DE2019105C3

DE2019105C3 - Bandpaßfilter für optische Wellen

Info

Publication number: DE2019105C3
Application number: DE2019105A
Authority: DE
Inventors: Enrique Alfredo Jose Rumson N.J. Marcatili (V.St.A.)
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1969-04-25
Filing date: 1970-04-21
Publication date: 1979-08-23
Also published as: BE749314A; SE361784B; FR2070656B1; FR2070656A1; DE2019105B2; GB1298387A; JPS4737460B1; US3558213A; DE2019105A1; SE365907B

Description

ίο Die Erfindung bezieht sich auf ein Bandsperrfilter gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der eigenen gleichlaufenden Anmeldung P IS 24 994.6 vom 19. Mai 1969 ist ein dielektrischer Welsenleiter zum Führen von elektromagnetischer Wellenenergie im infraroten, sichtbaren und ultravioletten Teil des Frequenzspektrums, allgemein als »optische« Wellen bezeichnet, beschrieben. Solche Wellenleiter sind von besonderem Interesse dahingehend, daß sie sehr klein sind und sehr billig unter Verwendung der gegenwärtig verfügbaren Festkörperherstellungsmethoden hergestellt werden können. Jedoch müssen für diesen Weiienleitertyp, damit er in einem Nachrichtenübertragungssystem brauchbar ist, Schaltungselemente entworfen werden, die sowohl in der Lage sind,

2) Sichaltungsfunktionen, wie Modulation, Leistungsaufteilung, Kanalpbzweigung, Bandsperren und Banddurchlaß u. dgl., durchführen zu können, als auch gleichzeitig mit der Wellenleiterstruktur verträglich sind.

Grundsätzlich umfaßt ein Bandsperrfilter eine Hauptin übertragungsleitung, die mit einem Resonator, wie e:inem Hohlraumresonator, gekoppelt ist. Ein typisches bekanntes Mikrowellenfilter, wie es in F i g. 5 dargestellt ist, weist einen Abschnitt eines Rechteckhohlleiters 60 a.uf sowie einen Stehwellenresonatorhohlraum 61, der

r> auf die Mittenfrequenz des zu sperrenden Frequenzbandes abgestimmt ist. Die Kopplung zwischen dem Hohlleiter 60 und dem Resonator 61 wird mit Hilfe eines Paares von in einem Längsabstand angeordneten Kopplungsöffnungen 62 und 63 erzeugt. Generell ändert sich die Bandbreite des Sperrbandes als Funktion sowohl der Größe als auch des Abstandes der öffnungen.

Mit bestimmten Abänderungen, die durch die viel kürzeren Wellenlängen optischer Frequenzen bedingt

4^r> sind, ist jedes der nachfolgend beschriebenen Filter ähnlich dem Mikrowellenfilter, indem jedes Filter eine Übertragungsleitung umfaßt, die mit Hilfe eines Paars im Abstand angeordneter Kopplungsbereiche mit dnem Resonator gekoppelt ist, der generell auf die

ίο Mitte des zu sperrenden Frequenzbandes abgestimmt ist. Während jedoch ein Mikrowellenresonator mit Abmessungen im Bereich einer Wellenlänge hergestellt werden kann, kann dies gewöhnlich bei optischen Frequenzen nicht geschehen. Hinzu kommt: Selbst

Yi relativ kurze Kopplungsstrecken nehmen bei optischen Frequenzen Laufwelleneigenschaften an und bekommen Richtverhalten, was dazu führt, daß die gekoppelte Wellenenergie sich im Resonator lediglich in einer Richtung ausbreitet. Aufgrund dieser Unterschiede

w) kann ein Filter für optische Frequenzen nicht einfach dadurch hergestellt werden, daß die Abmessungen eines Mikrowellenfilters verkleinert werden.

Aus NTZ, 1963, Heft 6, Seiten 297 bis 302 und aus der DE-AS 10 11018 sind Ringresonatoren in Form von

h. Hohlringen bekannt, die als Frequenzweichen bzw. Kopplungselemente zwischen Rechteck- und Rundhohlleitern für den Millimeter-Wellenbereich gedacht sind. Die Einkopplung von Mikrowcllenenergie aus dem

einen Hohlleiter in den Ringresonator sowie die Auskopplung aus dem Ringresonator in den anderen Hohlleiter geschieht je durch Richtkopplur.g zwischen Hohlleiter und Ringresonator bzw. Ringresonator und Hohlleiter. Auch hier gilt das bereits Gesagte, daß man die Struktur solcher bekannter Mikrowellenvorrichtungen nicht einfach verkleinern kann, um zu Filtern zu gelangen, die für optische Frequenzen geeignet sind.

Aufgabe rier vorliegenden Erfindung ist es, unter Überwindung dieser Probleme ein Bandsperrfilter für optische Frequenzen verfügbar zu machen.

Diese Aufgabe wird bei dem vorausgesetzten Bandsperrfilter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

F i g. 1 und 2 je eine Ausführungsfurm eines Richtkopplers,

F i g. 3 und 4 Resonatoranordnungen,

Fig.5 zu Vergleichszwecken ein bekanntes Mikrowellen-Bandsperrfilter,

Fig.6, 7, 8, 9, 10, 11 und 12 verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Bandsperrfilter,

Fig. 13 eine mechanische Anordnung zur Abstimmung eines Resonators und

F i g. 14 eine alternative Abstimmanordnung.

Richtungskoppler

Vor einer Erläuterung der verschiedenen Schaltungen seien grundsätzliche Schaltungselemente, die zur Erzeugung dieser Schaltungen verwendet werden, beschrieben. Von diesen ist das erste Element, das in F i g. 1 dargestellt ist, ein Richtungskoppler, der zwei transparente (dämpfungsarme) dielektrische Bandleitungen 11 und 12 aufweist, welche in einem zweiten transparenten dielektrischen Material 12 eines niedrigeren Brechungsindexes eingebettet sind. Die Bandleitungen sind entweder vollständig in der Unterlage 12 eingebettet, in welchem Falle das zweite dielektrische Material mit sämtlichen Oberflächen der Bandleitungen 10 und 11 in Kontakt steht; oder alternativ hierzu sind die Bandleitungen nur teilweise in der Unterlage eingebettet, in welchem Falle das zweite dielektrische Material nur mit einem Teil der Oberfläche der Bandleitungen in Kontakt steht. Bei der dargestellten Ausführungsform nach F i g. 1 sind die Bandleitungen teilweise eingebettet, wobei die Oberseite jeder Bandleitung zum Umgebungsmedium, typischerweise Luft, hin frei liegt Ein drittes dielektrisches Material kann in Kontakt mit oder in der Nähe der frei liegenden Bandleitungsoberfläche angeordnet werden, um die elektrische Länge der Bandleitung zu modifizieren, wie nachstehend noch im einzelnen erläutert wird.

Die Bandleitungen, die normalerweise großen Abstand voneinander haben, verlaufen längs eines Kopplungsintervalls L relativ dicht nebeneinander. Die zwischen den Bandleitungen gekoppelte Leitung ist eine Funktion deren Brechungsindexes, des Kopplungsintervalls L, der Breite a und des Abstandes c der Bandleitungen sowie des Brechungsindexes der Unterlage. Ein vollständiger Leistungsübergang wird erhalten, wenn die folgende Gleichung erfüllt ist.

.7 ι /JTT

Λ =

2"²n I I

/ gleich der Wellenlänge im freien Raum

der geführten Wellenenergie,

n(l — Δ)(\ — γ) gleich dem Brechungsindex des Bereiches, der Unterlage zwischen den Bandleitungen und

n(l— Δ) gleich dem Brechungsindex des Restes

der Unterlage.

Für den speziellen Fall Δ = 0,01, y = 0, π =■ 1,5 und a = c = A ist das Kopplungsintervall L für vo'lständigen Leistungsübergang = 700A. Für einen 3-Dezibel-Koppler ist L/2 = 350 odei ungeradzahlige Vielfache hiervon.

Die Länge des Kopplungsintervalles, die zum Koppeln eines gegebenen Leistungsbetrages zwischen Bandleitungen erforderlich ist, kann bequemerweise geändert werden durch Steuern des Brechungsindexes des Unterlagebercichcs zwischen den Bandleitungcn. Wenn beispielsweise γ = 0,17 ist, so wird die Kopphingslänge auf die Hälfte des oben für γ = 0 gerechneten Wertes reduziert

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Richtungskopplcrs entsprechend der Erfindung, der zwei sich überkreuzende Bandleitungen 20 und 21 aufweist, die in einer dielektrischen Unterlage 22 eingebettet sind. Wenn der Winkel θ zwischen den Bandleitungen 90° beträgt, so wird nichts von längs einer der beiden Bandleitungen fortschreitenden Leistung auf die andere übertragen. Mit abnehmendem Schnittwinkel nimmt die zwischen den Bandleitungen gekoppelte Leistung zu und erreicht einen Maximalwert von einhalb, wenn sich Θ Null nähert Unter Vernachlässigung von Verlusten ändert sich die gekoppelte Leistung annähernd mit dem Quadrat des Kosinus des Winkels zwischen den Bandleitungen. Daher wird ein längs der Bandleitung 20 fortschreitendes Signal der Amplitude E, wie dieses durch den Pfeil 23 dargestellt ist, sich im Schnittpunkt der Bandleitungen 20 und 21 aufteilen. Unter Vernachlässigung von Verlusten wird eine Signalkomponente proportional zu 0,707 ECos²© auf die Bandleitung 21 gekoppelt, wie dieses durch den Pfeil 24 dargestellt ist. Der Rest des Signals, dargestellt durch den Pfeil 25, fährt fort, längs der Bandleitung 20 weiterzulaufen.

In der folgenden Beschreibung sollen die Schaltungskomponenten und Übertragungsleitungen bei allen Ausführungsformen dahingehend verstanden werden, daß sie, wie in Fig. 1, eine transparente Bandleitung aufweisen, die teilweise oder vollständig in eine transparente dielektrische Unterlage niHH^eren Brechungsindexes eingebettet ist Um jeclorh die Erläuterung zu vereinfachen, wird nui auf den Bandleitungsteil der Übertragungsleitung Bezug genommen, und es versteht sich in allen Fällen, daß der Bandleitungsteil in einer geeigneten Unterlage eingebettet ist

Resonator

Die leuieii zu betrachtenden Schaltungselemente sind die Resonatoranordnungen der Fig. 3 und 4, die Ausf^iungsform nach Fig.3 weist eine geschienene · kreisförmige Schleife aus einer in einer Unterlage 51 eingebetteten Bandleitung 50 auf. Die Schleife kann im allgemeinen jegliche Form haben, wie in den verschiedenen nachstehend noch zu beschreibenden Schaltungen im einzelnen erläutert wird. ι η

Die zweite Resonatorausführung (Fig.4) ist eine Abwandlung des Schleifenresonators dahingehend, daß der Schleifeninnenradius rgleich 0 ist. Dieser sogenannte »Scheibenw-Resonator beruht auf der Erkenntnis, daß, wenn die Breite der Bandleitung 50 groß ist im !■-, Vergleich zur Signalwellenlänge, praktisch das ganze elektromagnetische Feld dicht entlang der Außenkante der Schleife sich fortzupflanzen sucht. Daher spielt der Ort der Innenkante der Schleife nicht langer eine wesentliche Rolle hei dem Wellenleitungsprozeß und kann demgemäß auf Null reduziert werden. Dieses verwandelt den Schleifenresonator nach F i g. 3 in den Resonator nach F i g. 4, der durch eine in eine Unterlage 53 eingebettete Scheibe 52 aus dielektrischem Material gebildet ist. _>·,

Ein Vorteil des Scheiben-Resonators ist der, daß er viel einfacher und deshalb leichter und billiger herzustellen ist. Außerdem hat er einen kleineren Radius als ein Schleifen-Resonator mit dem gleichen Strahlungsverlust. )o

Bandsperrfilter

Grundsätzlich sind die im nachstehenden beschriebenen Filterausführungen das Äquivalent des in F i g. 5 dargestellten bekannten und zuvor beschriebenen r> Mikrowellen-Bandsperrfilters.

Mit gewissen Modifikationen, die durch die viel kürzeren Wellenlängen bei den optischen Frequenzen diktiert sind, ist jeder der nachstehend beschriebenen Filter dem Mikrowellenfilter dahingehend ähnlich, daß jeweils eine Übertragungsleitung vorgesehen ist, die mit Hilfe eines Paares von Kopplungszonen an einen Resonator angekoppelt ist, der auf die Mitte des zu sperrenden Frequenzbandes abgestimmt ist Während ein Mikrowellen-Hohlraum mit einer Länge in der «5 Größenordnung einer Wellenlänge hergestellt werden kann, ist dieses jedoch nicht bei optischen Frequenzen möglich. In ähnlicher Weise nehmen relativ kurze Kopplungsintervalle Wanderwelleneigenschaften bei optischen Frequenzen an und werden zu Richtungsglie- w dem, wodurch veranlaßt wird, daß die gekoppelte Wellenenergie in nur einer Richtung innerhalb des Hohlraums läuft Wegen dieser Unterschiede kann ein Filter bei optischen Frequenzen nicht einfach dadurch hergestellt werden, daß man die Abmessungen eines Mikrowellenfilters maßstäblich entsprechend verkleinert

F i g. 6 zeigt nun ein erstes Ausführungsbeispiel eines Bandsperrfilters entsprechend der Erfindung. Das Filter weist eine Übertragungsleitung auf, die durch eine bo dielektrische Bandleitung 70 gebildet ist, welche ihrerseits in einem Substrat 79 eingebettet und an einen achterförmigen Resonator 76 längs zweier im Längsabstand voneinander liegender Kopplungsintervalle 72 und 73 angekoppelt ist

Der Resonator 76 kann auf zwei Wegen erzeugt werden. Bei einer ersten Ausführung sind die beiden Teile 77 und 78 des Achters im Überkreuzungsbereich physikalisch voneinander mit Hilfe einer Schicht hu transparentem dielektrischen Material getrennt.

Bei einer zweiten Ausführungsform, wie diese in F i g. 6 dargestellt ist, schneiden sich die beiden Teile 77 und 78. Ir. diesem letzteren Füll erfolgt die Überkreuzung der beiden Teile unter rechten Winkeln, um eine Quer-Kopplung zu vermeiden.

Wie in Verbindung mit Fig. 1 erläutert worden ist, cr/vngt eine Kopplung zwischen Bandieitungen bei optischen Frequenzen, selbst über sehr kleine physikalische Intervalle, eine Richtungskopplung. Daher erzeugt die /wischen der Übertragungsbandleitung 70 und der Resonatorbandleitung 75 gekoppelte Wellenenergie an jedem der beiden Kopplungsintervalle eine Wanderwelle, die von jedem der Kopplungsintervalle in nur einer Richtung weiterläuft. Um eine stehende Welle im Resonator 76 zu erzeugen, ist die Filteranordnung so ausgebildet, daß die beiden gekoppelten Wellen in entgegengesetzten Richtungen längs der Bandleitung 75 fortschreiten, um so eine stehende Welle zu erzeugen. In der Anordnung nach F i g. 6 wird dieses bewerkstelligt durch die Achterform des Resonators.

Beim Betrieb läuft ein Signal mit Frequenzkomponenten, die sich über ein Frequenzband f\ und /j erstrecken, längs der Bandleitung 70. Ein kleiner Teil dieser Wellenenergie wird in den Resonator 76 an jedem der Kopplungsintervalle 72 und 73 eingekoppelt. Wie durch die Pfeile längs der Resonatorbandleitung 75 angezeigt ist, ist die eingekoppelte Energie gerichtet und läuft aus den Kopplungsbereichen in den angegebenen Richtungen heraus. Wegen der Achterform des Resonators 76 laufen jedoch die beiden fortschreitenden Wellen längs der Bandleitung 75 in entgegengesetzten Richtungen, um eine stehende Welle zu bilden, die sich bei der Resonanzfrequenz /ides Resonators aufbaut.

Bei einem Mikrowellen-Bandsperrfilter der in F i g. 5 dargestellten Art ändert sich die Bandbreite des gesperrten Bandes als Funktion sowohl des Abstandes zwischen den Kopplungsöffnungen als auch des Kopplungskoeffizienten der öffnungen. Bei der Ausführungsform nach Fig.6 ist jedoch die Bandbreite unabhängig vom Abstand zwischen den Kopplungsintervallen 72 und 73 und hängt nur vom Kopplungskoeffizienten ab.

Bezeichnet man die Filterbandbreite mit 2Af, so werden die gesperrten Frequenzen f-, ± Af längs der Bandleitung 70 zurückreflektiert Der Rest der Signalfrequenzen fährt fort längs der Bandleitung 70 zu laufen.

Um die Form des gesperrten Bandes zu steuern, können mehrere Resonatoren hintereinander geschaltet werden, wie dieses schematisch in F i g. 7 angedeutet ist Bei dieser Ausführungsform sind drei Resonatoren 76', 76" und 76'" an die Übertragungsleitung 70* angekoppelt Die Resonatoren können entweder auf die gleiche Frequenz oder gegeneinander versetzt auf verschiedene Frequenzen abgeglichen sein.

Da der Resonator 76 gegenüber der Wellenlänge der Signalenergie groß ist, ist er ein vielfrequenter Resonator, und folglich ist er bei einer Vielzahl von Frequenzen resonant, für welche die Resonatorlänge gleich einem ganzzahligen Vielfachen einer halben Wellenlänge ist Vorzugsweise wird der Resonator 76 kurz genug gemacht, so daß die nächstbenachbarte Resonanz außerhalb des Bandes f\..-h fällt Wenn jedoch die Krümmung der Schleife in dem Bestreben reduziert wird, die Gesamtgröße des Resonators zu verringern, werden die Strahlungsverluste größen

Diese einander widersprechenden Eleschiänkungen sind teilweise durch die Ano 'nisr.g nach Fig. d gelöst. Bei dieser Anordnung ist ein kreisförmiger Schleifenresonator 80 vorgesehen, der etwa die halbe Größe des Achterresonators der F i g. 6 besii/i. Urn zwei Kopplungsintervalle zum Einkoppeln von Wellenenergie in den Resonator 80 unler entgegengesetzten Richtungen zu haben, verläuft die Übertragungs'oandleitung 81 in einer Schleifenform 84. Das eine Koppliingsintervall 82 zwischen dem Resonator 80 und der Bandleitung 81 befindet sich längs dieser außerhalb der Schleife 84. Der zweite Kopplungsbereich 83 zwischen dem Resonator 80 und der Bandleitung 81 verläuft längs der Schleife. Um jede Kreuzkoppiung zu vermeiden, kann man die Überkreuzungsstelle der beiden Enden der Schleife 84 entweder so ausbilden, daß diese sich unter einem rechten Winkel schneiden (dargestellter Fall), oder daß die beiden Enden physikalisch mit Hilfe einer Schicht aus dämpfungsarmem Material voneinander getrennt sind.

Die Filterausführungsform nach F i g. 9 ist im wesentlichen die gleiche wie die nach F i g. 8, jedoch mit der Ausnahme, daß der Schleifenresonator 80 durch einen Scheiben-Resonator 86 ersetzt ist. In beiden Fällen ist der Resonator auf eine Frequenz innerhalb des zu sperrenden Frequenzbandes abgestimmt. Beim Schleifenresonator ist die Schleifenlänge ein ganzzahliges Vielfaches der geführten Wellenlänge bei der interessierenden Frequenz. Beim Scheiben-Resonator ist der Außenumfang 2nr der Scheibe 86 gleich einem ganzzahligen Vielfachen der geführten Wellenlänge bei der interessierenden Frequenz gemach U wobei r den Scheibenradius bezeichnet. In der Praxis kann bei optischen Frequenzen, wo die Wellenlängen sehr klein sind, jede bequeme Resonatorgröße benutzt werden, und das Abstimmen erfolgt auf die noch zu erläuternde Weise.

Ein zweiter Resonator kann an das System angeschlossen werden, wie dieses schematisch in Fig. 10 dargestellt ist. Hier sind zwei Resonatoren 87 und 88 entweder von der Schleifen- oder von der Scheiben-Variante an die Übertragungsleitung 8Γ und die Schleife 84' angekoppelt. Wie bei der vorigen Ausführungsform nach F i g. 7 können die Resonatoren entweder auf dieselbe oder auf verschiedene Frequenzen abgestimmt sein.

Die Fig. 11 und 12 zeigen verschiedene weitere alternative Ausführungsformen eines Bandsperrfilters gemäß der Erfindung. Bei der ersten dieser Ausführungsformen (Fig. 11) schneidet der Resonator 90 die Übertragungsleitung 91 unter rechten Winkeln an zwei im Längsabstand auseinanderliegenden Stellen 92 und 93. Zwischen diesen beiden Stellen ist die Übertragungsleitung an beide Seiten des durchschnittenen Resonators längs zweier Kopplungsintervalle 94 und 95 richtungsgekoppelL Wie bei den Ausführungsformen nach Fig.6, 7, 8 und 9 fließen die beiden in den Resonator 90 an den beiden Kopplungsintervallen eingekoppelten Signale in entgegengesetzten Richtungen.

Um störende Kopplung zwischen dem Resonator 90 und der Übertragungsleitung 91 zu vermeiden, können diese alternativ voneinander an den Überkreuzungsstellen 92 und 93 mit Hilfe einer zwischengeschalteten verlustarmen dielektrischen Schicht physikalisch und elektrisch gegeneinander isoliert werden.

Eine Ausführungsform, die die Auswahl des Schnittwinkels zwischen dem Resonator und der Übertragungsleitung frei läßt, ist in Fig. 12 dargestellt.

Bei dieser Ausführungsform hat der Resonator 133 die Form eines Ovals, das die Übertragungsleitung 121 an zwei im Längsabstand voneinander gelegenen ■■> Stellen schneidet. Um gleiche Kopplung an den beiden Schnittstellen sicherzustellen, sind die Schnittwinkel zwischen der Übertragungsleitung und den Resonatorsegmenten 132 und 131 gleich. Je kleiner der Winkel, desto größer ist die Kopplung und desto größer ist die

in Bandbreite des Filters.

Obgleich nicht dargestellt, versteht es sich für jedes der vorstehend beschriebenen Filter, daß auch eine Mehrzahl Resonatoren längs des Wellenweges hintereinanderiiegend angeordnet werden können, um die Filterform zu steuern, und daß die Resonatoren auch entweder die gleiche Frequenz oder auf jeweils gegeneinander versetzte Frequenzen abgestimmt sein können, je nachdem, wie dieses der Einzelfall erfordert.

₁₍₎ Abstimmung

Bei sämtlichen vorstehend beschriebenen Anordnungen wurde angenommen, daß die Resonatoren bei der genauen interessierenden Frequenz resonant sind. Vom praktischen Standpunkt aus gesehen könnte dieses ohne

2-, einen außergewöhnlichen Genauigkeitsgrad bei der Herstellung nicht leicht erreicht werden. Es ist deshalb vorteilhaft, irgendwelche Abstimmittel für die Resonatoren vorzusehen. Außer daß dadurch die Herstellungstoieranzen nicht so eng zu sein brauchen und dadurch

κι die Kosten reduziert werden können, ist es hierdurch auch möglich, die Frequenzkurve des Filters zu ändern und, wie gezeigt wird, eine Reihe variabler Schaltungselemente, wie variable Dämpfungsglieder, Modulatoren, variable Leistungsunterteiler und Schalter, zu ermögli-

ii chen.

Eine erste, mechanische Abstimmethode ist in F i g. 13 dargestellt, die zur Erläuterung das Bandsperrfilter der F i g. 6 mit einer Übertragungsleitung 193 und einem achterförmigen Resonator 194 aus einem Material des Brechungsindexes π zeigt. Eine Abstimmung wird dadurch bewerkstelligt, daß ein transparentes (dämpfungsarmes) dielektrisches Glied 195 mit einem Brechungsindex n\ kleiner als η in dichte Nähe zu dem Resonator gebracht wird.

4", Je dichter das Abstimmglied am Resonator liegt (d. h. je kleiner der Abstand Jhierzwischen ist) oder je größer das vom Abstimmglied bedeckte Gebiet des Resonators ist, desto niedriger ist die Frequenz. Daher kann eine Abstimmung entweder durch eine vertikale Bewegung

so des Abstimmgliedes, das den Abstand d ändert, oder durch eine horizontale Verschiebung bewerkstelligt werden, die den vom Abstimmglied bedeckten Teil des Resonators ändert

Eine alternative Anordnung betrifft eine elektrische Änderung der Brechungsindizes der Bandleitung und/oder der Unterlage des abzustimmenden Schaltungsteils. Eine solche Anordnung ist in Fig. 14 dargestellt, die dem Querschnitt eines dielektrischen Wellenleiters mit einem Substrat 200 und einer

ω Bandleitung 201 zeigt Der Wellenleiter kann irgendein Teil eines jeden der hier beschriebenen Schaltungsglieder sein.

Wenn entweder die Bandleitung 201 oder das Substrat 200 oder beide aus einem elektrooptischen Material hergestellt sind, dann kann die elektrische Länge des Wellenleiters geändert werden durch Anlegen eines variablen elektrischen Feldes an das elektrooptische Material. Zweckmäßig erfolgt dieses

mit Hilfe eines Paares Elektroden 202 und 203, die auf gegenüberliegenden Seiten des dielektrischen Wellenleiters angeordnet und mit einer Quelle variabler Gleichspannung 204 verbunden sind.

Grundsätzlich haben beide der vorstehend beschric-

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benen Abstimmanordnungen die Wirkung, daß die elektrische Länge des Wellenleiters geändert wird, d. h. die Phasenverschiebung durch den Wellenleiter. Dieses Phänomen kann auch für andere Zwecke als zum Abstimmen eines Resonators benutzt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Bandsperrfilter für optische Wellen, mit einer Übertragungsleitung in Form einer verlustarmen dielektrischen Bandleitung, die in einem verlustarmen dielektrischen Substrat eingebettet ist, dessen Brechungsindex niedriger als der der Bandleitung ist, und mit wenigstens einem auf eine Frequenz innerhaib des zu sperrenden Frequenzbandes abgestimmten und mit der Übertragungsleitung gekoppelten Resonator, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator (76; 76', 76", 76'"; 80; 86; 87; 88; 90; 133; 194) eine in das Substrat eingebettete, in sich geschlossene Struktur aus verlustarmem dielektrischem Material aufweist, ein Vielfaches der Wellenlänge des zu sperrenden Frequenzbandes lang ist und die Aufrechterhaltung von Laufwellen gestattet, und daß der Resonator mit der Übertragungsleitung (70; 70'; 81; 81'; 91; 134; 193) an zwei Stellen (72, 73; 82, 83; 94, 95) derart richtungsgekoppelt ist, daß im Resonator zwei in entgegengesetzter Richtung umlaufende Laufwellen getrennt induziert werden, von denen jede kontinuierlich in derselben Richtung weiterläuft, in der sie in den Resonator eingekoppelt worden ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator eine geschlossene kreisförmige Schleife (50, F i g. 3) ist.

3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator eine Scheibe (52, F i g. 4) ist.

4. Filter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleitung (81, F i g. 8 und 9) einen Schleifenteil (84) aufweist und daß der Resonator (80; 86) mit der Übertragungsleitung (81) längs eines ersten Bereichs (82) außerhalb des Schleifenteils (84) und längs eines zweiten Bereichs (83) innerhalb des Schleifenteils richtungsgekoppelt ist.

5. Filter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar Resonatoren (87 und 88, Fig. 10) mit der Übertragungsleitung (81') richtungsgekoppelt ist.

6. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Resonator (76; 76', 76", 76'"; 194) eine verlustarme dielektrische Bandleitung in Form einer Acht (75) ist.

7. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator (76; 194) neben der Übertragungsleitung (70; 193) derart angeordnet ist, daß jede Schleife des die Form einer Acht aufweisenden Resonators längs einer Kopplungsstrecke (72, 73) mit der Übertragungsleitung in Koppelbeziehung steht.

8. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator (135) die Form einer geschlossenen Schleife aufweist, welche die Übertragungsleitung (134) an zwei in Längsrichtung versetzten Stellen schneidet.

9. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator (133) die Übertragungslei tung (134) an jeder der beiden Schnittstellen unter einem von 90° verschiedenen Winkel a. schneidet.

10. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator (90) die Übertragungsleitung (91) an jeder der beiden Schnittstellen (92, 93) unter einem Winkel von 90" schneidet und daß ein Teil des Resonators auf jeder Seite der I Ibertragungsleitung mit dieser über eine Kopplungsstrecke (94, 95) in Kopplungsbeziehung steht