Wellenlängen geschaltet werden können, indem die Anzahl solcher Wellenleiterfilter vergrößert wird.
In dem Ausführungsbeispiel, das in der Fig. 8 darge­ stellt ist, werden Lichtsignale der Wellenlängen λ₁=1556 nm, λ₂=1557 nm, λ₃=1558 nm und λ₄=1559 nm von dem Einga­ beanschluß 106 im ausgeschalteten Zustand der Dünn­ schicht-Heizeinrichtungen 119a, 120a, 119b und 120d und bei eingeschaltetem Zustand der Dünnschicht-Heizein­ richtungen 119b, 120b, 119c, 120c eingegeben (z. B. wenn die Schalter 128a und 127d "AUS" sind und die Schalter 128b und 128c "AN" sind). Das Ergebnis zeigt, das Licht­ signale der Wellenlängen λ₂ und λ₃ aus dem Ausgabean­ schluß 110 mit weniger als 2 dB Verlust ausgegeben wer­ den und wobei das Übersprechen weniger als -20 dB be­ trägt. Zusätzlich ist die Größe eines Wellenleiterfil­ ters 30×60 mm², was weniger als die Hälfte der Größe des herkömmlichen Wellenleiterfilters ist, der die gleiche Funktion besitzt.
Fig. 9 zeigt eine optische Einrichtung, die eine Schalt­ funktion besitzt in einem dritten bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel nach der Erfindung, wobei gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen wie in der Fig. 8 darge­ stellt sind. Im dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein 3 dB-Koppler 115, vier Wellenleiterfilter 103a, 103b, 103c und 103d und eine reflektierende Schicht 122 hergestellt und in Serie auf einem einzelnen SiO₂- Substrat 114 gekoppelt, um so als optische Einrichtung betrieben zu werden, die gleiche Funktionen besitzt, wie die in dem zweiten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 7 dargestellt ist. Nach dem Ausführungsbeispiel wird dar­ auf hingewiesen, daß die Einrichtung wiederum verringer­ te Abmessungen als die besitzt, die in der Fig. 8 darge­ stellt ist, z. B. 10×60 mm², was z. B. weniger als unge­ fähr ein Achtel (1/8) der herkömmlichen Einrichtung ist, die die gleiche Funktion aufweist.
Fig. 10 zeigt ein optisches Gerät, das eine Schaltfunk­ tion eines vierten bevorzugten Ausführungsbeispiels nach der Erfindung aufweist, wobei gleiche Teile durch glei­ che Bezugszeichen wie in der Fig. 4 bezeichnet sind. In den Ausführungsbeispielen wird im Vergleich mit dem op­ tischen Gerät, das ein Paar von Beugungsgittern und Dünnschicht-Heizeinrichtungen zwischen dem 3 dB-Koppler 115 und der reflektierenden Schicht 122 in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fig. 4 aufweist, nun keine reflektierende Schicht vorgesehen, sondern zwei Gitter werden jeweils in Serie entlang jedes Wellenlei­ ters vorgesehen.
Wie in der Fig. 10 dargestellt, umfaßt jeder Wellenlei­ terschalter 137 einen Eingabe- und Ausgabewellenleiter 116, 117, einen 3 dB-Koppler 115, Wellenleiter 131, 132, die sich jeweils von den Eingabe- und Ausgabewellenleitern 116 und 117 zwischen dem 3 dB-Koppler 115 und den Seitenflächen eines SiO₂-Substrates 114 erstrecken, er­ ste und dritte Gitter 133, 134 und eine erste Dünnschicht-Heizeinrichtung (Phasensteuerung) 119, die auf dem Wellenleiter 131 vorgesehen sind, und zweite und vierte Gitter 135, 136 und eine zweite Dünnschicht- Heizeinrichtung (Phasensteuerung) 120, die auf dem Wel­ lenleiter 132 vorgesehen sind. Bei einem solchen Aufbau wird eine um einen Winkel von 8 Grad gegen die Längs­ richtung des Wellenleiters 131, 132 geneigte Seitenflä­ che vorteilhafterweise an der Seitenfläche des SiO₂- Substrats 114 vorgesehen.
Im Betrieb werden die ersten und zweiten Gitter 133, 135 dazu ausgelegt, ein Lichtsignal der Wellenlänge λ₁ zu reflektieren, und die dritten und vierten Gitter 134, 136 sind ausgelegt, um das verbleibende Lichtsignal (auf der Wellenlänge λ₂-λn) zu reflektieren, das nicht durch die ersten und zweiten Gitter 133, 135 reflektiert ist. Wenn die ersten und zweiten Dünnschicht- Heizeinrichtungen 119, 120 ausgeschaltet sind, hat der Wellenleiterschalter 137 die gleiche Funktion wie der optisch äquivalente Schaltkreis, der in der Fig. 5A dar­ gestellt ist. In gleicher Weise werden, wenn die ersten und zweiten Dünnschicht-Heizeinrichtungen eingeschaltet sind, die äquivalenten optischen Schaltkreise als die gleichen wie in den Fig. 5B, 5C betrachtet, indem ein­ fach die dritten und vierten Gitter 134, 136 anstelle der reflektierenden Schicht 122 ersetzt sind. Zur aus­ führlichen Erklärung wird auf jenen Abschnitt verwiesen, daher ist er an dieser Stelle nicht wiederholt.
Als nächstes wird der Betrieb der optischen Einrichtung, die in Fig. 10 dargestellt ist, in bezug auf Fig. 11 und 12 erläutert.
Die Eingabelichtsignale der Wellenlänge λ₁-λn, die von dem Eingabeanschluß 106 eingegeben werden, werden durch die optische Faser 108, den ersten Circulator 101 und die optische Faser 104 übertragen und dann in den Einga­ bewellenleiter 116 eingegeben. Beim ausgeschalteten Zu­ stand der Dünnschicht-Heizgeräte 119, 120 (z. B. wenn der Wellenleiterschalter 137 aus ist) werden die Licht­ signale aller Wellenlängen durch den Ausgabewellenleiter 117, die optische Faser 105, den zweiten Circulator 102 und die optischer Faser 111 übertragen und dann aus dem Ausgabeanschluß 110 wie in Fig. 11 dargestellt, ausgege­ ben.
Andererseits wird im eingeschalteten Zustand der Dünn­ schicht-Heizgeräte 119, 120 (z. B. wenn der Wellenlei­ terschalter 137 "AN" ist) wie in Fig. 12 dargestellt, das Lichtsignal der Wellenlänge λ₂-λn in gleicher Wei­ se übertragen, wenn der Wellenleiterfilter aus ist. Je­ doch wird das Lichtsignal der Wellenlänge λ₁ umgekehrt und durch die optische Faser 104 und den ersten Circula­ tor 102 übertragen, um an dem Ausblendanschluß 107 aus­ gegeben zu werden.
Wenn ein Lichtsignal der Wellenlänge λ₁ aus dem Addier­ anschluß 112 eingegeben ist, wird es an den Ausgabewel­ lenleiter 117 durch die optische Faser 113, den zweiten Circulator 102 und die optische Faser 105 übertragen. Wenn die Dünnschicht-Heizeinrichtungen 119, 120 ausge­ schaltet sind, wird das Lichtsignal durch den 3 dB- Koppler 115, den Eingabewellenleiter 116, die optische Faser 104, den ersten Circulator 101 und die optische Faser 109 übertragen und dann aus dem Ausblendanschluß 107, wie in Fig. 11 dargestellt, ausgegeben (ausgeblen­ det). Im Gegensatz dazu wird, wenn die Dünnschicht- Heizdrähte 119, 120 "AN" sind, das Lichtsignal umgekehrt und an den Ausgabeanschluß 110 durch die optische Faser 105, den zweiten Circulator 102 und die optische Faser 111, wie in Fig. 12 dargestellt, übertragen.
Fig. 13 zeigt eine optische Einrichtung, die eine Schaltfunktion aus dem fünften bevorzugten Ausführungs­ beispiel nach der Erfindung hat, wobei gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen, wie sie in der Fig. 10 be­ nutzt werden, bezeichnet sind. Im fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die optische Einrichtung mit schaltender Funktion dazu ausgelegt sein, Lichtsignale von vier verschiedenen Wellenlängen beliebig zu schal­ ten. Sie ist mit vier Wellenlängenschaltern 137a, 137b, 137c und 137d versehen, die in Serie durch je 3 dB- Koppler 115a, 115b, 115c und 115d auf einem einzigen SiO₂-Substrat 114 gekoppelt sind, und ersten und zweiten Circulatoren 101, 102, die an einen Eingabewellenleiter 116a des Wellenleiterschalters 137a angeschlossen sind und jeweils an einen Ausgabewellenleiter 117d des Wel­ lenleiterschalters 137d. In dem Ausführungsbeispiel ist der Wellenleiterschalter 137a dazu ausgelegt, ein Licht­ signal der Wellenlänge λ₁ zu schalten. Auf gleiche Weise sind jeder der übrigen Wellenleiterschalter 137b, 137c und 137d dazu ausgelegt, ein jeweils bestimmtes Licht­ signal von λ₂, λ₃ oder λ₄ zu schalten.
In dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 13 dargestellt ist, werden Lichtsignale der Wellenlängen λ₁=1556 nm, λ₂=1557 nm, λ₃=1558 nm und λ₄=1559 nm von dem Eingabean­ schluß 106 bei ausgeschaltetem Dünnschicht-Heizgerät 119a, 120a, 119d und 120d eingegeben und bei eingeschal­ tetem Zustand des Dünnschicht-Heizgerätes 119b, 120b, 119c und 120c (wenn die Schalter 128a und 127d "AUS" sind, sind die Schalter 128b und 128c "AN"). Das Ergeb­ nis zeigt, daß die Lichtsignale der Wellenlängen λ₂ und λ₃ aus dem Ausgabeanschluß 110 mit weniger als 2 dB Ver­ lust ausgegeben werden und das Übersprechen weniger als -20 dB betragen. Zusätzlich wird die Größe des Wellen­ leiterfilters 30×60 mm² sein, was weniger als die Hälfte der Größe der herkömmlichen Wellenleiterfilter ist, die die gleiche Funktion besitzen.
Fig. 14 zeigt eine optische Einrichtung, mit schaltender Funktion in einem sechsten bevorzugten Ausführungsbei­ spiel nach der Erfindung, wobei gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen wie in den Fig. 10, 13 bezeichnet werden. In dem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein 3 dB-Koppler 115, vier Wellenleiterschalter 137a, 137b, 137c und 137d und ein Paar Gitter 134, 136 in Serie auf einem einzelnen SiO₂-Substrat 114 herge­ stellt und miteinander verbunden, um als optische Ein­ richtung betrieben zu werden, die die gleiche Funktion besitzt, wie im fünften Ausführungsbeispiel, das in der Fig. 13 dargestellt ist. Nach diesem Ausführungsbeispiel wird darauf hingewiesen, daß eine geringere Größe der Einrichtung als bei dem Gerät, das in der Fig. 8 darge­ stellt ist, geschaffen wird, z. B. 10×60 mm², was weni­ ger als ungefähr ein Achtel (1/8) der herkömmlichen Ein­ richtung ist, die die gleiche Funktion besitzt.
Nach den obengenannten bevorzugten Ausführungsbeispielen besteht der Vorteil, daß Flexibilitäten gegenüber her­ kömmlichen optischen Einrichtungen vergrößert wurden. Bei den herkömmlichen Addier-/Ausblend-Filter, die eine schaltende Funktion für vier Kanäle besitzen (für Wel­ lenlängen von λ₁-λ₄) ist es unmöglich, die optische Ein­ richtung so zu verbessern, daß man eine Schaltfunktion von acht Kanälen (für die gleichen Wellenlängen von λ₁-λ₄) besitzt. Demgegenüber ist eine solche Verbesserung nun möglich, indem einfach die originalen Wellenleiter­ filter, die die Schaltfunktionen von vier Kanälen (für die Wellenlängen von λ₁-λ₄) besitzen, in Serie gekop­ pelt werden.
Vorteilhafterweise werden Wellenleiterfilter oder Wel­ lenleiterschalter die in den obengenannten bevorzugten Ausführungsbeispielen genutzt werden, durch folgendes Verfahren hergestellt werden können. Als Beispiel wird ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Einrich­ tung, die eine Schaltfunktion nach einem ersten bevor­ zugten Ausführungsbeispiel besitzt, das in der Fig. 4 dargestellt ist, erläutert werden.
Zunächst wird ein SiO₂-GeO₂-Schicht-Überzug für einen Kern auf einem SiO₂-Substrat durch reaktives Sputtern aufgebracht. Wellenleitermuster werden unter Benutzung von photolithographischen und reaktiven Ätztechniken ge­ bildet, worauf eine Bedeckungsschicht von SiO₂-P₂O₅-B₂O₃ darauf durch Flammablagerung aufgebracht wird. Das Er­ gebnis zeigt, daß die Brechungsindizes des SiO₂- Substrats und des Kerns jeweils 1,458 und 1,4657 sind. Die Höhe und Breite eines solchen Kerns beträgt jeweils 6 µm.
Bei einem derartigen Verfahren werden unter Benutzung des Phänomens, das Bestrahlung mit ultraviolettem (UV) Licht auf Ge-dotiertes Silica-Glas einen Wechsel des photoinduzierten Brechungsindizes bewirkt, wenn UV-Licht auf das Substrat aufgestrahlt wird, periodische Wechsel der Brechungsindizes induziert, um so photoinduzierte Gitter zu schaffen. In diesem Fall wird nach einer Was­ serstoffbehandlung der Wellenleitereinrichtung unter Be­ dingungen von 100% Wasserstoff unter 170-fachem atmo­ sphärischem Druck (170·760mm Hg) bei Raumtemperatur für 10 Tage, Excimer-Laserlicht der Wellenlänge von 248 nm auf den Wellenleiter durch eine Phasenmaske gestrahlt. Ein solches Vorgehen ist in der Literatur beschrieben, z. B. Raman Kashyap, "Photosensitive Optical Fibers", Optical Fiber Technology 1, Seiten 17-34 (1994).
Die optische Einrichtung, die solche Gitter mit Dünnschicht-Heizeinrichtungen besitzt, ist untersucht worden. Lichtsignale der Wellenlänge λ₁=1556 nm, λ₂=1557 nm, λ₃=1558 nm und λ₄=1559 nm werden aus dem Eingabean­ schluß 106 bei ausgeschaltetem Zustand eingegeben, wenn die Dünnschichtheizer 119, 120 "AUS" sind. Das Ergebnis zeigt, daß Lichtsignale aller Wellenlängen aus dem Aus­ gabeanschluß 110 mit weniger 1 dB Verlust ausgegeben werden und das Übersprechen auf den Ausblendanschluß 107 weniger als -25 dB beträgt.
Die Lichtsignale der gleichen Wellenlänge, werden aus dem Eingabeanschluß 106 bei eingeschaltetem Zustand der Dünnschicht-Heizeinrichtungen eingegeben werden, (deren Stromverbrauch zu diesem Zeitpunkt V₁ = 0,2 W ist), sind aus. Das Ergebnis ist, daß die Lichtsignale von λ₂, λ₃ und λ₄ an dem Ausblendanschluß mit weniger als 1 dB Ver­ lust ausgeblendet werden und Übersprechen auf den Ausga­ beanschluß 110 weniger als -25 dB beträgt. Zusätzlich ist dann, wenn das Lichtsignal der Wellenlänge λ₁ aus dem Addieranschluß 112 bei ausgeschaltetem Zustand der Dünnschicht-Heizeinrichtungen eingegeben wird, das Über­ sprechen an den Ausgabeanschluß 110 geringer als -25 dB. Im eingeschalteten Zustand dieser wird das Eingabelicht­ signal λ₁ aus dem Ausgabeanschluß 110 mit weniger als 1 dB Verlust ausgegeben.
Die Materialien, die als Substrat, Verkleidung und Kern Verwendung finden können, können andere dielektrische, Halbleiter- und organische Materialien sein. Zur Her­ stellung von Gittern können andere Methoden wie zum Bei­ spiel das periodische Laden von Elektroden auf den Wel­ lenleitern oder das periodische Verändern der Kernformen benutzt werden. Andere Metallschichten, wie elektrische Vielfachschichtüberzüge, können als reflektierende Schicht benutzt werden. Neben Ta₂N-Schichten können an­ dere Metall-, Legierungs- oder dielektrische Materialien als Dünnschicht-Heizeinrichtungen genutzt werden.
Obwohl die Erfindung in Hinblick auf ein besonderes Aus­ führungsbeispiel für eine vollständige und klare Offen­ barung beschrieben wurde, sind die angefügten Ansprüche nicht dadurch beschränkt, sondern sollen alle Modifika­ tionen und alternativen Konstruktionen umfassen, die ein Fachmann als gleichwirkend mit der grundlegenden Lehre dieser Erfindung erfaßt.

Claims (11)

1. Optische Einrichtung mit einer Schaltfunktion, die umfaßt:
  • - einen Wellenleiterfilter (103) zum Schalten eines Eingabelichtsignals, das wenigstens eine spezifi­ sche Wellenlänge λ enthält, die übertragen oder reflektiert werden soll,
  • - einen ersten Circulator (101), der einen Eingabean­ schluß (106) zur Eingabe des Eingabelichtsignals an den Wellenleiterfilter (103) besitzt und einen Aus­ blendanschluß (107) zur Ausgabe des reflektierten Lichtsignals, und
  • - einen zweiten Circulator (102), der einen Ausgabe­ anschluß (110) zur Ausgabe des übertragenen Licht­ signals aufweist und einen Addieranschluß (112) zur Eingabe eines Addierlichtsignals der bestimmten Wellenlänge λ.
2. Optische Einrichtung mit einer Schaltfunktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiterfilter (103a; 103b; 103c; 103d) in Serie mit einem Wellenleiterfilter (103b; 103c; 103d; 103a) auf einem einzigen Substrat (114) ge­ koppelt ist und zwischen dem ersten Circulator (101) und dem zweiten Circulator (102) angeordnet ist.
3. Optische Einrichtung mit einer Schaltfunktion, ge­ kennzeichnet durch:
einen Eingabewellenleiter (116) und einen Ausgabe­ wellenleiter (117), wobei der Eingabewellenleiter (116) und der Ausgabewellenleiter (117) teilweise benachbart zueinander angeordnet sind, wodurch sie einen 3-dB-Koppler (115) bilden, einen Wellenleiter­ filter (103), der aus einem Paar von Gittern (118) und Phasenschiebeschaltern (119) besteht, die auf herausragenden Teilen sowohl des Eingabewellenlei­ ters (116) und des Ausgabewellenleiters (117) an­ geordnet sind, die sich aus dem 3-dB-Koppler (115) heraus erstrecken, und
eine reflektierende Schicht (122), die an den Enden sowohl des Eingabewellenleiters (116) und des Aus­ gabewellenleiters (117) angeordnet ist.
4. Optische Einrichtung mit Schaltfunktion nach An­ spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiterfilter (103a; 103b; 103c; 103d) in Serie mit einem Wellenleiterfilter (103b; 103c; 103d; 103a) auf einem einzigen Substrat (114) ge­ koppelt ist, um so eine Vielfach-Schaltfunktion zu ermöglichen.
5. Optische Einrichtung mit Schaltfunktion nach An­ spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschie­ beschalter Dünnschichtheizeinrichtungen (119, 120) sind.
6. Optische Einrichtung mit Schaltfunktion nach An­ spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter (133, 134, 135, 136) photoinduzierte Gitter sind, die durch das Bestrahlen wenigstens eines Kerns aus Ge-dotiertem Silica-Glas mit ultraviolettem Licht hergestellt sind, um so periodische Wechsel des Beu­ gungsindex zu erzeugen.
7. Optische Einrichtung mit einer Schaltfunktion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der 3-dB-Koppler (115) ein Richtungskoppler ist.
8. Optische Einrichtung mit Schaltfunktion, gekenn­ zeichnet durch
  • - erste (131) und zweite Wellenleiter (132), wobei die ersten und zweiten Wellenleiter teilweise be­ nachbart zueinander angeordnet sind, wodurch sie einen 3-dB-Koppler (115) bilden,
  • - erste (133) und zweite Gittern (135), die an den ersten (131) und zweiten Wellenleitern (132) je­ weils an einem Ende des 3-dB-Kopplers (115) angeord­ net sind, um so das Lichtsignal einer bestimmten Wellenlänge λ zu reflektieren,
  • - dritte (134) und vierte Gitter (136), die jeweils an den ersten (131) und zweiten Wellenleitern (132) an einer rückwärts gerichteten Seite der ersten (133) und zweiten Gitter (135) vorgesehen sind, um die verbleibenden Lichtsignale außer dem Lichtsig­ nal einer bestimmten Wellenlänge λ zu reflektieren, und
  • - erste (119) und zweite Phasensteuerungen (120), die jeweils an den ersten (131) und zweiten Wellenlei­ tern (132) vorgesehen sind, zum Steuern der Phase eines übertragenen Lichtsignals.
9. Optische Einrichtung mit einer Schaltfunktion nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasen­ steuerungen (119, 120) elektrisch gesteuert sind, um die Phase des Lichts um π/2 zu verschieben.
10. Optische Einrichtung mit einer Schaltfunktion nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung weiter umfaßt:
  • - einen ersten Circulator (101), der einen Eingabean­ schluß (106) zum Eingeben eines Eingabelichtsignals an den 3-dB-Koppler (115) besitzt, einen Ausblendan­ schluß (107) zum Ausgeben eines Lichtsignals, das aus dem 3-dB-Koppler (115) reflektiert ist, und
  • - einen zweiten Circulator (102), das einen Ausgabe­ anschluß (110) zum Ausgeben eines Ausgabelichtsig­ nals an 3-dB-Koppler (115) besitzt und einen Addie­ ranschluß (112) zum Addieren eines Lichtsignals.
11. Optische Einrichtung mit einer Schaltfunktion nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (133) und zweiten Gitter (135) und die er­ sten (119) und zweiten Phasensteuerungen (120) kombi­ niert sind, um einen Wellenlängerschalter (137) zu schaffen, wobei eine Vielzahl von Wellenleiterschaltern (137a; 137b; 137c; 137d) in Serie gekoppelt sind, um eine Vielfachschaltfunktion zu schaffen.
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