DE3239312A1 - Einrichtung zur abschirmung einer lichtquelle - Google Patents
Einrichtung zur abschirmung einer lichtquelleInfo
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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.
ο a
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
J.S.Heeks 35-4
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-
O 3
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
ο a
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)
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-
ZT/Pi-Sm/Chr
Stuttgart, 18. Oktober 1982
32393Ί2
J.S.Heeks 35-4
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.
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---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
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-
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- 1982-11-04 JP JP57192594A patent/JPS58140717A/ja active Granted
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: STC PLC, LONDON, GB |
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8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: WALLACH, C., DIPL.-ING. KOCH, G., DIPL.-ING. HAIBA |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |