DE3602653A1 - Planares optisches koppelfeld - Google Patents
Planares optisches koppelfeldInfo
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- 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
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein planares optisches
Koppelfeld mit streifenförmigen LichtweIlenleitern,
bei dem wenigstens zwei in einer Ebene verlaufende Licht
wellenleiter in einem bestimmten Winkel zueinander ange
ordnet sind und im Bereich des Schnittpunktes der Ach
sen der beiden Lichtwellenleiter eine von einer Elektro
denkonfiguration überdeckte Zone vorgesehen ist.
Ein solches Koppelfeld ist z. B. aus der DE-OS 33 22 508
als optisch einmodige Streifenwellenleiterkreuzung oder
aus dem Aufsatz "Optical Channel Waveguide Switch and
Coupler using Total Internal Reflection" abgedruckt in
IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-14, No. 7,
July 1978, S. 513-516, insbesondere Fig. 1 bekannt. Wenn
dort die Elektrodenkonfiguration spannungslos ist, dann
gelangt dennoch ein Teil der über einen Streifenwellen
leiter der Kreuzung zugeführten Lichtleistung in den
stumpfwinklig abzweigenden Streifenwellenleiter der
Anordnung, d. h. bei fehlender Elektrodenspannung ist
kein eindeutiger Schaltzustand ohne weiteres zu reali
sieren.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, ein Kop
pelfeld der eingangs genannten Art so auszubilden,
daß bei fehlender Elektrodenspannung ein eindeutiger
optischer Schaltzustand erzielbar ist, d. h. keine
optische Energie in unerwünschter Weise in einen
abgehenden Lichtwellenleiter eingespeist wird.
Erfindungsgemäß ergibt sich die Lösung dieser Aufgabe
dadurch, daß die streifenförmigen Lichtwellenleiter
jeweils mit einem Ende an eine optisch leitende,
elektrooptisch aktivierbare und zu den Lichtwellen
leitern koplanare Schicht derart angeschlossen sind, daß
sämtliche Mündungen der Lichtwellenleiter in die Schicht
jeweils außerhalb der Zielrichtung der Achsen der einzel
nen Lichtwellenleiter liegen.
Im spannungslosen Zustand der Elektrodenkonfiguration
wird daher die ankommende Lichtleistung lediglich in
die lichtleitende Schicht eingestrahlt, ohne zur Mün
dung eines abgehenden streifenförmigen Lichtwellen
leiters zu gelangen, so daß ein optischer Schalter
ohne Verwendung mechanisch bewegbarer Teile erhal
ten wird, bei dem im Ein- und Auszustand jeweils
eindeutige Verhältnisse vorliegen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorge
sehen sein, daß zwei Gruppen von jeweils zueinander
parallel angeordneten streifenförmigen Lichtwellen
leitern vorgesehen sind.
Auf diese Weise durchläuft die über einen Streifenwellen
leiter ankommende und in die optisch leitende Schicht
eingestrahlte Lichtleistung nacheinander z.B. zwei
Zonen, in denen auf elektrooptischem Wege, nämlich
mit Hilfe von Elektrodenkonfigurationen, Beugungsgitter
induziert werden können, so daß die über einen ankom
menden streifenförmigen Lichtwellenleiter in die Schicht
eingestrahlte Lichtleistung wahlweise, je nachdem welche
Elektrodenkonfiguration an Spannung gelegt ist, in einen
ersten oder einen zweiten abgehenden Streifenlichtwellen
leiter abgelenkt werden kann. Dadurch kann vorteilhaft
z.B. eine Sendeeinrichtung wahlweise mit einem ersten
Empfänger oder einem zweiten Empfänger verbunden werden.
Ferner kann im Rahmen der Erfindung die Verwendung eines
interdigitalen Elektrodensystems mit ungleichen Abständen
der Elektrodenfinger voneinander und/oder mit gebogenen
Elektrodenfingern als Elektrodenkonfiguration vorgesehen
sein und/oder daß in den Mündungsbereichen der streifen
förmigen Lichtwellenleiter fleckaufweitende Elemente vor
gesehen sind.
Hierdurch können die optischen Verhältnisse des Kop
pelfeldes noch weiter verbessert werden.
Weiter kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein,
daß die in der Schicht von einem streifenförmigen Licht
wellenleiter zu einem Achsenschnittpunkt und von die
sem zu einem anderen Lichtwellenleiter verlaufenden
Lichtwege jeweils gleichlang bemessen sind.
Hierdurch läßt sich der Koppelwirkungsgrad zwischen an
kommenden und abgehenden Streifenwellenleitern noch gün
stiger gestalten.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist darin zu sehen,
daß die Elektrodenfinger der einzelnen Elektrodenkonfigu
rationen von der Schicht jeweils durch eine oder mehrere
dielektrische Zwischenschichten derart getrennt vorgese
hen sind, daß dadurch neben einer Verminderung des
dämpfenden Einflusses der Elektroden auf die Schicht
eine effektive Verstärkung der in die Schicht induzier
ten Gitter bei unveränderter Elektrodenspannung erhal
ten wird.
Schließlich kann noch die Verwendung einer LiNbO3-Schicht
zum Aufbau des Koppelfeldes mit nahezu senkrecht zur Licht
transportebene vorgesehener C-Kristallachse und die Ver
wendung elektrooptisch in die optisch aktive Schicht in
duzierten Reflexionsgittern vorgesehen sein, oder die Ver
wendung einer LiNbO3-Schicht zum Aufbau des Koppelfeldes
mit nahezu parallel zur Transportebene der Lichtsignale
angeordneter C-Kristallachse und die Verwendung elektro
optisch in die optisch aktive Schicht induzierten Trans
missionsgittern.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend
anhand einer Figur noch näher erläutert.
Die Figur zeigt in schematischer Darstellung und ver
größert eine Ansicht von oben auf den Ausschnitt eines
planaren Substrates 1. Bei dem Substrat 1 handelt es sich
z.B. um eine aus Lithiumniobat bestehende Schicht, in
welcher durch Eindiffundierung von Titan Zonen 2 mit er
höhter Brechzahl ausgebildet sind, die streifenförmige
Lichtwellenleiter 3 und eine sich über eine größere Flä
che erstreckende lichtleitende Schicht 4 bilden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel bilden zwei strei
fenförmige Lichtwellenleiter 5 eine Gruppe und zwei wei
tere streifenförmige Lichtwellenleiter 6 eine andere Grup
pe.
Bei beiden Gruppen verlaufen die Lichtwellenleiter je
weils parallel zueinander, außerdem ist der Abstand der
Lichtwellenleiter 5 der einen Gruppe voneinander gleich
groß wie der Abstand der Lichtwellenleiter 6 der ande
ren Gruppe.
Die Lichtwellenleiter 5 einerseits und 6 andererseits
verlaufen in einem bestimmten Winkel geneigt zueinan
der und münden mit einem Ende in die lichtleitende
Schicht 4, wobei in Mündungsbereichen der Lichtwellen
leiter 5, 6 trichterförmig sich aufweitende Übergangs
zonen 7 vorgesehen sind.
Die Übergangszonen 7 der Lichtwellenleiter 5, 6 liegen
alle auf einer Geraden 8, außerdem sind die Lichtwellen
leiter 5 der einen Gruppe von den Lichtwellenleitern 6
der anderen Gruppe so getrennt und für sich zusammenge
faßt vorgesehen, daß die in die Schicht 4 hinein ver
längerten Achsen 9 der Lichtwellenleiter 5, 6 sich im
Bereich der Schicht 4 kreuzen und die Kreuzungspunkte 10
vorzugsweise die Ecken einer Raute 11 bilden.
Oberhalb eines jeden Kreuzungspunktes 10 ist eine z.B.
durch Bedampfung des Substrates 1 mit Elektrodenmaterial
hergestellte interdigitale Elektrodenanordnung 12 vor
gesehen.
Durch Anlegen einer Spannung an eine solche Elektroden
anordnung 12 wird auf elektrooptischem Wege in die
Schicht 4 ein Brechzahlgitter induziert, das die z.B.
von einem Lichtwellenleiter 5 in die Schicht 4 in Rich
tung auf einen Kreuzungspunkt 10 eingestrahlte Licht
leistung auf die Übergangszone 7 eines Lichtwellenleiters 6
umlenkt.
So kann z.B. vom Lichtwellenleiter 5 a in die Schicht 4
eingestrahlte Lichtleistung wahlweise entweder in den
Lichtwellenleiter 6 a oder in den Lichtwellenleiter 6 b
umgelenkt werden, je nachdem welche Elektrodenanordnung
an Spannung gelegt wird. Unter Verwendung gleichausge
bildeter Übergangszonen 7 ist eine 1 : 1 Abbildung der
optischen Felder und damit ein hoher Koppelwirkungsgrad
zwischen den Lichtwellenleitern 5, 6 erreichbar, wenn
die Lichtwege zwischen einer Übergangszone 7 und einem
Kreuzungspunkt 10 jeweils gleich lang bemessen werden.
Anstelle der in der Figur angedeuteten trichterförmig
sich aufweitenden Übergangszone 7 können auch planare
Linsen, Fresnellinsen, durch Elektrodenstrukturen elektro
optisch in den Mündungsbereich der streifenförmigen Licht
wellenleiter 3 induzierte oder durch dielektrische Schicht
folgen erzeugte chirped-Linsen, oder auch geodätische Lin
sen vorgesehen werden.
All diese Mittel dienen dazu, um die elektrooptisch in
duzierten Beugungsgitter in der Schicht 4 optimal zu be
leuchten bzw. die von diesen Beugungsgittern abgelenkte
Lichtleistung wieder optimal in einen abgehenden Licht
wellenleiter einzuspeisen.
Die in die Schicht 4 induzierten Gitter können sowohl
Transmissions- als auch Reflexionsgitter sein, insbe
sondere homogene Gitter mit geraden, zueinander parallelen
Gitterlinien, die untereinander gleiche Abstände aufwei
sen. Es können aber auch sogenannte chirped-Gitter vor
gesehen werden, mit geraden, zueinander parallelen Gitter
linien, die jedoch voneinander unterschiedliche Abstände
aufweisen, oder krummlinige Gitter mit gebogenen Gitter
linien variablen Abstandes.
Ein Koppelfeld auf Lithiumniobatbasis, das für eine
Wellenlänge 1,3 µ dimensioniert ist, weist bei einem
5 µ-Abstand der Elektrodenfinger voneinander einen
Beugungswinkel ϑ von ca. 3,3° auf. Bei einer an
einer Elektrodenanordnung liegenden Spannungsdiffe
renz von 20 V ist dann jedes Gitter und jede trich
terförmig aufgeweitete Ubergangszone etwa 5 mm lang
zu machen.
Jede interdigitale Elektrodenanordnung kann entweder
direkt auf das Substrat 1 aufgebracht oder durch eine
oder mehrere dielektrische Zwischenschichten 13 vom
Lithiumniobat getrennt vorgesehen werden, wodurch der
dämpfende Einfluß der Elektrodenanordnung auf die
Schicht 4 vermindert und/oder die effektive Stärke
der in die Schicht 4 induzierten Gitter trotz unver
änderter Elektrodenspannung infolge einer dadurch be
wirkten Konzentration des optischen Feldes unterhalb
der Elektroden vergrößert wird.
Claims (8)
1. Planares optisches Koppelfeld mit streifenförmigen
Lichtwellenleitern, bei dem wenigstens zwei in einer
Ebene verlaufende Lichtwellenleiter in einem bestimmten
Winkel zueinander angeordnet sind und im Bereich des
Schnittpunktes der Achsen der beiden Lichtwellenleiter
eine von einer Elektrodenkonfiguration überdeckte Zone
vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die streifenförmigen Lichtwellenleiter (3) jeweils
mit einem Ende mit einer optisch leitenden, elektrooptisch
aktivierbaren und zu den Lichtwellenleitern (3) koplanaren
Schicht (4) derart verbunden sind, daß sämtliche Mündungen
der Lichtwellenleiter (3) in die Schicht (4) jeweils außer
halb der Zielrichtung der Achse (9) einer der streifenför
migen Lichtwellenleiter (3) liegen.
2. Koppelfeld nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Gruppen von jeweils zueinander parallel an
geordneten streifenförmigen Lichtwellenleitern (5, 6)
vorgesehen sind.
3. Koppelfeld nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch
die Verwendung eines interdigitalen Elektrodensystems mit
ungleichen Abständen der Elektrodenfinger voneinander
und/oder mit gebogenen Elektrodenfingern als Elektroden
konfiguration.
4. Koppelfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Mündungsbereichen der streifenförmigen
Lichtwellenleiter (3) fleckaufweitende Elemente (7)
vorgesehen sind.
5. Koppelfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in der Schicht (4) von einem streifenförmigen
Lichtwellenleiter (3) zu einem Achsenschnittpunkt (10)
und von diesem zu einem anderen Lichtwellenleiter (3)
verlaufenden Lichtwege jeweils gleichlang bemessen sind.
6. Koppelfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektrodenfinger der einzelnen Elektrodenkon
figurationen von der Schicht (4) jeweils durch eine oder
mehrere dielektrische Zwischenschichten (13) derart ge
trennt vorgesehen sind, daß dadurch neben einer Vermin
derung des dämpfenden Einflusses der Elektroden auf die
Schicht (4) eine effektive Verstärkung der in die
Schicht (4) induzierten Gitter bei unveränderter Elek
trodenspannung erhalten wird.
7. Koppelfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
die Verwendung einer LiNbO3-Schicht zum Aufbau des
Koppelfeldes mit nahezu senkrecht zur Lichttransport
ebene vorgesehener C-Kristallachse und durch die Ver
wendung elektrooptisch in die optisch aktive Schicht
induzierten Reflexionsgittern.
8. Koppelfeld nach einem der Ansprüche 1-6,
gekennzeichnet durch
die Verwendung einer LiNbO3-Schicht zum Aufbau des Kop
pelfeldes mit nahezu parallel zur Transportebene der
Lichtsignale angeordneter C-Kristallachse und durch
die Verwendung elektrooptisch in die optisch aktive
Schicht induzierten Transmissionsgittern.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863602653 DE3602653A1 (de) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | Planares optisches koppelfeld |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863602653 DE3602653A1 (de) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | Planares optisches koppelfeld |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3602653A1 true DE3602653A1 (de) | 1987-07-30 |
Family
ID=6292883
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863602653 Withdrawn DE3602653A1 (de) | 1986-01-29 | 1986-01-29 | Planares optisches koppelfeld |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3602653A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2003075062A2 (en) * | 2002-03-01 | 2003-09-12 | Rosemount Inc. | Optical switch with 3d waveguides |
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-
1986
- 1986-01-29 DE DE19863602653 patent/DE3602653A1/de not_active Withdrawn
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2835062A1 (fr) * | 2002-01-18 | 2003-07-25 | Teem Photonics | Commutateur optique a micro-miroir et son procede de realisation |
WO2003062889A2 (fr) * | 2002-01-18 | 2003-07-31 | Teem Photonics | Commutateur optique a micro-miroir et son procédé de réalisation |
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WO2003075062A3 (en) * | 2002-03-01 | 2003-11-06 | Rosemount Inc | Optical switch with 3d waveguides |
US6987901B2 (en) | 2002-03-01 | 2006-01-17 | Rosemount, Inc. | Optical switch with 3D waveguides |
CN1316271C (zh) * | 2002-03-01 | 2007-05-16 | 柔斯芒特公司 | 带有三维波导的光学开关 |
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