DE69900660T2

DE69900660T2 - Vorrichtung mit einem dispersiven Lichtwellenleiter-Abzweiger

Info

Publication number: DE69900660T2
Application number: DE69900660T
Authority: DE
Inventors: Christopher Stephen Koeppen; Jefferson Lynn Wagener
Original assignee: Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp
Current assignee: Agere Systems LLC
Priority date: 1998-06-08
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2002-08-08
Anticipated expiration: 2019-05-27
Also published as: EP0962794A1; DE69900660D1; EP0962794B1; JP2000028848A; JP3782260B2; US6122422A

Description

Erfindungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft Lichtwellenleiterkommunikationssysteme (z. B. faseroptische Kommunikationssysteme), die beispielsweise zur Netzüberwachung einen streuenden Wellenleiterabzweiger umfassen.

Allgemeiner Stand der Technik

Bekannterweise erfordern Lichtwellenleiterkommunikationssysteme in der Regel eine Netzüberwachungsvorrichtung, die dem Systemoperator Informationen über den Zustand des Systems liefert. Siehe beispielsweise G. Livescu, OSA 1998, Technical Digest Series, Band 4, Integrated Research, Victoria B. C., Kanada, S. 43-45.
Es ist ebenfalls wohl bekannt, daß die meisten Lichtwellenleiterkommunikationssysteme von der Funktion her bidirektional sind, wobei aber der Signalfluß in einem gegebenen Wellenleiter nur in einer Richtung erfolgt, d. h. gegebene Wellenleiterverbindung ist unidirektional. Siehe beispielsweise die oben angeführte Literaturstelle Livescu. Im vorliegenden Text werden derartige Systeme als "bidirektionale Systeme mit unidirektionalen Verbindungen" oder "BS/ULs" bezeichnet.
Eine Überwachungsvorrichtung zur Verwendung in BS/ULs ist bekannt. Zu derartigen Systemen können eines oder mehrere der folgenden Geräte zählen: optische Spektrumsanalysatoren, Mehrfachwellenlängenmeßgeräte, abstimmbare Fabry-Perot-resonate Bauelemente, abstimmbare akustooptische Bauelemente, Wellenleiterarrays oder Volumengitter-Spektrometer. In jüngerer Zeit wurde ein neues Bauelement offenbart, das sich für Überwachungsanwendungen in BS/ULs eignet. Es wird als "unidirektional streuender Wellenleiterabzweiger" oder "UDWT" [Unidirectional Dispersive Waveguide Tap] bezeichnet. Siehe die eigenen US-Patente Nr. 5,832,156 und 6,002,822. Siehe auch das US-Patent Nr. 5,850,302 und US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 09/088,567. Siehe auch J. L. Wagener et al., ECOC 97, September 1997, Tagungsveröffentlichung Nr. 448, S. 65- 68, und C. K. Madsen et al., 1998 Technical Digest Series Band 4, Integrated Photonics Research, 20. März- 1. April 1998, Victoria B. C., Kanada.
Die meisten Lichtwellenleiterkommunikationssysteme sind BS/UL-Systeme. Von Interesse sind jedoch auch wirklich bidirektionale Lichtwellenleiterkommunikationssysteme (d. h. Systeme, bei denen mindestens ein Teil einer gegebenen Wellenleiterverbindung Signale in beiden Richtungen führt). Siehe beispielsweise K. I. Suzuki et al., Electronics Letters, Band 33(23), November 1997, S. 1252-1254; US-Patente 5,742,416; 5,689,594; und 5,602,665. In diesen Literaturstellen werden bidirektionale Systeme offenbart, aber keine bidirektionalen Überwachungseinrichtungen offenbart oder vorgeschlagen. So zeigt Fig. 2 des Referats von Suzuki at al. ein WDM-System, in dem sich Signale über die Faserverbindung zwischen den beiden Zirkulatoren in beiden Richtungen ausbreiten, doch zeigt die Figur keine bidirektionale Überwachungseinrichtung. Im vorliegenden Text werden wirklich bidirektionale Wellenleiterkommunikationssysteme als "bidirektionale" Systeme bezeichnet.
In bidirektionalen Lichtwellenleiterkommunikationssystemen wird eine Überwachungsvorrichtung im wesentlichen aus den gleichen Gründen wie in BS/UL-Systemen benötigt. Bei einem bidirektionalen System ist die Überwachungsvörrichtung jedoch vorteilhafterweise bidirektional, d. h., sie reagiert auf den Signalstrom in einer Richtung und auf den Signalstrom in der entgegengesetzten Richtung, da die Verfügbarkeit einer bidirektionalen Überwachungsvorrichtung in einfacherere (und somit preiswertere und/oder zuverlässigere) bidirektionale Systeme umgesetzt werden kann. Bisher sind jedoch, wenn überhaupt, wenige bidirektionale Überwachungseinrichtungen bekannt.
Als Antwort auf den Bedarf an bidirektionalen Überwachungseinrichtungen offenbart die vorliegende Anmeldung eine derartige Einrichtung und bidirektionale Systeme, die eine derartige Einrichtung umfassen.

Glossar und Definitionen

Unter "geführten Moden" werden hier die sich ausbreitenden Moden in dem Wellenleiter verstanden. Die geführte Mode in einem herkömmlichen Einmodenlichtwellenleiter ist die LP&sub0;&sub1;-Mode.
Unter "Mantelmoden" oder "gebundenen Mantelmoden" werden hier optische Moden der Wellenleiterstruktur verstanden, deren effektiver Brechungsindex kleiner ist als der Brechungsindex des Mantelmaterials des Wellenleiters. Diese Moden sind insoweit gebunden, als die Lichtleistung bei diesen Moden immer um den Wellenleiter herum lokalisiert ist und sich nicht in einer Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung ausbreitet.
Unter "Strahlungsmoden" werden hier optische Moden verstanden, die durch die Wellenleiterstruktur nicht völlig lokalisiert werden. Strahlungsmoden breiten sich von der Wellenleiterstruktur weg aus, so daß sich bei einer beliebigen Stelle entlang der Länge des Wellenleiters in der Wellenleiterstruktur eine willkürlich kleine Menge Lichtleistung befindet.
Unter einer "nichtgeführten Mode" wird hier eine andere als eine geführte Mode verstanden, z. B. eine Mantelmode oder eine Strahlungsmode.
Im vorliegenden Text ist ein Brechungsindexgitter "gechirped", falls der (optische) Wiederholungsabstand Λ der Indexstörungen als Funktion der axialen Koordinate z der Faser nicht konstant ist, d. h. falls Λ = Λ(z).
Im vorliegenden Text ist ein Brechungsindexgitter "geblazed", falls die Ebene der Indexstörungen im Wellenleiter nicht senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung der geführten Mode von Moden verläuft.

Kurze Darstellung der Erfindung

Gegenstände gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 1 und 10 definiert.
Unter einem breiten Aspekt wird die Erfindung in einem Gegenstand verkörpert, der einen bidirektionalen streuenden Wellenleiterabzweiger (der auch als "BDWT" [Bidirectional Dispersive Waveguide Tap] bezeichnet wird) umfaßt. Der Gegenstand ist beispielsweise ein bidirektionales Lichtwellenleiterkommunikationssystem (in der Regel ein faseroptisches Kommunikationssystem).
Insbesondere umfaßt der Gegenstand einen Lichtwellenleiter (beispielhaft eine optische Faser). Der Wellenleiter ist wie üblich ausgelegt, Licht eine r entsprechenden Wellenlänge (z. B. Infrarotstrahlung mit der ungefähren Wellenlänge 1,5 um; der Ausdruck "Licht" wird nur der Zweckmäßigkeit halber verwendet und impliziert keinerlei Einschränkung des sichtbaren Teils des elektromagnetischen Spektrums) in einer ersten Richtung und einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung zu führen. Der Gegenstand umfaßt auch einen Abzweiger zum Auskoppeln mindestens eines Teils des sich (beim Betrieb des Systems) in dem Lichtwellenleiter in der ersten Richtung ausbreitenden Lichts aus dem Lichtwellenleiter. Der Abzweiger umfaßt ein geblaztes Brechungsindexgitter im Lichtwellenleiter (in der Regel dem Kern), wobei der Abzweiger so gewählt ist, daß er mindestens einen Teil des sich in der ersten Richtung des Wellenleiters ausbreitenden Lichts von dem Lichtwellenleiter zu einem vorbestimmten Bereich eines ersten Ausnützungsmittels (z. B. eines Detektorarrays oder eines Arrays von Lichtwellenleitern) lenkt.
Signifikanterweise ist das geblazte Brechungsindexgitter in dem Lichtwellenleiter weiterhin so gewählt, daß es mindestens einen Teil des sich (bei Betrieb des. Systems) in der zweiten Richtung ausbreitenden Lichts von dem Lichtwellenleiter zu einem vorbestimmten Bereich eines zweiten Ausnützungsmittels lenkt. Somit ist der Abzweiger ein bidirektionaler Abzweiger.
Bei gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen ist das geblazte Brechungsindexgitter so gewählt, daß es mindestens einen Teil des sich in dem Wellenleiter in der ersten Richtung ausbreitenden Lichts aus einer ersten geführten Mode in eine erste nichtgeführte Mode und mindestens einen Teil des sich in dem Wellenleiter in der zweiten Richtung ausbreitenden Lichts von einer zweiten geführten Mode in eine zweite nichtgeführte Mode lenkt. Weiterhin umfaßt der Gegenstand Kopplungsmittel (z. B. ein entsprechend geformtes Glasglied oder -glieder), die mit dem Lichtwellenleiter derart optisch zusammenwirken, daß die erste und zweite nichtgeführte Mode eine erste bzw. zweite Strahlungsmode sind. Zudem umfaßt der Gegenstand ein Fokussiermittel, z. B. eine Linse, einen gekrümmten Spiegel, ein Brechungsgitter, ein Volumenhologramm oder ein Chirp in dem geblazten Gitter, das so gewählt ist, daß es das Licht in der ersten Strahlungsmode im wesentlichen in einen Brennpunkt in dem vorbestimmten Bereich des ersten Ausnutzungsmittels und Licht in der zweiten Strahlungsmode im wesentlichen in einen Brennpunkt im vorbestimmten Bereich des zweiten Ausnutzungsmittels bringt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Fig. 1-4 zeigen schematisch Ausführungsbeispiele von BDWTs gemäß der Erfindung;
Fig. 5 zeigt schematisch ein beispielhaftes bidirektionales System mit BDWT; und
Fig. 6 und 7 zeigen Versuchsdaten für einen beispielhaften BDWT.
Die Zeichnungen sollen nicht maßstabsgetreu oder proportional sein. Gleiche oder analoge Elemente in verschiedenen Zeichnungen sind im allgemeinen mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

Ausführliche Beschreibung

Fig. 1 zeigt schematisch einen beispielhaften BDWT 10, wobei sich die Bezugszahl 11 auf eine Länge Lichtwellenleiter (beispielhaft ein Teil einer Lichtwellenleiterübertragungsverbindung) bezieht und die Bezugszahlen 12 und 13 die Ausbreitungsrichtung von Licht in der Faser angeben. In Fig. 1 bezieht sich die Bezugszahl 14 auf ein geblaztes Bragg-Brechungsindexgitter in Faser 11, Bezugszahl 121 bezeichnet Licht, das von rechts auf das Gitter 14 auftraf ("von rechts auftreffendes Licht"), die Bezugszahl 131 bezieht sich auf Licht, das von links auf das Gitter auftraf ("von links auftreffendes Licht") und sich zu dem Spiegel 17 ausbreitet, und die Bezugszahl 132 bezieht sich auf Licht, das von dem Spiegel 17 reflektiert wird und sich zu dem Detektorarray 18 ausbreitet. Die Bezugszahlen 15 und 16 beziehen sich auf ein erstes bzw. zweites transparentes Glied. Der Brechungsindex von beiden Gliedern ist in der Regel im wesentlichen an den Lichtwellenleiter angepaßt, und beide Glieder sind mit der Faser dazwischen durch ein entsprechendes, bezüglich des Brechungsindexes angepaßtes Klebmittel, z. B. transparentes Epoxidharz, miteinander verbunden. Licht 121 und 132 breitet sich zu dem Detektorarray aus läuft durch eine herkömmliche Linse 19. Die Linse dient dazu, das Licht 132 zu einem Brennpunkt an einer anderen Stelle des Detektorarrays als der Stelle zu bringen, an der das Licht 121 zu einem Brennpunkt gebracht wird. Es versteht sich, daß das Licht 12 und das Licht 13 in der Regel jeweils mehrere verschiedene Wellenlängen umfassen (jede eigene Wellenlänge einen Kommunikationskanal darstellt) und daß die verschiedenen Wellenlängen des Lichts 121 (sowie die Wellenlängen des Lichts 131) durch das Gitter in verschiedene Richtungen gelenkt werden. Die verschiedenen Wellenlängen werden folglich auf verschiedene Positionen entlang dem Detektorarray fokussiert, was zu nicht gezeigten elektrischen Signalen von dem Array führt, die die Intensität des sich in der Faser in einer gegebenen Richtung ausbreitenden Lichts bei gegebenen Wellenlängen angeben.
Die Richtungsbezeichnungen "rechts" und "links" beziehen sich nur auf die Zeichnung und haben bei eigentlichen Ausführungsformen der Erfindung keinerlei Bedeutung.
Die allgemeinen Grundlagen eines BDWT können gemäß der Erfindung in einer Vielfalt von Bauelementen mit unterschiedlicher Topologie verkörpert werden. So zeigt beispielsweise Fig. 2 schematisch einen BDWT 20 mit einem Detektorarray 22 auf der gegenüberliegenden Seite des Abzweigers, im Vergleich zu dem BDWT 10. In Fig. 2 bezieht sich die Bezugszahl 21 auf einen konkaven Spiegel, der so gewählt ist, daß er die Strahlung 122 und 133 auf jeweilige Brennpunkte bringt.
Fig. 3 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der BDWT 30 im wesentlichen links/rechtssymmetrisch ist, wobei die Linsen 32 und 33 das Licht 122 bzw. 133 auf vorbestimmte Bereiche der Detektorarrays 31 und 32 fokussieren.
Fig. 4 zeigt schematisch noch einen weiteren beispiel haften BDWT 40 gemäß der Erfindung, wo sich die Bezugszahl 41 auf ein vom Brechungsindex her im wesentlichen angepaßtes transparentes Glied bezieht, 42 einen Reflektor, 43 und 44 Linsen und 45 und 46 Detektorarrays bezeichnen.
Unabhängig von der Topologie des BDWT umfaßt der Abzweiger ein einziges geblaztes Brechungsindexgitter, das so gewählt ist, daß es Licht in einer ersten Richtung in eine Richtung lenkt, die von dem Licht der zweiten Richtung unterschiedlich ist. Der Blazewinkel des Gitters ist so gewählt, daß das Gitter in Luft Einmodenlicht (in der Regel LP&sub0;&sub1;) der relevanten Wellenlänge in eine oder mehrere Mantelmoden koppelt. Der Blazewinkel beträgt höchstens 15º, da Abzweiger mit größeren Blazewinkeln im allgemeinen eine unerwünscht große Polarisationabhängigkeit aufweisen. Bei bevorzugten Ausführungsformen beträgt der Blazewinkel höchstens 10º. Die Kopplungsmittel, die mit dem Gitter optisch zusammenwirken, sind so gewählt, daß sie die optischen Eigenschaften des Abzweigers derart ändern, daß das Gitter das Einmodenlicht in Strahlungsmoden koppelt. Die Stärke des Gitters ist so gewählt, daß es den Anforderungen entspricht. Die Stärke kann von sehr schwach (z. B. 5% der in Mantelmoden eingekoppelten Einmodenstrahlung) zu mäßig (z. B. 50%) zu sehr hoch (z. B. 100%) variieren. Die Stärkesteuerung wird durch herkömmliche Mittel erhalten.
Obwohl ein BDWT gemäß der Erfindung in einkanaligen bidirektionalen Systemen verwendet werden kann, wird er vorteilhafterweise aufgrund der streuenden Charakteristik des geblazten Gitters in mehrkanaligen (wellenlängenmultiplexierten) bidirektionalen Systemen verwendet.
Die Streuungsbeziehung des geblazten (ungechirpten) Gitters lautet
λ = nΛ(1 + cosθ)
wobei λ die Wellenlänge des Lichts, n der Brechungsindex der Faser, Λ die geblazte Bragg-Gitterperiodizität und θ der Ausbreitungswinkel des Lichts der Wellenlänge λ relativ zu der Faserachse ist. Dies kann auch ausgedrückt werden als
Δλ/Δθ = (λsinθ)/(1 + cosθ)
Bei einem BDWT gemäß der Erfindung koppelt der Abzweiger eine gewünschte Lichtmenge streuend aus der Faser heraus. Es könnte bewirkt werden, daß dieses Licht direkt auf Ausnutzungsmittel auftrifft. Bei bevorzugten Ausführungsformen sind jedoch Fokussiermittel vorgesehen, die das Licht im wesentlichen auf die Ausnutzungsmittel fokussieren. Derartige Fokussiermittel können beliebige Mittel sein, die die gewünschte Fokussierung ermöglichen, z. B. eine Linse (zylindrisch oder nichtzylindrisch, ein Streuungsgitter, ein Volumenhologramm oder ein gekrümmter Spiegel). Es kann sich bei ihnen aber auch um einen Chirp in den geblazten Gittern handeln. Durch Hinzufügen von Chirp zu der Gitterperiodizität wird eine gegebene Wellenlänge des Lichts entlang der Länge des Gitters unter verschiedenen Winkeln aus dem Wellenleiter ausgekoppelt. Selbst bei einem gechirpten geblazten Gitter, einer Linse, einem Spiegel oder einem anderen entsprechenden fokussierenden Element kann die Fokussierung weiter verbessert werden. Weitere Einzelheiten über die Verwendung von gechirpten geblazten Gittern finden sich in der oben angeführten '439- Patentanmeldung.
Es ist nicht erforderlich, daß die Fokussiermittel die jeweiligen Wellenlängen des Lichts bei dem Ausnutzungsmittel zu einem perfekten Brennpunkt bringen, vorausgesetzt, daß sich das Nebensprechen auf einem annehmbaren Pegel befindet. Beispielhaft ist die Fokussierung derart, daß das Nebensprechen zwischen zwei benachbarten Detektorpixeln höchstens -10 dB beträgt.
BDWTs gemäß der Erfindung können auf vielfache Weise verkörpert werden. So kann beispielsweise der Wellenleiter ein Lichtwellenleiter (in der Regel Einmodenlichtwellenleiter), ein Kanalwellenleiter oder ein planarer Wellenleiter sein. Bei den Kopplungsmitteln kann es sich im wesentlichen um jedes (bei den Signalwellenlängen) optisch transparente Material mit einem Brechungsindex handelt der im wesentlichen an den Brechungsindex cles Wellenleiters angepaßt ist (z. B. innerhalb ± 10%). Bei dem reflektiven Element (z. B. Elemente 17 in Fig. 1 und 2; Element 21 in Fig. 2, Element 42 in Fig. 4) kann es sich je nach der Topologie des Bauelements um einen flachen Spiegel, einen kugelförmigen konkaven oder konvexen Spiegel oder um einen zylindrisch konkaven oder konvexen Spiegel handeln. Das Fokussierelement kann beispielsweise eine kugelförmige oder Zylinderlinse, ein konkaver Spiegel, ein gechirptes geblaztes Gitter oder jedes andere geeignete fokussierende Element oder Kombination von Elementen sein. Bei den Ausnutzungsmitteln könnte es sich um ein lineares oder 2-dimensionales Detektorarray oder einen über das gestreute Licht bewegten einzelnen Detektor handeln. Derartige Arrays sind im Handel erhältlich. Bei einem derartigen Array sind verschiedenen Erfassungselementen Signale, die sich in der ersten bzw. zweiten Richtung in dem Wellenleiter ausbreiten, und verschiedene Wellenlängen zugeordnet. Die Erfassungselemente könnten verschachtelt sein, oder ein Bereich des Arrays könnte für die Signale der ersten Richtung und ein anderer Bereich für Signale in der zweiten Richtung verwendet werden. Die Ausnutzungsmittel könnten auch mehrere Lichtwellenleiter umfassen, wobei Licht einer bestimmten Wellenlänge je nach der Ausbreitungsrichtung auf einem oder einem anderen Wellenleiter fokussiert wird.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, kann der BDWT gemäß der Erfindung wie ein optisches Spektrometer wirken, das auch zwischen Ausbreitungsrichtungen des Lichts in dem Lichtwellenleiter unterscheidet. Ein derartiges Bauelement hat in einem bidirektionalen Lichtwellenleiterkommunikationssystem viele Anwendungen. Es gehören dazu die Bestimmungen der Kanalwellenlänge und -leistung, des optischen Signal-Rausch- Vethältnisses, der Laserdrift, des Gewinnspektrums und der Gewinneigung des optischen Verstärkers und der Kanalverschlechterung oder des Kanalausfalls. Der Fachmann kann den BDWT gemäß der Erfindung ohne weiteres auch an diese und andere Verwendungen anpassen.
Fig. 5 zeigt schematisch ein beispielhaftes bidirektionales Lichtwellenleiterkommunikationssystem mit bidirektionalen Überwachungseinrichtungen. Ein Sender 511 und ein Empfänger 521 sind im wesentlichen zusammen an einer ersten Stelle angeordnet, und ein Sender 512 und ein Empfänger 522 sind im wesentlichen gemeinsam an einer zweiten Stelle angeordnet. Die Sender und Empfänger können herkömmlicher Art sein, und sie sind in der Regel zum Betrieb in einem n-Kanal-WDM- System ausgelegt. Zirkulatoren 531 und 532 sind in der Regel zusammen an der gleichen Stelle mit dem jeweiligen Sender und Empfänger angeordnet und dienen dazu, abgehende Signale in eine bidirektionale Wellenleiterverbindung 58 zu geben und ankommende Signale dem jeweiligen Empfänger zuzuführen. Zwischen den Zirkulatoren ist ein optischer Zweirichtungsverstärker 54 sowie BDWTs 551 und 552 angeordnet. Jeder BDWT weist eine oder zwei Mengen (in der Regel elektrischer) Ausgänge auf, die mit 561-56n und 571-57n bzw. 581-58n und 591-59n bezeichnet sind. Für jeden BDWT wird ein Satz von Ausgangssignalen von den von rechts auftreffenden Signalen abgeleitet, und der andere wird von den von links auftreffenden Signalen abgeleitet. Ein gegebenes Ausgangssignal eines gegebenen Satzes ist einem gegebenen Kanal des Kommunikationssystems zugeordnet, das beispielsweise proportional zu der Signalleistung in dem Kanal ist. Die verschiedenen Ausgangssignale der BDWTs werden einer nicht gezeigten entsprechenden Vorrichtung zur Systemüberwachung oder -steuerung zugeführt, beispielsweise Rückkoppelmittel.
Das oben beschriebene System ist nur beispielhaft, und BDWTs gemäß der Erfindung können in einer Vielzahl bidirektionaler Lichtwellenleitersysteme vorteilhaft eingesetzt werden, wie für den Fachmann klar ist. So könnten derartige BDWTs beispielsweise vorteilhaft in das WDM-System von Fig. 2 des oben angeführten Referats von Suzuki et al. oder in das WDM-System von Fig. 1 des US-Patents 5,742,416 integriert werden, um in allen Fällen eine oder mehrere Systemüberwachungs- oder -steuerungsfunktionen durchzuführen.

Beispiel

Ein ungechirptes geblaztes Bragg-Gitter wurde durch eine herkömmliche Technik in einer herkömmlichen, im Handel erhältlichen Einmodenfaser 5D® auf Siliziumbasis ausgebildet. Das Gitter wies eine Länge von 10 mm, einen Blazewinkel von 9º und eine Wellenlängenantwort mit einer Mitte bei 1540 nm auf, bei einer Halbwertsbreite von etwa 40 nm. Die Stärke des Gitters war derart, daß etwa 20% der Einmodenstrahlung der Wellenlänge 1540 nm aus der Faser ausgekoppelt wurden. Zwei im wesentlichen wie in Fig. 1 gezeigt ausgebildete Quarzglasblöcke wurden an das Fasergitter angelegt, und ein Indexanpassungsfluid (Cargill-Öl mit einem Brechungsindex n = 1,44 bei 1540 nm) wurde zwischen die Blöcke gefüllt. Die Abmessungen der Blöcke betrugen 10 · 3 · 1 cm, wobei eine kurze Seite des unteren Blocks unter einem Winkel von 60º geschnitten und poliert war. Auf der gewinkelten Ebene war ein herkömmlicher hochreflektierender dielektrischer Spiegel ausgebildet, der dazu diente, das von links auffallende Licht zu dem Detektorarray zu lenken. Eine plankonvexe Zylinderlinse mit einer Brennweite von 100 mm diente dazu, sowohl das von links als auch das von rechts auffallende Licht (Strahlungsmoden) auf ein lineares InGaAs-Detektorarray mit 256 Elementen zu fokussieren. Jedes Detektorelement war 30 um breit und 250 um lang. Derartige Arrays sind von herkömmlicher Art und im Handel erhältlich, z. B. von EG & G Optoelectronics, Inc., Montgomeryville, PA, USA. Das Array deckte einen 35 nm breiten Wellenlängenbereich ab, wobei jedes Detektorelement einem 0,13 nm breiten Spektralbereich entsprach.
Der auf diese Weise hergestellte BDWT wurde wie folgt getestet. Laserstrahlung von einem herkömmlichen Laser mit äußerem Resonator (External-Cavity-Laser-ECL) von Hewlett Packard wurde zum Erhalten eines von rechts auftreffenden und eines von links auftreffenden Signals in den Lichtwellenleiter mit dem Gitter darin eingekoppelt. Fig. 6 zeigt die Detektorantwort für die von rechts auftreffende Strahlung im Bereich 1530-1560 nm. Die primären Spitzen entsprechen den Laserlinien. Die sekundären Spitzen gehen vermutlich auf Streureflexionen zurück und können durch eine sorgfältige Auslegung reduziert oder eliminiert werden. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, entsprechen verschiedene Detektorpixel verschiedenen Wellenlängen und bilden somit das Spektrum von rechts auftreffenden Lichts ab. Fig. 7 zeigt entsprechende Ergebnisse für das von links auftreffende Licht. Aus den Ergebnissen geht deutlich hervor, daß der beispielhafte Abzweiger ein bidirektionaler Abzweiger ist.

Claims

1. Gegenstand, der folgendes umfaßt:

a) einen Lichtwellenleiter (11), der ausgelegt ist, um Licht einer vorbestimmten Wellenlänge in einer ersten Richtung (12) und einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung (13) zu führen;

b) einen Abzweiger zum Auskoppeln mindestens eines Teils des sich in dem Lichtwellenleiter in der ersten Richtung ausbreitenden Lichts aus dem Lichtwellenleiter und zum Auskoppeln mindestens eines Teils des sich in dem Lichtwellenleiter in der zweiten Richtung ausbreitenden Lichts aus dem Lichtwellenleiter, wobei der Abzweiger ein geblaztes Brechungsindexgitter (14) in dem Lichtwellenleiter umfaßt; wobei

c) das geblazte Brechungsindexgitter so gewählt ist, daß es mindestens einen Teil des sich in dem Wellenleiter in der ersten Richtung ausbreitenden Lichts aus der ersten Grundschwingungsmode in mindestens eine erste nichtgeführte Mode (121) und mindestens einen Teil des sich in dem Wellenleiter in der zweiten Richtung ausbreitenden Lichts aus einer zweiten Grundschwingungsmode in mindestens eine zweite nichtgeführte Mode (131) lenkt;

dadurch gekennzeichnet, daß

d) der Gegenstand Kopplungsmittel (15, 16) umfaßt, die sich mit dem Lichtwellenleiter derart in optischer Zusammenwirkung befinden, daß die erste nichtgeführte Mode eine erste Strahlungsmode und die zweite nichtgeführte Mode eine zweite Strahlungsmode ist; und

e) der Gegenstand Fokussiermittel (19) umfaßt, die so gewählt sind, daß sie das Licht in der ersten Strahlungsmode im wesentlichen in einen Brennpunkt in dem vorbestimmten Bereich eines ersten Ausnutzungsmittels (31) und Licht in der zweiten Strahlungsmode im wesentlichen in einen Brennpunkt in dem vorbestimmten Bereich eines zweiten Ausnutzungsmittels (32) bringen.

2. Gegenstand nach Anspruch 1, wobei ein Blazewinkel des geblazten Brechungsindexgitters höchstens 15º beträgt.

3. Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die Fokussiermittel ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Zylinderlinsen, nichtzylindrischen Linsen, Brechungsgittetn, Volumenhologrammen, nichtplanaren Spiegeln, Chirp des geblazten Brechungsindexgitters und Kombinationen daraus.

4. Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der Lichtwellenleiter eine optische Faser ist.

5. Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Wellenlänge etwa 1,5 um beträgt.

6. Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der Index der Kopplungsmittel im wesentlichen an den Lichtwellenleiter angepaßt ist.

7. Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der Gegenstand ein bidirektionales Lichtwellenleiterkommunikationssystem ist, das einen ersten und zweiten Sender, einen ersten und zweiten Empfänger und einen zum Führen von Licht in der ersten Richtung von dem ersten Sender zum zweiten Empfänger und auch zum Führen von Licht in der zweiten Richtung von dem zweiten Sender zu dem ersten Empfänger ausgelegten Lichtwellenleiter umfaßt, wobei der bidirektionale Abzweiger in dem Lichtwellenleiter angeordnet ist.

8. Gegenstand nach Anspruch 7, wobei die Ausnutzungsmittel des bidirektionalen Abzweigers ein Ausgangssignal aufweisen, das einen Betriebsparameter des bidirektionalen Lichtwellenleiterkommunikationssystems anzeigt.

9. Gegenstand nach Anspruch 7, wobei das in der ersten und zweiten Richtung geführte Licht jeweils viele vorbestimmte Wellenlängen umfaßt.

10. Gegenstand, der folgendes umfaßt:

a) einen Lichtwellenleiter (11), der ausgelegt ist, um Licht einer vorbestimmten Wellenlänge in einer, ersten Richtung (12) und einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung (13) zu führen;

b) einen Abzweiger zum Auskoppeln mindestens eines Teils des sich in dem Lichtwellenleiter in der ersten Richtung ausbreitenden Lichts aus dem Lichtwellenleiter und zum Auskoppeln mindestens eines Teils des sich in dem Lichtwellenleiter in der zweiten Richtung ausbreitenden Lichts aus dem Lichtwellenleiter, wobei der Abzweiger ein geblaztes Brechungsindexgitter (14) in dem Lichtwellenleiter umfaßt, wobei der Abzweiger sich in der ersten Richtung ausbreitendes Licht zu einem ersten Ausnutzungsmittel (31) und sich in der zweiten Richtung ausbreitendes Licht zu einem zweiten Ausnutzungsmittel (32) lenkt;

dadurch gekennzeichnet, daß

c) das erste und/oder das zweite Ausnutzungmittel (31, 32) ein lichtempfindliches Halbleiterbauelement umfaßt.

11. Gegenstand nach Anspruch 10, wobei das lichtempfindliche Halbleiterbauelement mehrere beabstandete lichtempfindliche Bereiche umfaßt.

12. Gegenstand nach Anspruch 10, wobei ein Blazewinkel des geblazten Brechungsindexgitters höchstens 15º beträgt.

13. Gegenstand nach Anspruch 10, wobei der Lichtwellenleiter eine optische Faser ist.

14. Gegenstand nach Anspruch 10, wobei der Gegenstand ein bidirektionales Lichtwellenleiterkommunikationssystem ist, das einen ersten und zweiten Sender, einen ersten und zweiten Empfänger umfaßt und einen zum Führen von Licht in der ersten Richtung von dem ersten Sender zum zweiten Empfänger und auch zum Führen von Licht in der zweiten Richtung von dem zweiten Sender zu dem ersten Empfänger ausgelegten Lichtwellenleiter umfaßt, wobei der bidirektionale Abzweiger in dem Lichtwellenleiter angeordnet ist.