DE3239312A1 - Einrichtung zur abschirmung einer lichtquelle - Google Patents

Einrichtung zur abschirmung einer lichtquelle

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DE3239312A1
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optical
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light
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DE19823239312
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John Stuart Old Harlow Essex Heeks
John David Harlow Essex Jackson
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STC PLC
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International Standard Electric Corp
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    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/11—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
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Description

J.S.Heeks 35-4
Einrichtung zur Abschirmung einer Li chtque LLe
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Abschirmung einer LichtqueLLe von zur LichtqueLLe zurückreflektiertem Licht. Eine solche Einrichtung kann in optischen Übertragungssystemen oder in optischen Sensorsystemen verwendet werden.
HaLbLeiterdiodenLaser reagieren sehr empfindlich in bezug auf eine Änderung ihrer Last und deshalb ist es wünschenswert, vom optischen System zurückreflektiertes Licht von dem HaLbLeiterdiöden laser fernzuhalten. Es wird ein Isolator benötigt, der Licht nur in einer Richtung durchläßt. Bei bekannten Einrichtungen werden magnetische Effekte (z.B. Faraday Rotation) ausgenützt und zwar in Verbindung mit Polarisationsfiltern, wodurch im optischen Lichtweg ein nichtreziprokes Verhalten erreicht wird. In üblichen optischen Übertragunsmedien erhält man jedoch nur unzureichende Ergebnisse. Es ist außerdem schwierig, solche Lösungen in der Technik der integrierten Optik zu realisieren. Bei der neuen Einrichtung wird die LichtqueLLe von dem vom optischen System zurückreklektierten Licht abgeschirmt und die neue Einrichtung Läßt sich aLs integriertes optisches Bauelement realisi eren.
ZT/Pi-Sm/Chr
Stuttgart, 18. Oktober 1982
• · · α
~ 4 J.S.Heeks 35-4
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispieLsweise näher erläutert. Es zeigt
Fig.1 eine Skizze zur Erläuterung der akusto-optischen
Bragg-Ablenkung, und
Fig.2 eine schematische Darstellung der neuen Einrichtung zur Abschirmung der Lichtquelle.
Bei der neuen Einrichtung wird davon Gebrauch gemacht, daß Licht, das in einer akusto-optischen Bragg-ZeLle abgelenkt wird, seine Frequenz ändert und zwar in Abhängigkeit von der Frequenz der akustischen Welle. Dies wird anhand der Fig.1 erläutert. Dort ist eine optische Welle mit der Frequenz f dargestellt, die unter einem bestimmten Winkel auf eine akustische Welle mit der Frequenz f trifft. Die Frequenz der abgelenkten optischen Welle
ist f + fg. Diese Frequenzverschiebung erhält man, wenn sich die optische Welle "entgegen" der akustischen Welle bewegt. Es wird hierbei nur der Mode erster Ordnung berücksichtigt und es ist möglich, die Einrichtungen so auszulegen, daß faktisch das gesamte Eingangssignal zu einem einzigen Ausgang abgelenkt wird. Wird nun das abgelenkte Ausgangssignal reflektiert und durch die akustooptische Ablenkeinrichtung rückübertragen, dann erfährt die optische Welle eine weitere Frequenzverschiebung und weist nun die Frequenz f +2f auf.
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Von dieser Eigenschaft macht die Einrichtung zur Abschirmung der Lichtquelle, die anhand der Fig,2 erläutert wird, Gebrauch. Eine Halbleiterlaserdiode D gibt einen Lichtstrahl ab der durch einen Fabry-Perot Resonator R, der auf die optische Frequenz f des Lasers abgestimmt ist, hindurchgeht. Dem Resonator nachgeschaltet ist eine akusto-optisehe Bragg-Zelle, die einen elektro-optisehen Wandler T enthält, der unter einem bestimmten Winkel zum
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Lichtweg angeordnet ist. Der Wandler T erhält ein elektrisches Signal mit der Frequenz fg und erzeugt quer zu dem optischen Lichtweg ein Brechungsmuster. Als Ergebnis der Brechung des Lichtstrahls hat das optische Ausgangssignal die Frequenz f + f und die Richtung des Licht-
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Strahls nach dem Passieren des Brechungsfeldes weicht von der ursprünglichen Richtung ab. Der mittels der Lichtbrechung abgelenkte Lichtstrahl wird auf bekannte Weise mittels einer Linse fokusiert und zwar auf den Ausgang 0 der Einrichtung zur Abschirmung der Lichtquelle, und an diesen Ausgang ist das optische System, dem der Lichtstrahl zugeführt werden soll, angeschlossen. Alles Licht, das vom optischen System zurückreflektiert wird, gelangt wieder zu der Bragg-Zelle, wodurch der Lichtstrahl nach dem zweiten Passieren der Bragg-Zelle die Frequenz f + 2f
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hat. Licht mit einer solchen Frequenz wird jedoch von dem Fabry-Perot Resonator, der auf die Frequenz f abgestimmt ist, nicht durchgelassen und somit wird die Diode von den Reflexionen isoliert.
Der Fabry-Perot Resonator, die Bragg-Zelle und die Linse können, wie in Fig.2 dargestellt, als integriertes optisches Bauelement realisiert werden. Im Block B eines Lithiumniobat-Substrats wird mittels Diffusion ein optischer Wellenleiter G hergestellt. Der optische Wellenleiter G führt zu dem Fabry-Perot Resonator R, der im selben Oberflächenbereich wie der Wellenleiter hergestellt wurde. Auf den Fabry-Perot Interferrometer folgt ein Wandler T für die akustische Welle und zwar ebenfalls auf der Oberfläche des Blocks. Auf den Wandler wiederum folgt eine
3Q Linse L, die ebenfalls mittels Diffusion realisiert wird. Die Laserdiode D wird dann am Ende dieses Blocks angebracht und zwar ausgerichtet auf den Wellenleiter G.
J .S .Heeks 35-4
Um zu vermeiden, daß die Frequenz der Laserdiode selbst um einen in bezug auf die ModuLationsfrequenz f wesent-
Liehen Betrag von ihrer Grundfrequenz abweicht, muß die Frequenz auf die Frequenz des Fabry-Perot Resonators geregelt werden. Um dies zu erreichen, ist in der Richtung des Strahlengangs, in der keine Ablenkung durch die Bragg-ZelLe erfolgt, eine Photodetektor-Diode P vorgesehen. Das Ausgangssignal der Diode P wird.einer Rückkoppe L rege L sch Lei fe F zugeführt, die die Laserdiode regelt.
Bei dieser Anordnung muß dafür Sorge getragen werden, daß nicht die gesamte optische Energie abgelenkt wird sondern daß ein Teil des optischen Signals unmoduliert auf die Photodiode P gelangt. Licht, das auf diesem Wege direkt zur Photodiode gelangt hat die Frequenz, die durch den Fabry-Perot Resonator bestimmt ist und somit ist es möglich, über den Photodetektor und die Rückkoppel-Regelschleife die Laserdiode zu stabilisieren, so daß ihre Frequenz f stets auf die Resonanz des Resonators geregelt wird. Zur Illustration des Wertsder neuen Einrichtung nachfolgend einige Zahlen:
- Halbleiterdiodenlaser werden auf eine 10 MHz LangzeitstabiLität geregelt bei einer Linienbreite von 3 MHz und einem Fabry-Perot Resonator von 150 MHz 3 dB Resonanzbreite.
- Bei dem Fabry-Perot Resonator ist der Reflexionskoeffizient 0,97.
- Bei der Verwendung eines akustischen Steuersignals mit der Frequenz von 500 MHz ist die reflektierte optische Welle um 1000 MHz versetzt und dies hat zur Folge, daß in dem obigen Resonator eine Isolation um 20 dB erfolgt.

Claims (7)

3 2393Ύ2 INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK J.S.Heeks 35-4 Patentansprüche
1. Einrichtung zur Abschirmung einer Lichtquelle von zur Lichtquelle zurückreflektiertem Licht, dadurch gekennzei chnet, daß im Strahlengang des von der Lichtquelle abgegebenen Lichtstrahls ein akustooptischer Isolator mit einer akusto-optischen Bragg-Zelle vorgesehen ist, und daß zwischen der Bragg-Zelle und der Lichtquelle (D) ein optisches-Filter (R), das auf die Frequenz der Lichtquelle abgestimmt ist, vorhanden ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Filter ein Fabry-Perot Resonator ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bragg-Zelle eine Einrichtung (T) für akustische Oberflächenwellen aufweist, die auf der Oberfläche eines optisch durchlässigen piezoelektrischen Substrats realisiert ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Filter und die Bragg-Zelle durch ein einziges integriertes optisches Bauele- ment in einem Li thi utnniobat-Subst rat realisiert wird.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Lithiumniobat-Substrat weiterhin eine fokus-
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Stuttgart, 18. Oktober 1982
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sierende Optik realisiert ist, und zwar im Lichtstrahlengang nach dem optischen Filter und der Bragg-Zelle.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regeleinrichtung (F) vorgesehen
ist, der ein Teil des Lichtstrahls, der keine Ablenkung
erfahren hat, zugeführt (P) wird, und die die Frequenz
der Lichtquelle so regelt, daß sie gleich der Frequenz, auf die das Filter abgestimmt ist, bleibt.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Halbleiter-Laser ist.
DE19823239312 1981-11-03 1982-10-23 Einrichtung zur abschirmung einer lichtquelle Withdrawn DE3239312A1 (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60163425U (ja) * 1984-04-10 1985-10-30 日本電気株式会社 光周波数変調器
JPH0390274U (de) * 1989-12-28 1991-09-13
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