DE69933180T2

DE69933180T2 - Optischer Inverter auf der Basis eines sättigbaren Absorbers

Info

Publication number: DE69933180T2
Application number: DE69933180T
Authority: DE
Inventors: Richard A. Redondo Beach Fields; David L. Hawthorne Rollins; Stephen R. Redondo Beach Perkins; Eric L. Redondo Beach Upton; Elizabeth T. Manhattan Beach Kunkee; Lawrence J. Torrance Lembo; Juan C. Jr. Torrance Carillo; Mark Manhattan Beach Kintis
Original assignee: Northrop Grumman Corp
Current assignee: Northrop Grumman Corp
Priority date: 1998-08-11
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: EP0985954B1; JP2000066255A; DE69933180D1; US6035079A; EP0985954A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein einen optischen Inverter und insbesondere einen optischen Inverter, der einen sättigbaren Absorbierer umfasst, welcher ein optisches Eingangssignal empfängt, um den Absorbierer von einem lichtundurchlässigen Zustand in einen lichtdurchlässigen Zustand umzuschalten, um zwischen einer Ausgabe entsprechend einer logischen Eins und einer logischen Null zu unterscheiden.
2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Die Technik digitaler logischer Systeme verlangt dauernd nach größeren Verarbeitungsgeschwindigkeiten, erhöhten Kanalbandbreiten und einer verbesserten Übertragungsverlässlichkeit für die Felder der Informationsverarbeitung und Übertragung. Aufgrund dieses dauernden Bedürfnisses nach einer verbesserten Systemleistung bewegt sich die Technik in Richtung eines erhöhten Fokus auf den optischen Bereich. Digitale Logiksysteme umfassen typischerweise eine Vielzahl von Invertern. Inverter sind in digitalen Systemen aus vielen Gründen wichtig, wie beispielsweise zur Anwendung von DeMorgans Theorem. DeMorgans Theorem erlaubt die Verbindung ausschließlich von UND-Gattern und Invertern, oder eine Kombination von ausschließlich ODER-Gattern und Invertern, um ein vollständiges Gatterset zu bilden. Auch sind optische Inverter wichtige Komponenten optischer Analog/Digital-Wandler.
Verschiedene Arten optischer Inverter sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ein aus dem Stand der Technik bekannter optischer Inverter wird als ein SOA ("semiconductor optical amplifier"; optischer Halbleiterverstärker)-Inverter bezeichnet. Der SOA-Inverter ist ein sättigbarer optischer Inverter, der einen ersten optischen Eingang mit einer ersten Wellenlänge, einen zweiten optischen Eingang mit einer zweiten Wellenlänge und einen optischen Ausgang umfasst, der eine Kombination der ersten und zweiten Eingänge ist. Der erste Eingang wird Hoch und Niedrig als ein digitales Hoch und ein digitales Niedrig geschaltet, und der Ausgang wird entgegengesetzt als eine Umkehrung des ersten Eingangs Niedrig und Hoch geschaltet. Der zweite Eingang wird auf Hoch gehalten. Wenn der erste Eingang niedrig oder Null ist, ist der Ausgang einfach der zweite Eingang, dadurch ein Hoch oder eine logische Eins darstellend. Wenn der erste Eingang hochgezogen wird, ist die Intensität dieses ersten Eingangs groß genug, um den SOA zu sättigen. Als ein Ergebnis wird die Menge der Lichtintensität vom zweiten Eingang in dem Ausgang verringert. Der Aus gabestrahl wird dann durch ein Filter laufen gelassen, welches die Wellenlänge des ersten Eingangs bzw. der ersten Eingabe entfernt, wodurch nur der zweite Eingang übrig gelassen wird. Diese gefilterte Ausgabe wird dann absinken, wenn der erste Eingang hochgeschaltet wird, und wird zurückkommen, wenn der erste Eingang auf niedrig geschaltet wird.
US 5,315,422 offenbart ein optisches Logikelement, das einen Aufbau aufweist, in welchem ein phasenmodulierendes Element, dessen Brechungsindex durch Lichteinstrahlung geändert wird, an jedem optischen Lichtleiter angeordnet ist, der von einem optischen Lichtleiter vom Mach-Zehnder-Interferenztyp abzweigt. Der Wellenleiter vom Interferenztyp ist daran angepasst, einen unterschiedlichen optischen Ausgabepegel bereitzustellen, und zwar abhängig davon, ob eine Änderung im Brechungsindex jedes phasenmodulierenden Elements Null oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Dieses optische Logikelement ist in der Lage, die exklusiv-ODER ("XOR")- oder die exklusiv-NICHT-ODER ("XNOR")-Operation bei hoher Geschwindigkeit auszuführen.
EP 0 744 648 A1 offenbart eine Vorrichtung zum kohärenten Steuern eines optischen Übergangs. Diese Vorrichtung zum Steuern umfasst ein optisch empfindliches Medium und ein Mittel zum Leiten eines ersten Pulses optischer Strahlung einer gegebenen Wellenlängeneigenschaft auf ein Medium, um eine resonante Erregung darin zu verringern, um die Eigenschaften des Mediums zu verändern. Die Vorrichtung umfasst ferner ein Mittel zum Lenken eines zweiten Pulses optischer Strahlung auf das Medium. Die relative Zeitwahl der ersten und zweiten Pulse und die relative Phase der zugehörigen Strahlung werden so ausgesucht, dass der zweite Puls die resonante Erregung abregt, die durch den ersten Puls erzeugt wird. Die Vorrichtung kann als ein optischer Schalter verwendet werden, welcher ein Mittel zum Richten eines optischen Strahls durch das Medium zu einem Ausgabepfad hin umfasst. Die Übertragung des Eingangsstrahls durch das Medium wird durch die ersten und zweiten Pulse geschaltet.
Weil die hauptsächliche Verwendung des SOA eine Wellenlängenwandlervorrichtung zur Verwendung in der Wellenlängenmultiplex-Technologie ist, ist sie in ihrer Fähigkeit beschränkt, als ein Inverter verwendet zu werden. Ferner ist der SOA eine aktive Vorrichtung, die einigermaßen komplex ist und im Allgemeinen als ein optischer Konverter nicht effizient ist. Was benötigt wird, ist ein optischer Inverter, der einfacher und effektiver als diese aus dem Stand der Technik bekannten Inverter ist. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen solchen Inverter bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Lehren der vorliegenden Erfindung wird ein optischer Inverter offenbart, der einen sättigbaren Absorbierer verwendbar, um zwischen einer logischen Eins und einer logischen Null zu unterscheiden. Ein Laser erzeugt einen optischen Strahl, der in einen ersten Strahl aufgespalten wird, welcher sich entlang eines ersten Strahlengangs ausbreitet, und in einen zweiten Strahl, der sich entlang eines zweiten Strahlengangs ausbreitet. Der erste Strahl und der zweite Strahl werden dann als ein optischer Ausgangsstrahl in einem optischen Kombinator zusammengeführt bzw. rekombiniert. Der erste Strahlengang und der zweite Strahlengang weisen eine relative Länge zueinander dergestalt auf, dass die ersten und zweiten Strahlen um 180° außer Phase sind, wenn sie den optischen Kombinator erreichen. Der sättigbare Absorbierer agiert als ein optischer Schalter und befindet sich im ersten Strahlengang. Der sättigbare Absorbierer empfängt ein optisches Eingangssignal, welches den Absorbierer dazu bringt, von einer lichtundurchlässigen Betriebsart in eine lichtdurchlässige Betriebsart umzuschalten, um es dem ersten Strahl zu erlauben, durch den Absorbierer zu laufen. Falls daher der sättigbare Absorbierer in die lichtdurchlässige Betriebsart geschaltet wird, kombinieren der erste und der zweite Strahl destruktiv, und der optische Ausgabestrahl ist dunkel, oder auf einer logischen Null. Wenn das optische Eingangssignal nicht an den sättigbaren Absorbierer angelegt wird, befindet sich der Absorbierer in der lichtundurchlässigen Betriebsart, und der erste Strahl wird blockiert, so dass der optische Ausgangsstrahl der zweite Strahl ist, dadurch eine logische Eins bereitstellend.
Ein zweiter sättigbarer Absorbierer kann vorgesehen sein, um den optischen Ausgangsstrahl vom Kombinierer zu empfangen, um Restlicht zu beseitigen, wenn der Ausgangsstrahl dunkel ist. Zusätzlich kann ein optischer Verstärker bereitgestellt werden, um den optischen Ausgangsstrahl vom Kombinierer zu empfangen, um den optischen Ausgangsstrahl auf einen konsistenten, vorbestimmten Pegel zu verstärken.
Zusätzliche Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen klar, welche zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 ist eine Aufsicht auf einen optischen Inverter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
2 ist ein schematisches Diagramm des optischen Inverters, der in 1 gezeigt ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, die auf einen optischen Inverter gerichtet sind, der einen sättigbaren Absorbierer und faseroptische Kabel als optische Wellenleiter umfasst, ist lediglich beispielhafter Natur und keineswegs dazu gedacht, die Erfindung auf diese Anwendungen oder Verwendungen zu beschränken.
Wie oben angemerkt, bestehen viele digitale Anwendungen, welche einen optischen Inverter benötigen. 1 zeigt eine Aufsicht eines optischen Inverters 10, der für eine typische optische digitale Logikanwendung geeignet ist, und zwar gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der optische Inverter 10 empfängt einen optischen Eingangsstrahl einer vorbestimmten Intensität an einem faseroptischen Eingangskabel 12 oder irgendeinem anderen geeigneten optischen Medium, und gibt einen optischen Ausgangsstrahl an einem faseroptischen Ausgangskabel 14 aus, oder an irgendeinem anderen geeigneten optischen Medium. Der optische Inverter 10 agiert dahingehend als ein Inverter, dass dann, wenn der optische Eingangsstrahl am Kabel 12 an den optischen Inverter 10 angelegt wird, der optische Ausgangsstrahl am Kabel 14 dunkel ist, oder auf einem vorbestimmten niedrigen optischen Intensitätspegel liegt, und eine logische Null darstellt. Wenn auf gleiche Weise der optische Eingangsstrahl des Kabels 12 ausgeschaltet ist, oder auf einem niedrigen Intensitätspegel liegt, wird ein optischer Ausgangsstrahl vorbestimmter Intensität am Ausgangskabel 14 bereitgestellt und stellt eine logische Eins dar. Daher wird der optische Ausgangsstrahl des optischen Inverters 10 ein optischer Ausgangsstrahl hoher oder niedriger Intensität sein, und zwar abhängig vom optischen Eingangsstrahl.
2 zeigt ein schematisches Diagramm der Architektur des optischen Inverters 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Eine optische digitale Eingangsquelle 16 stellt den optischen Eingangsstrahl bereit, der sich das Kabel 12 herunter ausbrei tet. Die digitale Eingangsquelle 16 kann jede geeignete optische Quelle sein, wie beispielsweise ein Halbleiterlaser, der einen anwendbaren optischen Strahl am Kabel 12 mit einer bestimmten Strahlintensität erzeugt, und zwar abhängig von der bestimmten Anwendung, für welche der Inverter 10 verwendet wird. Der optische Inverter 10 umfasst ferner einen Laser 18, der einen Laserstrahl am faseroptischen Kabel 20 erzeugt. Der optische Eingangsstrahl am Kabel 12 und der Laserstrahl am Kabel 20 können entweder ein gepulster Strahl oder ein Dauerstrich ("continuous wave"; CW)-Strahl sein, der zur geeigneten Zeit für unterschiedliche Anwendungen an- und ausgeschaltet wird. Ein gepulster Strahl könnte anwendbar sein, falls das bestimmte System, in welchem der Inverter 10 verwendet worden ist, Strahlpulse umfasst. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind der Eingangsstrahl und der Laserstrahl entweder beides gepulste Strahlen, die zueinander getaktet sind, oder Dauerstrichstrahlen.
Der Laserstrahl am Kabel 20 wird zu einem Strahlteiler 22 gesendet. Der Strahlteiler 22 spaltet den Laserstrahl in einen ersten Laserstrahl auf, der entlang eines faseroptischen Kabels 24 übertragen wird, und in einen zweiten Laserstrahl auf, der entlang eines faseroptischen Kabels 26 übertragen wird. Der Strahlteiler 22 kann jeder geeignete Strahlteiler oder optische Koppler sein, der aus dem Stand der Technik bekannt ist, wie beispielsweise ein faseroptischer 3 dB-Koppler oder ein geeigneter monolithisch integrierter Halbleiterchip oder ein Glaswellenleiter-Chip. Die faseroptischen Kabel können jegliche geeignete Kabel für die hierin beschriebenen Zwecke sein.
Der erste Laserstrahl, der sich entlang des faseroptischen Kabels 24 ausbreitet, wird zu einem sättigbaren Absorbierer 28, welcher als ein optischer Schalter dient, gesendet und trifft auf ihn auf. Der sättigbare Absorbierer 28 befindet sich entweder in einer durchsichtigen bzw. lichtdurchlässigen Betriebsart, welche es dem ersten Lichtstrahl am Kabel 24 erlaubt, durch den Absorbierer 28 zu laufen, oder in einer lichtundurchlässigen Betriebsart, welche den ersten Laserstrahl daran hindert, sich weiter entlang des Kabels 24 auszubreiten. Der sättigbare Absorbierer 28, welcher sich im Ruhezustand in der lichtundurchlässigen Betriebsart befindet, wird von der lichtundurchlässigen Betriebsart in die lichtdurchlässige Betriebsart geschaltet, wenn er eine ausreichend hohe Lichtintensität empfängt. Daher ist die Intensität des ersten Laserstrahls, der sich entlang des Kabels 24 ausbreitet, notwendigerweise niedrig genug, um zu verhindern, dass der Absorbierer 28 durch die Intensität vom des ersten Laserstrahls alleine in den lichtdurchlässigen Betriebszustand schaltet. Der optische Eingangsstrahl an der Faser 12 trifft auch auf den Absorbierer 28 und kombiniert mit der Lichtintensität vom ersten Laserstrahl, um den Absorbierer 28 dazu zu veranlassen, in die lichtdurchlässige Betriebsart zu schalten, um es dem ersten Laserstrahl zu erlauben, sich weiter entlang des Kabels 24 auszubreiten. In einer Ausführungsform trifft der Eingangsstrahl am Kabel 12 auf den Absorbierer 28 unter im Wesentlichen 90° in Bezug auf die Richtung, in welcher der erste Laserstrahl auf den Absorbierer 28 auftrifft, so dass der optische Eingangsstrahl nicht in den ersten Laserstrahlgang 24 gekoppelt wird und keine ungewünschte Lichtintensität dem ersten Laserstrahl hinzufügt. Falls daher der optische Eingangsstrahl ausgeschaltet ist oder sich zwischen Pulsen befindet, befindet sich der sättigbare Absorbierer 28 im lichtundurchlässigen Betriebszustand, und der erste Laserstrahl am Kabel 24 wird abgeblockt. Falls sowohl der optische Eingangsstrahl als auch der erste Laserstrahl auf den Absorbierer 28 auftreffen, wird der Absorbierer 28 in die lichtdurchlässige Betriebsart schalten, und es wird dem ersten Laserstrahl ermöglicht, entlang des Kabels 24 weiterzulaufen.
Der sättigbare Absorbierer 28 kann jeder bekannte Absorbierer sein, der für die Zwecke der vorliegenden Erfindung, so wie sie hierin beschrieben ist, geeignet ist. Beispielsweise kann der sättigbare Absorbierer 28 eine Flüssigkeitszelle einschließlich eines geeigneten Farbstoffs sein. Zusätzlich kann der sättigbare Absorbierer 28 ein sättigbarer Halbleiterabsorbierer sein, der mehrfache Quantentöpfe umfasst, welcher dem Fachmann gut bekannt ist. Ein sättigbarer Absorbierer dieser Art, der wie hierin beschrieben verwendet wird, weist gut bekannte Materialeigenschaften und Phänomene auf, die im Stand der Technik verwendet werden, um Halbleiter-Laserstrahlen abzublocken. Ein solcher sättigbarer Absorbierer ist in US 5,303,256 offenbart. Alternativ kann der Absorbierer jegliche verwandte Vorrichtung sein, welche die oben beschriebene Funktion durchführt, wie beispielsweise ein Elektroabsorptionsmodulator, der dem Fachmann bekannt ist. Auch kann der Absorbierer 28 eine optische Vorrichtung sein, die im Normalzustand lichtdurchlässig ist und die durch ein Eingangssignal in einen lichtundurchlässigen Betriebszustand geschaltet wird.
Der erste Laserstrahl am Kabel 24 und der zweite Laserstrahl am Kabel 26 werden an einen optischen Kombinierer 30 angelegt und werden vom Kombinierer 30 als ein einziger kombinierter Ausgangsstrahl am faseroptischen Kabel 32 ausgegeben. Der Kombinierer 30 kann ebenfalls jeder geeignete faseroptische Koppler sein, wie beispielsweise ein faseroptischer 3 dB-Koppler oder ein Halbleiterwellenleitungschip. Weil die Wellenlänge des ersten und zweiten Laserstrahls die gleiche ist, erzeugt die Kombination des ersten und zweiten Laserstrahls ein Interferenzmuster innerhalb des Kombinierers 30 auf der Grundlage des relativen Abstands, den der erste und der zweite Laserstrahl die Kabel 24 und 26 herunter durchlaufen. Durch Einstellen des Abstands so, dass der erste und der zweite Laserstrahl sich die Kabel 24 und 26 herunter um einen halben Wellenlängenunterschied versetzt oder 180° außer Phase laufen, wird das Interferenzmuster zwischen dem ersten und dem zweiten Laserstrahl destruktiv, und die Intensität des optischen Strahls aus dem Kabel 32 wird im Wesentlichen Null oder dunkel sein, eine logische Null darstellend. Solange die Pfad- bzw. Ganglänge des ersten und des zweiten Laserstrahls vom Strahlteiler 22 zum Kombinierer 30 einem Abstand entspricht oder ihm nahe kommt, welcher bewirkt, dass die ersten und zweiten Laserstrahlen miteinander um 180° außer Phase liegen, wird der Ausgangslaserstrahl am Kabel 32 im Wesentlichen dunkel sein. Falls der sättigbare Absorbierer 28 sich im lichtundurchlässigen Betriebszustand befindet, wie oben besprochen, ist der erste Laserstrahl nicht dazu verfügbar, mit dem zweiten Laserstrahl kombiniert zu werden, und dadurch ist der Ausgangslaserstrahl vom Kombinierer 30 am Kabel 32 der zweite Laserstrahl, der sich am Kabel 26 ausbreitet, eine logische Eins darstellend.
Weil die destruktive Interferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Laserstrahl aufgrund der inhärenten Ungenauigkeiten der optischen Komponenten und des Rauschens im System keine perfekte Auslöschung bereitstellen, ist ein zweiter sättigbarer Absorbierer 34 als eine Schwellwertvorrichtung vorgesehen, um das Restlicht am Ausgangskabel 32 zu beseitigen, wenn der sättigbare Absorbierer 28 sich in der durchsichtigen Betriebsart befindet. Der Absorbierer 34 dient als eine Schwellwertvorrichtung dahingehend, dass dann, falls die Intensität des Ausgabestrahls am Kabel 32 sich unterhalb einer gewissen Intensität befindet, der Absorbierer 34 das Restlicht abblockt, aber dann, falls die Intensität des Ausgangsstrahls am Kabel 32 sich überhalb einer vorbestimmten Intensität befindet, wie beispielsweise der Intensität des zweiten Laserstrahls, wenn sich der sättigbare Absorbierer in der lichtundurchlässigen Betriebsart befindet, der Absorbierer 34 es dem Strahl erlauben wird, durchzulaufen.
Ein optischer Verstärker 36 ist vorgesehen, um den Ausgangsstrahl auf eine vorbestimmte Intensität zu verstärken, wenn sich der sättigbare Absorbierer 28 in der lichtundurchlässigen Betriebsart befindet. Der optische Verstärker 36 kann jeder geeignete aus dem Stand der Technik bekannte Verstärker sein, der diese Funktion durchführt, wie beispielsweise ein SOA- oder ein Erbium-dotierter Faser-Verstärker ("erbium-doped fiber amplifier"; EDFA). Daher ist die Ausgabe des optischen Verstärkers 36 entweder ein digitaler optischer Ausgangsstrahl mit einer Intensität nahe Null, wenn der optische digitale Eingang am Eingangskabel auf "Hoch" oder auf einer bestimmten optischen Intensität liegt, um eine logische Null darzustellen, oder der optische Ausgangsstrahl ist ein optischer digitaler Ausgangsstrahl mit vorbestimmter Intensität, wenn der optische Eingangsstrahl am Kabel 12 auf "Niedrig" liegt oder im Wesentlichen Null ist, um eine logische Eins darzustellen.
Der oben beschriebene optische Inverter 10 hat eine bestimmte Anwendung in der monolithischen digitalen Halbleiterarchitektur. Bei dieser Art von Architektur können die verschiedenen oben besprochenen Komponenten Halbleiterkomponenten sein, die für diese Art von Konfiguration geeignet sind. Die obige Diskussion beschreibt eine Einzellaserstrahlausgabe vom Laser 18, die in einen ersten und einen zweiten Laserstrahl aufgespalten wird, die sich entlang einer ersten und zweiten optischen Faser ausbreiten. Es kann möglich sein, zwei Laserstrahlquellen bereitzustellen und die Notwendigkeit für den Strahlteiler 22 zu beseitigen. Diese zwei Laser würden jedoch extrem nahe in Frequenz, Phase und Intensität angepasst sein müssen. Zusätzlich können die verschiedenen optischen Strahlen auf anderen Arten von Medium heruntertransportiert werden, einschließlich von Luft und Halbleiterwellenleitern, anstatt die faseroptischen Kabel zu verwenden.
Die obige Diskussion offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ein Fachmann wird aus einer solchen Diskussion und aus den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen schnell verschiedene Änderungen, Modifikationen und Variationen erkennen, die daran angebracht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Optischer Strahlinverter (10), aufweisend: eine optische Strahlenquelle (18), wobei die optische Strahlenquelle einen optischen Strahl erzeugt; eine optischen Strahlteiler (22), der den optischen Strahl empfängt, wobei der Strahlteiler den Strahl in einen ersten aufgespaltenen optischen Strahl aufspaltet, der sich entlang eines ersten Strahlengangs (24) ausbreitet, und in einen zweiten aufgespaltenen optischen Strahl, der sich entlang eines zweiten Strahlengangs (26) ausbreitet, dadurch gekennzeichnet, dass: ein erster sättigbarer Absorbierer (28) in dem ersten Strahlengang ein optisches Eingangssignal empfängt, das den ersten sättigbaren Absorbierer (28) zwischen einer lichtundurchlässigen Betriebsart umschaltet, die verhindert, dass der erste aufgespaltene Strahl durch den ersten sättigbaren Absorbierer (28) läuft, und einer durchsichtigen Betriebsart, die es dem ersten aufgespaltenen Strahl erlaubt, durch den ersten sättigbaren Absorbierer (28) zu laufen; und ein optischer Strahlkombinator (30) den ersten aufgespaltenen Strahl und den zweiten aufgespaltenen Strahl empfängt und in einen optischen Ausgangsstrahl kombiniert, wobei der Abstand des ersten aufgespaltenen Strahls und des zweiten aufgespaltenen Strahls bewirkt, dass der erste und der zweite aufgespaltene Strahl am Strahlkombinator zueinander um 180° ausser Phase sind, so dass dann, falls der erste sättigbare Absorbierer (28) in die durchsichtige Betriebsart umgeschaltet wird, der erste und der zweite aufgespaltene Strahl destruktiv kombinieren und der Ausgangsstrahl im wesentlichen dunkel ist, und dass dann, falls der erste sättigbare Absorbierer (28) in die lichtundurchlässige Betriebsart umgeschaltet wird, der erste aufgespaltene Strahl abgeblockt wird und der Ausgangsstrahl der zweite aufgespaltene Strahl ist; und ein zweiter sättigbarer Absorbierer (34) den optischen Ausgangsstrahl vom optischen Strahlkombinator (30) empfängt, wobei der zweite sättigbare Absorbierer (34) Licht vom optischen Strahlkombinator (30) blockiert, das unter einer ersten vorbestimmten Intensität liegt, und Licht vom optischen Strahlkombinator (30) durchlässt, das über einer zweiten vorbestimmten Intensität liegt.
Inverter (10) nach Anspruch 1, wobei der erste sättigbare Absorbierer (28) ein sättigbarer Absorbierer ist, der in die durchsichtige Betriebsart umschaltet, wenn er das optische Eingangssignal empfängt, und sich in der lichtundurchlässigen Betriebsart befindet, wenn das optische Eingangssignal ausgeschaltet ist.
Inverter (10) nach Anspruch 2, wobei das optische Eingangssignal auf den ersten sättigbaren Absorbierer (28) unter einem Winkel von im wesentlichen 90° relativ zu dem Winkel auftrifft, unter dem der erste aufgespaltene Strahl auf den ersten sättigbaren Absorbierer (28) auftrifft.
Inverter (10) nach Anspruch 1, wobei die optische Strahlenquelle ein Niedrigleistungslaser ist.
Inverter (10) nach Anspruch 4, wobei der optische Strahl aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem gepulsten optischen Strahl und einem kontinuierlichen optischen Strahl besteht.
Inverter (10) nach Anspruch 1, wobei der zweite sättigbare Absorbierer (34) Restlicht vom Kombinator (30) beseitigt, das aufgrund einer unvollständigen Auslöschung des ersten und des zweiten aufgespaltenen Strahls im Kombinator (30) auftritt, wenn der erste sättigbare Absorbierer (28) sich in der durchsichtigen Betriebsart befindet, und es dem zweiten aufgespaltenen Strahl erlaubt, durchzulaufen, wenn der erste sättigbare Absorbierer (28) sich in der lichtundurchlässigen Betriebsart befindet.
Inverter (10) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen optischen Verstärker (36), wobei der optische Verstärker (36) einen optischen Ausgangsstrahl von dem zweiten sättigbaren Absorbierer (34) empfängt und den Ausgangsstrahl auf einen vorbestimmten optischen Ausgangspegel verstärkt.
Inverter (10) nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite aufgespaltene optische Strahlengang durch eine erste und eine zweite optische Faser definiert werden.
Inverter (10) nach Anspruch 1, wobei der Inverter (10) ein Teil eines optischen Logiksystems ist.
Inverter (10) nach Anspruch 9, wobei das optische Logiksystem aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus optischen Computern und optischen Analog/Digital-Wandler besteht.
Verfahren zum Invertieren eines optischen Signals von einer digitalen optischen Eingangsquelle (16), umfassend die folgenden Schritte: Erzeugen eines optischen Strahls von einer optischen Strahlenquelle (18); Empfangen des optischen Strahls von einer optischen Strahlenquelle (18) an einem optischen Strahlteiler (22), wobei der Strahlteiler den optischen Strahl von der optischen Strahlenquelle (18) in einen ersten aufgespaltenen optischen Strahl aufspaltet, der sich entlang eines ersten Strahlengangs (24) ausbreitet, und in einen zweiten aufgespaltenen optischen Strahl, der sich entlang eines zweiten Strahlengangs (26) ausbreitet, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass: ein erster sättigbarer Absorbierer (28) in dem ersten Strahlengang ein Eingangssignal von einer digitalen optischen Eingangsquelle (16) empfängt, das den ersten sättigbaren Absorbierer (28) zwischen einer lichtundurchlässigen Betriebsart umschaltet, die verhindert, dass der erste aufgespaltene Strahl durch den ersten sättigbaren Absorbierer (28) läuft, und einer durchsichtigen Betriebsart, die es dem ersten aufgespaltenen Strahl von der optischen Strahlenquelle (18) erlaubt, durch den ersten sättigbaren Absorbierer (28) zu laufen; und ein optischer Strahlkombinator (30) den ersten aufgespaltenen Strahl und den zweiten aufgespaltenen Strahl empfängt und in einen optischen Ausgangsstrahl kombiniert, wobei der Abstand des ersten aufgespaltenen Strahls und den zweiten aufgespaltenen Strahls bewirkt, dass der erste und der zweite aufgespaltene Strahl am Strahlkambinator zueinander um 180° ausser Phase sind, so dass dann, falls der erste sättigbare Absorbierer (28) in die durchsichtige Betriebsart umgeschaltet wird, der erste und der zweite aufgespaltene Strahl destruktiv kombinieren und der Ausgangsstrahl im wesentlichen dunkel ist, und dass dann, falls der erste sättigbare Absorbierer (28) in die lichtundurchlässige Betriebsart umgeschaltet wird, der erste aufgespaltene Strahl abgeblockt wird und der Ausgangsstrahl der zweite aufgespaltene Strahl ist; und ein zweiter sättigbarer Absorbierer (34) den optischen Ausgangsstrahl vom optischen Strahlkombinator (30) empfängt, wobei der zweite sättigbare Absorbierer (34) Licht vom optischen Strahlkombinator (30) blockiert, das unter einer ersten vorbestimmten Intensität liegt, und Licht vom optischen Strahlkombinator (30) durchlässt, das über einer zweiten vorbestimmten Intensität liegt.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend den Schritt des Auftreffens des optischen Eingangssignals auf den ersten sättigbaren Absorbierer (28) unter einem Winkel von im wesentlichen 90° relativ zu dem Winkel, unter dem der erste aufgespaltene Strahl auf den ersten sättigbaren Absorbierer (28) auftrifft.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der optische Strahl aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem gepulsten optischen Strahl und einem kontinuierlichen optischen Strahl besteht.
Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin umfassend den Schritt des Verstärkens der Ausgabe des zweiten sättigbaren Absorbierer (34) mit einem optischen Verstärker (36), wobei der optische Verstärker (36) den optischen Ausgangsstrahl empfängt und den Ausgangsstrahl auf einen vorbestimmten optischen Ausgangspegel verstärkt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der erste und der zweite aufgespaltene optische Strahlengang durch eine erste und eine zweite optische Faser definiert werden.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das optische Logiksystem aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus optischen Computern und optischen Analog/Digital-Wandler besteht.