DE69715043T2 - Ein bidirektionaler wegeleiter und ein verfahren zur unidirektionalen verstärkung - Google Patents

Ein bidirektionaler wegeleiter und ein verfahren zur unidirektionalen verstärkung

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft einen Wegeleiter wie im Oberbegriff von Anspruch 1 angegeben und ein Verfahren zur monodirektionalen Verstärkung von bidirektionalen optischen Signalen wie im Oberbegriff von Anspruch 8 angegeben.
  • In optischen Nachrichtenübertragungssystemen wird es häufig gewünscht, eine Lichtleitfaser für bidirektionale Datenübertragung zu verwenden. Dies wird in den meisten praktischen Systemen erreicht, indem man Wellenlängenmultiplexen verwendet, so dass eine Übertragung in einer Richtung an einer oder mehreren Wellenlängen stattfindet und so dass eine Übertragung in der anderen Richtung an einer oder mehreren anderen Wellenlängen stattfindet, die von den ersterwähnten Wellenlängen verschieden sind.
  • Da die Signale durch eine Lichtleitfaser übertragen werden, sind sie einer Dämpfung unterworfen, die eine Verstärkung der optischen Signale notwendig macht, wenn sie über große Entfernungen zu übertragen sind.
  • Gemäß dem Stand der Technik kann diese bidirektionale Verstärkung durch eine geeignete Kopplung von Wellenlängenmultiplexerkopplern und einem unidirektionalen Verstärker erreicht werden. Dieses Verfahren ist jedoch kompliziert und beinhaltet folglich verhältnismäßig riesige Kosten.
  • Die US 5 452 124 offenbart ein ähnliches System, bei dem ein vierteiliges Wellenlängenmultiplexerfilter ein dichroitisches Mehrschichtsubstrat und selbstfokussierende Linsen umfasst. Die optischen Signale sind mit zwei bidirektionalen Ports verbunden, während der Verstärker mit zwei unidirektionalen Ports verbunden ist. Auch diese Lösung ist kompliziert und kostspielig.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Wenn, wie in Anspruch 1 angegeben, der Wegeleiter zwei optische Koppler umfasst, die über ein Verzögerungsbauelement seriell miteinander verbunden sind, und wobei der optische Wegeleiter weiter einen optischen Verstärker umfasst, der optisch mit einem der optischen Koppler verbunden ist, wird ein einfacher und wirtschaftlicher Wegeleiter erhalten, der entsprechend einfachen Auslegungsprinzipien konstruiert und an konkrete Anwendungen angepasst werden kann. Die Eigenschaft, dass für jeden optischen Eingang ein optischer Koppler idealerweise ein ankommendes optisches Signal unter den Ausgängen des Kopplers aufteilt, bedeutet, dass ein Ausgangssignal aus dem ersten Koppler gemischte Signale enthält, die anschließend im folgenden optischen Koppler "zurückgemischt" werden mögen. In einer geeigneten Ausführungsform des Verzögerungsbauelements kann dieses Zurückmischen die Wirkung aufweisen, dass Signale mit unterschiedlichen Wellenlängenkomponenten gemeinsam und selektiv einem ausgewählten Ausgangsport auf dem folgenden Koppler zugeleitet werden können, idealerweise mit Energieerhaltung, da man sich die Interferometereigenschaften des Verzögerungsbauelements zunutze macht.
  • Dieses vollständige Signal kann außerdem in einen Port auf dem folgenden Koppler zurückgeleitet werden, wodurch die Eingangsports des ersten Kopplers auch als Ausgangsports dienen.
  • Diese Eigenschaft ist besonders vorteilhaft in Anwendungen, wo ein bidirektionales optisches Signal mit einem monodirektionalen Verstärker zu verstärken ist, da ein monodirektionaler Verstärker zwischen die Anschlüsse des letzten Kopplers gekoppelt werden und beide optischen Signale verstärken kann, woran im Anschluss diese in einem verstärkten Zustand zum bidirektionalen Port des Wegeleiters zurückgeleitet werden können. Es wird insbesondere angemerkt, dass das verstärkte Signal zu einem anderen bidirektionalen Port geroutet wird, aus welchem Grund der ganze Wegeleiter zwischen zwei Faserenden eines Lichtwellenleiterrichtkabels mit einem Faserende für bidirektionale Wegeleiterports gekoppelt, ankommende optische Signale mit gegebenen Wellenlängen verstärken und diese auf dem anderen bidirektionalen Port zum anderen Faserende herausschicken und weiter auf dem Lichtwellenleiter in derselben Richtung, wie als sie am Wegeleiter ankamen, übertragen kann.
  • Wenn, wie in Anspruch 2 angegeben, das Verzögerungsbauelement einen Weglängenunterschied ΔL zwischen den beiden Lichtleitern umfasst, die die beiden Koppler verbinden, wird eine einfache Ausführungsform der Erfindung erhalten, da der Weglängenunterschied ΔL eine gegenseitige Phasenverschiebung zwischen den beiden optischen Signalen auf dem Eingang des folgenden Kopplers liefert, was bedeutet, dass der Koppler als Interferometer beim Mischen im Koppler selbst dient.
  • Es ist ersichtlich, dass ΔL nicht so aufgefasst werden soll, dass es ein separates körperliches Element bedeutet, sondern es ist eine Anzeige für den wirklichen MZI-Weglängenunterschied zwischen den beiden seriell verbundenen Kopplern.
  • Wenn, wie in Anspruch 3 angegeben, 3 dB-Koppler verwendet werden, wird eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung erhalten. Die Verwendung von 3 dB-Kopplern wird normalerweise vorgezogen, da die Eigenschaft des ganzen Wegeleiters besonders einfach ist, wenn die optischen Zweige der konstituierenden Koppler symmetrisch sind.
  • Wenn, wie in Anspruch 4 angegeben, das Verzögerungsbauelement durch ein oder mehrere Paare von Elektroden gebildet wird, die entlang dem Lichtweg angeordnet sind, wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung erhalten, wobei eine gewünschte Phasenverschiebung zwischen den optischen Signalen erreicht werden kann, indem der Brechungsindex im Lichtweg im Verzögerungselement als Antwort auf ein durch die Elektroden angelegtes elektrisches Feld geändert wird.
  • Wenn, wie in Anspruch 5 angegeben, das Verzögerungselement mit einem oder mehreren Paaren von Elektroden versehen ist, die entlang dem Lichtweg im Verzögerungselement angeordnet sind, um eine zusätzliche Zeitverzögerung zu erreichen, wird eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung erhalten, da eine gewünschte Phasenverschiebung zwischen den optischen Signalen mit einem optischen Weglängenunterschied ΔL erhalten werden kann und feinjustiert werden kann, indem man den Brechungsindex im Lichtweg im Verzögerungselement als Antwort auf ein durch die Elektroden angelegtes elektrisches Feld ändert.
  • Wenn, wie in Anspruch 6 angegeben, ΔL gleich λ²/ (2Δλn) ist, wobei λ die verwendete optische Wellenlänge angibt, n der Brechungsindex ist und Δλ die Halbperiode der Energieübertragungsfunktion, d. h. 1/2 FSR (FSR = freier Spektralbereich), angibt, wird eine praktische Ausführungsform der Erfindung erhalten.
  • Der Klarheit halber sollte erwähnt werden, dass eine ausgewählte Wellenlänge von 1550 nm, ein Brechungsindex n = 1,5 und Δλ = 10 nm zu einem Weglängenunterschied von ΔL = 80 um führen.
  • Wenn, in Anspruch 7 angegeben, der Wegeleiter in einer integrierten Bauweise hergestellt ist, wird eine optimale Bauweise für eine gewerbliche Verwendung erhalten. Dies sollte so aufgefasst werden, dass es bedeutet, dass die tatsächliche Bauweise des Verzögerungselements mit einer verhältnismäßig großen Präzision zu verfertigen ist, da die notwendigen Weglängen Δλ verhältnismäßig klein sind und selbst kleine Abweichungen davon eine verhältnismäßig große Unzuverlässigkeit in Bezug zum Gesamtsystem hervorrufen.
  • Wenn, wie in Anspruch 8 angegeben, die optischen Signale in jeder Richtung zum Wegeleiter dem ersten bidirektionalen Port A bzw. dem zweiten bidirektionalen Port D des Wegeleiters und von dort dem ersten unidirektionalen Port B des Wegeleiters, weiter durch einen mit den unidirektionalen Ports verbundenen optischen Verstärker, und von dort durch den zweiten unidirektionalen Port C des Wegeleiters und zurück durch den Wegeleiter zum zweiten bidirektionalen D bzw. dem ersten bidirektionalen Port A zugeleitet werden, wird eine effektive bidirektionale Verstärkung unter Verwendung verhältnismäßig kostengünstiger Elemente erhalten. Die bidirektionale Verstärkung wird außerdem unter Verwendung bloß eines monodirektionalen Verstärkers erhalten.
  • Wenn, wie in Anspruch 9 angegeben, λr&sub1; und λr&sub2; auf der Energieübertragungsfunktion des Wegeleiters in einer Durchlassrichtung auf jeder Seite eines Maximums von λR zugewiesen werden und λ&sub1;&sub1; und λ&sub1;&sub2; auf der Energieübertragungsfunktion des Wegeleiters in der anderen Durchlassrichtung auf jeder Seite eines Maximums von λL zugewiesen werden, wobei die bidirektionalen optischen Signale die Wellenlängen λ&sub1;&sub1; und λ&sub1;&sub2; in einer Richtung aufweisen und die Wellenlängen λr&sub1; und λr2 in der anderen Richtung aufweisen, wobei die λL und λR ein Maximum in einem speziellen Frequenzband für die Energieübertragungsfunktion des Wegeleiters in einer Richtung bzw. die Energieübertragungsfunktion des Wegeleiters in der anderen Richtung angeben, wird eine effektive Verstärkung eines bidirektionalen Signals unter Verwendung einer verhältnismäßig einfachen und kostengünstigen Technik erhalten, da folglich in jeder Richtung durch den Wegeleiter hindurch ein Zweikanalsignal durchgelassen und verstärkt werden kann.
  • Die Erfindung wird unten mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
  • Fig. 1 stellt ein Datenübertragungssystem dar, das aus zwei Netzwerkelementen besteht,
  • Fig. 2 stellt einen MZI-Wegeleiter gemäß der Erfindung dar,
  • Fig. 3 stellt einen bekannten Koppler dar,
  • Fig. 4 stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar,
  • Fig. 5 stellt eine erste Kanalkopplungscharakteristik für einen MZI-Wegeleiter der Erfindung dar, und
  • Fig. 6 stellt eine zusätzliche Kanalkopplungscharakteristik für einen MZI-Wegeleiter der Erfindung dar.
    • Beispiel
  • Fig. 1 stellt ein Datenübertragungssystem dar, das aus zwei Netzwerkelementen 1 und 2 besteht, die durch eine bidirektionale Wellenlängenmultiplexerverbindung 3 verbunden sind. Das Netzwerkelement 2 überträgt bei der Wellenlänge λL, und das Netzwerkelement 1 überträgt bei der Wellenlänge λR. Da die Verbindung wellenlängengemultiplext ist, ist es möglich, Datenübertragungssignale von 1 nach 2 zu übertragen, während man von 2 nach 1 überträgt. In praktischen Systemen ist die Verbindung 3 eine Lichtleitfaser, was die übertragenen Signale von sowohl 1 als auch 2 einer Dämpfung durch die Faser unterwirft. Wenn das System über große Entfernungen zu verwenden ist, ist es notwendig, einen oder mehrere Verstärker in die Verbindung 3 einzufügen.
  • Wenn es eine oder mehrere Stellen auf der Verbindung 3 gibt, wo die Signale, die von sowohl 1 als auch 2 übertragen werden, eine solche große Entfernung durch die Lichtleitfaser zurückgelegt haben, wie es erforderlich macht, sie zu verstärken, dann wird ein Wegeleiter eingefügt, so dass ein einziger herkömmlicher unidirektionaler Verstärker verwendet werden kann, um Signale zu verstärken, die von sowohl 1 als auch 2 übertragen werden.
  • Fig. 2 stellt einen bekannten Wegeleiter 10 dar.
  • Der Wegeleiter 10 weist zwei bidirektionale Ports 5 und 6 und zwei unidirektionale Ports 7 und 8 auf. Ein Verstärker 9 ist zwischen den beiden unidirektionalen Ports 7 und 8 eingefügt.
  • Der Eingang des Verstärkers ist mit dem unidirektionalen Port. 7 verbunden, und der Ausgang des Verstärkers ist mit dem unidirektionalen Port 8 verbunden.
  • Auf den Ports 5 und 6 ist der Wegeleiter 10 mit zwei Lichtleitfasern 3' und 3" verbunden, die mit den Ports 5 bzw. 6 verbunden sind.
  • Der Wegeleiter 10 ist so angeordnet, dass ein Signal, das bei der Wellenlänge λL in den Wegeleiter durch den Port 5 hineingeschickt wird, eine maximale Leistung auf dem Port 7 aufweist und eine minimale Leistung auf dem Port 8. Entsprechend weist ein Signal, das bei der Wellenlänge λR in den Wegeleiter durch den Port 6 hineingeschickt wird, eine maximale Leistung auf dem Port 7 und eine minimale Leistung auf dem Port 8 auf. Der Verstärker kann deshalb die Signale bei sowohl λR als auch λL verstärken. Die verstärkten Signale werden über denselben Wegeleiter 10 durch den Port 8 durchgelassen. Das verstärkte Signal bei λR wird durch den Port 5 herausgeschickt und entsprechend wird das verstärkte Signal bei 4 durch den Port 6 herausgeschickt. Ein solcher Wegeleiter 10 stellt folglich sicher, dass ein herkömmlicher unidirektionaler Verstärker zum Verstärken von bidirektionalen Signalen verwendet werden kann.
  • In der Figur ist ein unidirektionaler Verstärker 9 mit dem unidirektionalen Ausgangsport 9 des Wegeleiters 10 und dem unidirektionalen Eingangsport 8 des Wegeleiters 10 verbunden.
  • Fig. 3 stellt dar, wie ein bekannter Wegeleiter 10 konstruiert ist.
  • Der Wegeleiter umfasst vier Wellenlängenmultiplexerkoppler 15, 16, 17 und 18. Die Wellenlängenmultiplexerkoppler werden auch WDM-Koppler genannt.
  • Der Wellenlängenmultiplexerkoppler 15 ist mit dem Wellenlängenmultiplexerkoppler 17 über eine optische Verbindung 11 verbunden. Der Wellenlängenmultiplexerkoppler 16 ist mit demselben Wellenlängenmultiplexerkoppler 17 über eine optische Verbindung 12 verbunden. Der Wellenlängenmultiplexerkoppler 17 ist anschließend mit dem Port 7 optisch verbunden.
  • Der Wellenlängenmultiplexerkoppler 15 filtert so, dass das auf dem Port 5 über die Verbindung 11 empfangene optische Signal λL dem Wellenlängenmultiplexerkoppler 17 zugeleitet wird, während der Wellenlängenmultiplexerkoppler 16 so filtert, dass das auf dem Port 6 über die Verbindung 12 erhaltene optische Signal λR dem Wellenlängenmultiplexerkoppler 17 zugeleitet wird. Das aus λR und λL bestehende vollständige Signal wird folglich dem Port 7 zugeleitet, der anschließend mit einem optischen Verstärker verbunden werden kann, der das vollständige empfangene Signal von der Faser 3' bzw. 3" verstärken kann.
  • Anschließend führt ein Eingangsport 8 das vollständige verstärkte Signal dem Wellenlängenmultiplexerkoppler 18 zu, der das empfangene verstärkte optische Signal wieder in zwei verstärkte Signale separiert, die aus λR bzw. λL bestehen, die über die Verbindungen 14 und 13 dem Wellenlängenmultiplexerkoppler 15 bzw. dem Wellenlängenmultiplexerkoppler 16 zugeleitet werden, die anschließend die verstärkten Signalen bei λR bzw. λL zu den mit ihnen verbundenen Ports 5 und 6 herausschicken.
  • Fig. 4 stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar.
  • Der dargestellte Wegeleiter 10 der Erfindung umfasst zwei 3-dB-Koppler 21 und 22.
  • Der Koppler 21 umfasst Ports A, A', D und D', und der Koppler 22 umfasst Ports B', B, C' und C.
  • Die Ports A' und B' sind optisch miteinander verbunden, und auch die Ports D' und C' sind optisch miteinander verbunden.
  • Der zentrale Aspekt der Erfindung ist die Transmissionsmatrix T des optischen 3 dB-Kopplers. In Bezug zu Fig. 4 ruft ein an den Port A angelegtes optisches Feld &sub1;(λ&sub1;) bei der Wellenlänge λ&sub1; und ein an den Port D eines idealen 3 dB-Kopplers angelegtes zweites Feld &sub2;(λ&sub2;) bei der Wellenlänge λ&sub2; ein optisches Feld auf dem Port A', D' hervor
  • wobei die Transmissionsmatrix T&sub1; des 3 dB-Kopplers definiert ist:
  • Ohne Verlust an Allgemeinheit können Verluste bei der Transmission A' zu B' und D' zu C' und die absolute Zeitverzögerung bei der Transmission außer acht gelassen werden. Der einzig wichtige Parameter bei der Transmission ist deshalb der Weglängenunterschied AL zwischen den beiden optischen Verbindungen A' bis B' und D' bis C'. Die Transmissionsmatrix T&sub2; für den Vierport A', B', C', D' kann geschrieben werden:
  • Da B', C' in Fig. 4 mit einem anderen idealen 3 dB-Koppler verbunden sind, ist die Transmissionsmatrix T&sub3; für den Port B', C', B, C bekannt, da T&sub3; = T&sub1; ist. Die Gesamttransmissionsmatrix TS für den Port A, D, B, C kann geschrieben werden
  • Ts = T&sub3;T&sub2;T&sub1;
  • und die Felder auf den Ports B und C können deshalb berechnet werden
  • Aufgrund der Symmetrie der optischen Schaltung kann die Transmissionsmatrix Ts auch zum Berechnen der Felder, die auf den Ports A und D als Funktion der Felder auftreten, die an die Ports B und C angelegt werden, d. h. des entgegengesetzten Wegs zurück durch den Wegeleiter verwendet werden. Es wird angemerkt, dass idealerweise kein Feld an B angelegt wird, sondern bloß am Port C, gemäß der Erfindung.
  • Ein anders Ziel der Erfindung ist die Extinktion des Feldes auf dem Port C, das durch die Felder auf dem Port A und D hervorgerufen wird, wobei sich die Bedingungen für diese Extinktion angesichts der Transmissionsmatrix Ts ergeben
  • Damit dieses Feld ausgelöscht wird, müssen die Koeffizienten von &sub1;(λ&sub1;) und &sub2;(λ&sub2;) Null sein. Dies ist erfüllt, wenn ΔL so gewählt wird, dass
  • nΔL = p2π
  • und
  • nΔL = p2π + π
  • wobei p N, der Menge der natürlichen Zahlen, ist.
  • Ähnliche Berechnungen ergeben das resultierende Feld auf dem Port B:
  • B = - &sub1;(λ&sub1;)+ &sub2;(λ&sub2;
  • Dies bedeutet das die Felder &sub1;(λ&sub1;), &sub2;(λ&sub2;) aus dem Port B mit voller Amplitude herausgeschickt werden, und dass die Felder auf dem Port C ausgelöst sind, wodurch ermöglicht wird, dass ein unidirektionaler Verstärker zwischen den Anschlüssen B und C verwendet wird.
  • Wenn das Feld EB verstärkt und auf den Port C gekoppelt wird, kann die Transmissionsmatrix Ts verwendet werden, um das Feld zu berechnen, das auf dem Port A und D als Folge des verstärkten Feldes auf dem Port C auftritt. Die Felder auf den Ports A und D, die durch das am Port C angelegte Feld hervorgerufen werden, werden abhängig vom Feld auf dem Port C berechnet:
  • Das Feld in den Port C ist definiert:
  • c = &sub1;(λ&sub1;) + &sub2;(λ&sub2;
  • und führt zu einem Feld auf dem Port A:
  • A = &sub2;(l2)e
  • Ähnlich wird das Feld aus dem Port D berechnet:
  • D = &sub1;(λ&sub1;
  • Dies bedeutet, dass das z. B. auf dem Port A bei der Wellenlänge λL empfangene Feld verstärkt und aus dem Port D herausgeschickt werden kann und ein bei der Wellenlänge λL auf dem Port D empfangenes Feld mit demselbem Verstärker verstärkt und aus dem Port A herausgeschickt werden kann.
  • Eine Energieüberlegung veranschaulicht, wie ein MZI-Wegeleiter mehrere Kanäle bei verschiedenen Wellenlängen in jeder Richtung richtungskoppeln kann. Dies ist möglich, vorausgesetzt dass eine vollständige Extinktion der Felder auf dem Port C nicht notwendig ist. Dies kann insbesondere erreicht werden, wenn optische Isolatoren in Verbindung mit den zwei Anschlüssen des optischen Verstärkers verwendet werden.
  • Wenn man definiert, dass &sub2;(λ&sub2;) = auf dem Port D und &sub1;(λ&sub1;) auf dem Port A die Leistung P&sub1; aufweisen, können die resultierende Leistung PB und PC auf dem Port B bzw. dem Port C berechnet werden
  • und
  • wobei Frequenz für Wellenlänge substituiert worden ist. Es ist ersichtlich, dass die zwei Energieübertragungsfunktionen um TE in Bezug zueinander versetzt sind und periodisch mit der Periode Δf = FSR sind, wobei der freie Spektralbereich
  • FSR =c/nΔL
  • Fig. 5 stellt eine erste Kanalkopplungscharakteristik für einen MZI-Wegeleiter dar. Die Figur stellt ein erstes Beispiel dafür dar, wie zwei frequenzgemultiplexte Kanäle in jeder Richtung in Bezug zur Energieübertragungsfunktion zugewiesen sein können. Die Energieübertragungsfunktion des MZ1-Wegeleiters weist zwei Minima/Maxima in einem speziellen Frequenzband bei λR bzw. λL auf. Die vier Kanäle sind hinsichtlich der Frequenz paarweise positioniert, so dass die zwei Wellenlängen λY&sub1; und λr&sub2;, die λR zugeordnet sind, auf jeder Seite von Minima/Maxima λR positioniert sind und so dass die zwei Wellenlängen λ&sub1;&sub1; und λ&sub1;&sub2;, die λL zugeordnet sind, auf jeder Seite von Minima/Maxima λL positioniert sind. Es sei angemerkt, dass die dargestellten Zuweisungsfenster Δr&sub1;, Δr&sub2; und Δ&sub1;&sub1;, Δ&sub1;&sub2; die Wellenlängen anzeigen, die für jeden der oben erwähnten vier Kanäle λr&sub1;, λr&sub2;, λ&sub1;&sub1; und λ&sub1;&sub2; ausgewählt werden können.
  • In der dargestellten Ausführungsform wird eine Begrenzung des Zuweisungsfensters in Anbetracht der Tatsache gewählt, dass der Unterschied zwischen der Transmission der Energieübertragungsfunktion von A nach D und umgekehrt mindestens 10 dB betragen muss. Es sei angemerkt, dass diese Begrenzung von Anwendung zu Anwendung variieren kann.
  • Die andere Begrenzung jedes Zuweisungsfensters wird in Anbetracht der Tatsache gewählt, dass es einen gewissen minimalen Abstand zwischen den Kanälen auf jeder Seite von λR bzw. λL geben sollte, da es eine gewisse Toleranz bei den Laserquellen, die für jeden Kanal verwendet werden, gibt.
  • Fig. 6 stellt eine andere Kanalkopplungscharakteristik für einen MZI-Wegeleiter dar. Die Figur stellt ein anders Beispiel dafür dar, wie zwei Kanäle in jeder Richtung in Bezug zur Energieübertragungsfunktion zugewiesen sein können. Die Energieübertragungsfunktion des MZI-Wegeleiters weist vier Minima/Maxima in einem speziellen Frequenzband auf, in dem die vier Kanäle positioniert sind.
  • Die Zuweisungfenster Δr&sub1;, Δr&sub2;, Δ&sub1;&sub1; und Δ&sub1;&sub2; können in diesem Fall in Anbetracht der Tatsache separat gewählt werden, dass der Unterschied zwischen der Transmission der Energieübertragungsfunktion von A nach D und umgekehrt mindestens 10 dB betragen muss. Es sollte angemerkt werden, dass diese Grenze von Anwendung zu Anwendung variieren kann.

Claims (9)

1. Optischer Wegeleiter, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegeleiter zwei optische Koppler (21, 22) umfasst, die über ein Verzögerungsbauelement seriell miteinander verbunden sind und wobei der optische Wegeleiter weiter einen optischen Verstärker (9) umfasst, der optisch mit einem der optischen Koppler (21, 22) verbunden ist.
2. Optischer Wegeleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungsbauelement (23) einen Weglängenunterschied ΔL zwischen den beiden Lichtleitern umfasst, die die beiden Koppler (21, 22) verbinden.
3. Optischer Wegeleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppler (21, 22) 3 dB-Koppler sind.
4. Optischer Wegeleiter nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungsbauelement durch ein oder mehrere Paare von Elektroden gebildet wird, die entlang dem Lichtweg angeordnet sind.
5. Optischer Wegeleiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungselement zusätzlich mit einem oder mehreren Paaren von Elektroden versehen ist, die entlang dem Lichtweg im Verzögerungselement angeordnet sind, um eine zusätzliche Zeitverzögerung zu erreichen.
6. Optischer Wegeleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
ΔL = λ2/(2Δλn),
wobei λ die verwendete optische Wellenlänge angibt, n der Brechungsindex ist und Δλ die Halbperiode der Energieübertragungsfunktion in jeder Richtung, d. h. 1/2 FSR (FSR = freier Spektralbereich), angibt.
7. Optischer Wegeleiter nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegeleiter in einer integrierten Bauweise hergestellt ist.
8. Verfahren zur monodirektionalen Verstärkung von bidirektionalen optischen Signalen mit gegebenen Wellenlängen λli und λrj in einem Lichtleiter (3) mittels eines optischen Wegeleiters mit einem ersten bidirektionalen Port (A) und einem zweiten bidirektionalen Port (D) und einem ersten unidirektionalen Port (B) und einem zweiten unidirektionalen Port (C) und wobei die optischen Signale in jeder Richtung zum Wegeleiter dem ersten bidirektionalen Port (A) bzw. dem zweiten bidirektionalen Port (D) des Wegeleiters und von dort dem ersten unidirektionalen Port (B) des Wegeleiters, weiter durch einen mit den unidirektionalen Ports verbundenen optischen Verstärker (9), und von dort durch den zweiten unidirektionalen Port (C) des Wegeleiters und zurück durch den Wegeleiter zum zweiten bidirektionalen Port (D) bzw. dem ersten bidirektionalen Port (A) zugeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Signale vom ersten bidirektionalen Port (A) bzw. vorn zweiten bidirektionalen Port (D) dem ersten unidirektionalen Port (B) durch einen ersten Koppler (21), ein Verzögerungsbauelement (23) und einen zweiten optischen Koppler (22) zugeleitet werden und die optischen Signale vom zweiten unidirektionalen Port (C) und zurück zum zweiten bidirektionalen Port (D) bzw. zum ersten bidirektionalen Port (A) durch den ersten optischen Koppler (21), das Verzögerungsbauelement (23) und den zweiten optischen Koppler (22) zugeleitet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass λr&sub1; und λr&sub2; auf der Energieübertragungsfunktion des Wegeleiters in einer Durchlassrichtung auf jeder Seite eines Maximums von λR zugewiesen werden und dass λ&sub1;&sub1; und λ&sub1;&sub2; auf der Energieübertragungsfunktion des Wegeleiters in der anderen Durchlassrichtung auf jeder Seite eines Maximums von λL zugewiesen werden,
wobei die bidirektionalen optischen Signale die Wellenlängen λ&sub1;&sub1; und λ&sub1;&sub2; in einer Richtung aufweisen und die Wellenlängen λr&sub1; und λr&sub2; in der anderen Richtung aufweisen, und
besagte λL und λR ein Maximum in einem speziellen Frequenzband für die Energieübertragungsfunktion des Wegeleiters in einer Richtung bzw. die Energieübertragungsfunktion des Wegeleiters in der anderen Richtung angeben.
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