DE2630538C2 - Process for the optically controlled separation of light - Google Patents

Description

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufzeichnung der holographischen Gitter photorefraktive Materialien, z. B. Lithiumniobat, verwendet werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for recording the holographic grating photorefractive materials, for. B. Lithium niobate can be used.

4. Verfahren nach Ansoruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufzeichnung der holographischen Gitter Materialien verwendet werden, die Verbindungen mit Cis-Trans-Übergängen in organischen optischen Speichermaterialien enthalten.4. The method according to Ansoruch 1 or one of the following, characterized in that materials are used for recording the holographic grating which contain compounds with cis-trans transitions in organic optical storage materials.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufzeichnung der holographischen Gitter photochrome Materialien verwendet werden.5. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that photochromic materials are used for recording the holographic grating.

6. Verzweigungselement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufzeichnung der holographischen Gitter Pho6. Branch element according to claim 1 or one of the following, characterized in that for recording the holographic grating Pho

tothermoplasten benutzt werden.Thermoplastics are used.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abzweigung von Licht in eine oder mehrere Verzögerungsleitungen Anordnungen von doppelbrechenden Prismen verwendet werden.7. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that for branching off light in one or more delay lines arrangements of birefringent Prisms are used.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß üur Abzweigung von Licht in eine oder mehrere Verzögerungsleitungen halbdurchlässige Teilerspiegel verwendet werden.8. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that üur branching of light into one or more delay lines used semitransparent splitter mirror will.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abzweigung von Licht in eine oder mehrere Verzögerungsleitungen Beugungsgitter verwendet werden.9. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that diffraction gratings are used to branch off light into one or more delay lines.

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abzweigung von Licht in eine oder mehrere Verzögerungsleitungen synthetische Phasengitter verwendet werden.10. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that synthetic phase gratings are used to branch off light into one or more delay lines will.

11. Verfahren nach Ansprach 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal- und Steuerimpulsübertragung mit verschiedenen optischen Frequenzen erfolgt und das Aufzeichnungsmaterial nur für Licht mit der Steuerfrequenz empfindlich ist11. The method according to spoke 1 or one of the following, characterized in that the signal and control pulse transmission with different optical frequencies takes place and the recording material only for light with the control frequency is sensitive

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur gesteuerten Abspaltung von Licht der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten ArtThe invention relates to a method for the controlled splitting off of light in the preamble of Claim 1 designated Art

Bei einem solchen nach der DE-OS 23 20 521 bekann-In such a known according to DE-OS 23 20 521

ten Verfahren wird ein Lichtstrahl dadurch in zwei wählbare Richtungen gelenkt, daß er mit unterschiedlichen Polarisationszuständen gesendet wird. Dabei müssen aufwendige Polarisationsscbalter vorgesehen werden.th method, a light beam is directed in two selectable directions that it is sent with different polarization states. Complex polarization switches have to be provided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für eine einfach zu steuernde Abspaltung von Licht zu schaffen, mit dem nur durch eine zeitliche Beeinflussung eines gesendeten Lichtstrahls aus diesem Lichtsignale auszukoppeln oder abzuzweigen sind.The invention is based on the object of a method for an easily controllable elimination of To create light with which only by influencing the time of a beam of light sent out of it Light signals are to be decoupled or branched off.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale.This problem is solved by the features characterized in claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet Das neue Lichtablenkverfahren kann besonders vorAdvantageous further developments of the invention are characterized in the subclaims The new light deflection process can especially be used before teilhaft in optischen Nachrichtennetzen verwandt wer den, wo Lichtsignale über Lichtleitungen transportiert und an Knotenpunkten miteinander verkoppelt werden. Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele dar. Es zeigtpartly related in optical communication networks who the one where light signals are transported via fiber optics and linked to one another at nodes. The drawing represents exemplary embodiments. It shows

Fig. la und b ein Verfahren für eine einfache Verzweigung,Fig. La and b a method for a simple branch,

F i g. 2 ein Verfahren für mehrfache Verzweigungen. Nach Fig. la ist ein einlaufender Lichtstrahl L vorhanden, der in bestimmter Weise kodierte Impuis-Infor-F i g. 2 a method for multiple branches. According to Fig. La an incoming light beam L is present, which is encoded in a certain way pulse information mation überträgt Ein Teil des Lichts des Lichtstrahls L wird über einen Teilerspiegel TS ausgekoppelt, und der Lichtstrahl L' durchläuft eine Umwegleitung U. Am Knotenpunkt K werden beide Lichtstrahlen unter einem Winkel φ wieder zusammengeführt und treffen aufA part of the light of the light beam L is coupled out via a splitter mirror TS, and the light beam L ' passes through a detour U. At the node K , both light beams are brought together again at an angle φ and hit ein holographisches Aufzeichnungsmaterial H, das in der Lage ist, eine durch die Überlagerung beider Lichtstrahlen L und Z/erzeugte optische Interferenzstruktur für eine gewisse Zeit zu speichern, z. B. in Form einesa holographic recording material H which is able to store an optical interference structure generated by the superposition of the two light beams L and Z / for a certain time, e.g. B. in the form of a

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Schwärzungsgitters, in Form einer Brechungsindexver- Bei dem bisher beschriebenen Verfahren wird der teilung oder in Form eines Oberflächenreliefs. Die Spei- gepulste Lichtstrahl am Auskoppelpunkt in eine becherung dieser Zweistrahleninterferenz führt zu einer stimmte Richtung A₉ gerichtet Eine Veränderung des Beugung eines Teils des Lichtstrahls L in die Auskoppel- Einfallswinkels führt zu einer Veränderung der Ortsfrerichtung Λ^. 5 quenz der aufgezeichneten Interferenz und damit zuBlackening grid, in the form of a refractive index distribution, or in the form of a surface relief. The Spei- pulsed light beam at the decoupling point in a cup of this two-beam interference leads to a correct direction A _9. A change in the diffraction of a part of the light beam L in the decoupling angle of incidence leads to a change in the spatial direction Λ ^. 5 sequence of the recorded interference and thus too

Der Lichtstrahl L wird derart Impulslängen- bzw. einem anderen Ablenkwinkel. Dieser Effekt kann ausgezeitmoduliert, daß jeder Signalimpuls der Zeitdauer T nutzt werden, um eine wahlweise Auskopplung in verentweder aus einem oder aus zwei Teilimpulsen (Dop- schiedene Ausgangsrichtungen zu erreichen. Dazu werpelimpuls) der Zeitdauer T/l besteht Der über die Um- den η verschiedene Lichtstrahlen Lj ... „ vor dem Verwegleitung U ausgekoppelte Strahl L' wird bis zum io zweigungspunkt VP abgespalten und über mehrere Knotenpunkt K gegenüber dem Strahl L um die Zeit Verzögerungsleitungen Vi... „ am Koppelpunkt Gunter r = T/l verzögert. Am Knotenpunkt K können beide verschiedenen Winkeln ψ\,φι...φη zusammengeführt. Strahlen nur dann interferieren, wenn jeder Signalim- In F i g. 2 ist als Beispiel schematisch ein Fall gezeigt, bei puls aus einem Doppelimpuls besteht Wird der zweite dem über drei Verzögerungsleitungen eine Auskopp-Teilimpuls jedoch ausgelassen, dann entsteht keine In- 15 lung in vier verschiedene Richtungen ermöglicht wird, terferenz, da der über die Umwegleitung U zugeführte Jeder einlaufende Signalimpuls / wird dabei in vier Teilimpuls gerade in die zeitliche Lücke zwischen den Teilimpulsen /'gesendet, die jeweils die Länge TA be-Teilimpuken des Lichtstrahls L fällt Entsprechend wird sitzen. Über die Verzögerungsleitungen Vl,2,3können im ersten Fall im holographischen Speichermaterial ein in bezug auf den Lichtstrahl L die Verzögerungszeiten Gitter gespeichert, im zweiten Fall jedoch nicht 20 TA, 2 TA und 3 TA eingeführt werden. Wird nur einerThe light beam L is thus a pulse length or another deflection angle. This effect may be time modulated, that each signal pulse of duration T uses are to an optional coupling-in verentweder of one or of two partial pulses (double-different output directions to achieve. These werpelimpuls) of the time duration T / consists l The communication on the implementation of the η different light beams Lj ... "beam L ' decoupled before the path U is split off up to the branch point VP and delayed over several node K compared to the beam L by the time delay lines Vi ..." at the coupling point Gunter r = T / l . At the node K , both different angles ψ \, φι ... φη can be brought together. Rays only interfere if each signal im- In Fig. 2 a case is shown schematically as an example where puls consists of a double pulse. If the second partial pulse is omitted, however, via three delay lines, there is no interruption in four different directions U supplied Each incoming signal pulse / is sent in four partial pulses straight into the time gap between the partial pulses / ', each of which falls the length TA be-partial pulses of the light beam L accordingly will sit. In the first case, a grating of the delay times in relation to the light beam L can be stored in the holographic storage material via the delay lines V1, 2,3, but in the second case 20 TA, 2 TA and 3 TA cannot be introduced. Will only be one

Je nach der Aufzeichnungs- und LOschgeschwindig- der vier Teilimpulse gesendet dann «ndet keine Auskeit des Speichermaterials können verschiedene An- kopplung statt Erscheinen zwei hinterein«nderliegende Wendungen in Betracht gezogen werden. Ist das Auf- Teilimpulse, dann entsteht eine Interferenz zwischen Zeichnungsmaterial so schnell, daß der Einschreibevor- den über zwei benachbarte Verzögerungsleitungen laugang und die Flüchtigkeit eines Gitters der Signalge- 25 fenden Lichtimpulsen, und es wird eine Gitterstruktur schwindigkeit folgen können, dann wird es möglich, mit (Hologram H) entsprechend einer Zweistrahleninterder Datengeschwindigkeit auf dem Lichtstrahl L belie- ferenz erzeugt, die zur Auskopplung in die Richtung Α_φ\ bige Impulse abzuzweigen. Schnelle Aufzeichnungsma- führt. Wird entsprechend nur der letzte und der erste terialien sind im Prinzip bekannt z. B. ist es möglich, Teilimpuls gesendet, entsteht Beugung des Lichtes in die Brechungsindexgitter mit Picosekundenimpulsen in Li- 30 Richtung Α_ψΖ usw. Durch entsprechende Wahl der Folge thiumniobatkristalle einzuschreiben. Allerdings werden der Teilimpulse läßt sich damit Auskopplung in jede der dabei sehr hohe Lichtenergien benötigt Aufzeichnungs- vier Richtungen erreichen. Es kann aber auch gleichzeimaterialien höherer optischer Empfindlichkeit arbeiten tig eine Auskopplung in mehrere Richtungen erfolgen, meistens langsamer. Dann kann ein Gitter mit Hilfe von wenn mehr als zwei Teilimpulse gesendet werden. Dann einem oder mehreren Doppelimpulsen aufgebaut und 35 wird eine Drei- oder Viersirahleninterferenz erzeugt, über längere Zeiträume gehalten werden, ohne daß da- und das Licht des Lichtstrahls L wird entsprechend in bei unbedingt weitere Doppelimpulse zugeführt werden zwei oder drei zusätzliche Auskoppelrichtungen gemüssen. Die Abklingzeit eines gespeicherten Gitters be- beugt.Depending on the recording and erasure speed of the four partial impulses sent, then there is no location in the storage material, different coupling can be considered instead of the appearance of two consecutive turns. If the partial pulse is open, then an interference between the drawing material arises so quickly that the writing front can pass over two adjacent delay lines and the volatility of a grid of the signal-generating light pulses, and a grid structure can follow quickly, then it becomes possible , with (Hologram H) corresponding to a two-beam interdata speed on the light beam L supply, which branch off the pulses for decoupling in the direction Α _φ \ bige. Fast records. If only the last and the first materials are known in principle z. B. it is possible to send partial pulse, there is diffraction of light in the refractive index _grating with picosecond pulses in Li 30 direction Α ψΖ etc. By appropriate choice of the sequence to write thium niobate crystals. However, the partial impulses can be coupled out in each of the very high light energies required for recording in four directions. But it can also work at the same time materials of higher optical sensitivity, decoupling in several directions, usually more slowly. Then a grid can be sent with the help of if more than two partial pulses. Then one or more double pulses are built up and a three- or four-signal interference is generated and maintained for longer periods of time without the need for additional double pulses to be fed to the light beam L in two or three additional decoupling directions. The decay time of a saved grid is reduced.

stimmt dabei, wie viele verschiedene Abzweigschaltvor- Die Abspaltung der Strahlen in die Verzögerungslei-Is it correct how many different feeder switching ballasts The splitting off of the beams in the delay line

gängc pro Zeiteinheit durchgeführt werden können. 40 tungen kann unter Verwendung von Gittern, mit Anord-commonc can be carried out per unit of time. 40 connections can be made using grids, with

Geeignete Aufzeichnungsmaterialien sind elektroopti- nunp°n von teildurchlässigen Spiegeln oder mit doppel-Suitable recording materials are electro-opti- nunp ° n of partially transparent mirrors or with double

sche Kristalle mit spezieller Dotierung, die den photore- brechenden Prismen in bekannter Weise erfolgen. Zurcal crystals with special doping, which are applied to the photorefractive prisms in a known manner. To the

fraktiven Prozeß, z. B. in Lithiumniobat ausnutzen oder Abzweigung können auch Beugungsgitter oder synthe-fractional process, e.g. B. in lithium niobate or diversion can also use diffraction grating or synthetic

Speichermaterialien mit Photoleitern, wie die Photopia- tische Phasengitter verwendet werden,Storage materials with photoconductors, such as the photopia- tic phase grating are used,

ste, Photochrome, oder organische Speichermateriaiien, 45 Auch bei den Mehrfach-Auskoppeisystemen kannste, photochromic, or organic storage materials, 45 Can also be used with multiple extraction systems

wie z. B. Verbindungen mit Cis-Trani Übergängen. Be- wieder eine getrennte Signal- und Steuerimpulsübertra-such as B. Connections with Cis-Trani transitions. Be again a separate signal and control pulse transmission

sond.-rs bei der Nutzung des photorefraktiven Prozes- gung mit Licht verschiedener Frequenzen erfolgen,special-rs when using the photorefractive process with light of different frequencies,

ses kann die Speicherzeit in weiten Bereichen durch die wenn ein entsprechendes frequenzselektives Aufzeich-This can reduce the storage time in a wide range through the, if a corresponding frequency-selective recording

Dotierung beeinflußt werden, wodurch eine optimale nungsmaterial vorhanden ist.Doping can be influenced, whereby an optimal voltage material is present.

Anpassung an verschiedene Anwendungsfälle möglich 50 Adaptation to different applications possible 50

wird, z. B. vom Bereich der Millisekunden bis zu mehre- Hierzu 2 Blatt Zeichnungenwill, e.g. B. from the range of milliseconds up to several- 2 sheets of drawings

ren Stunden oder Monaten. ren hours or months.

Bei dem beschriebenen Prinzip ist auch eine Trennung von Signal- und Steuerimpulsen möglich, wenn
Lichtstrahlen unterschiedlicher Frequenz verwendet 55
werden und ein Aufzeichnungsmaterial vorliegt, das für
Licht einer Frequenz empfindlich, für die andere dagegen unempfindlich ist Dann kann das Licht der empfindlichen Frequenz zur Steuerung der Verzweigung benutzt werden, während zur Signalübertragung Licht mit 60
einer anderen Frequenz dient, das nicht zu einer Veränderung des Aufzeichnungsmaterials führt, wohl aber zur
Lichtbeugung.With the principle described, a separation of signal and control pulses is also possible, if
Light beams of different frequencies used 55
and a recording material is present which is suitable for
Light of one frequency is sensitive, but is insensitive to the other. Then the light of the sensitive frequency can be used to control the branching, while light with 60 is used for signal transmission
a different frequency is used that does not lead to a change in the recording material, but does lead to
Light diffraction.

Dies hat besonders dann Vorteile, wenn die Signalübertragung mit sehr hoher Datenrate erfolgen soll und 65
durch die Teilung jedes Steuerimpulses in Teilimpulse
beim Ein-FreauenzvenVhren zu viel KanalkapazitätThis is particularly advantageous when the signal is to be transmitted at a very high data rate and 65
by dividing each control pulse into partial pulses
Too much channel capacity when watching one frenzy

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur optisch gesteuerten, wahlweisen Abspaltung von Licht aus einem Information übertragenden gepulsten Lichtstrahl in eine von der des eingehenden Lichtstrahls abweichende Richtung, unter Verwendung eines holographischen Gitters, dessen Gitterstruktur durch Interferenz eines vom einlaufenden Lichtstrahl abgespaltenen Hilfsstrahl mit dem verbleibenden Reststrahl, die sich im holographischen Gitter unter einem vorgegebenen Schnittwinkel kreuzen, aufgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß der eingehende Lichtstrahl aus Impulsblöcken besteht, welche im Falle der nicht gewünschten Abspaltung von Licht mit Pausenabständen gesendet werden, und daß zur Bewirkung der Abspaltung von Licht mindestens während eines Pausenabstandes kohärente Steitärimpulsblöcke ,gesendet werden, und daß der Hilfsstrahl derart sisS einem verlängerten Weg geführt wird, daß über diesen Umweg geleitete Teile der Impulsblöcke gegenüber den direkt geführten Teilen der Impulsblöcke mit einer solchen Verzögerungszeit im holographischen Gitter eintreffen, daß der über den Umweg geleitete Teil eines Impulsblocks während der dem direkt geführten Teil des Impulsblocks folgenden Pause eintrifft1. A method for the optically controlled, optional splitting off of light from an information-transmitting pulsed light beam into one of the des incoming light beam deviating direction, using a holographic grating, its lattice structure due to the interference of an auxiliary beam split off from the incoming light beam with the remaining beam, which is in the holographic grating under a given Cross cutting angles, being built up, thereby characterized in that the incoming light beam consists of blocks of pulses, which in the case the undesired splitting off of light are sent with pause intervals, and that to effect the splitting off of light at least during a pause distance coherent constant pulse blocks are sent, and that the auxiliary beam in such a way that sisS is guided along an extended path that via this detour routed parts of the pulse blocks compared to the directly routed parts of the Pulse blocks arrive with such a delay time in the holographic grating that the Detour routed part of a pulse block arrives during the pause following the directly routed part of the pulse block 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von π abgespaltenen Hilfsstrahlen un'?r verschiedenen Winkeln tp\, qn ·■· <Pn mit dem verbleibenden Reststrahl im holographischen Gitter (Koppelpunkt K) zusammengeführt werden, wobei die Hillsstrahlen auf derart gegenüber dem Weg des Reststrahls verlängerten Wegen geführt werden, daß sich für den μ-ten Strahl Verzögerungszeiten von -^t-J- ergeben, und daß der eingehende Lichtstrahl aus Impulsblöcken der Länge2. The method according to claim 1, characterized in that a number of π- split auxiliary beams un '? R different angles tp \, qn · ■ · <Pn with the remaining beam in the holographic grating (coupling point K) are brought together, the Hills rays on paths longer than the path of the remaining beam are guided in such a way that delay times of - ^ tJ- result for the μ-th beam, and that the incoming light beam consists of pulse blocks of length τ- besteht, wobei im Falle nicht gewünschterτ- consists, in the case not desired Abspaltung von Licht aus einem Impulsblock der DauerSeparation of light from a pulse block of duration eine Pause der Dauer folgt, unda pause of duration follows, and π + 1 π + 1 π + 1 π + 1 daß zur wahlweisen Abspaltung von Licht in eine oder mehrere unterschiedlichen Richtungen während der Pausendauer mindestens ein lagebestimmter kohärenter Impulsblock mit einer Dauer vomthat for the optional splitting off of light in one or more different directions during the pause at least one position-determined coherent pulse block with a duration of ein- und/oder mehrfachen der Zeit ——γ gesendetone and / or multiple of the time - —γ sent