DE10146010A1

DE10146010A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verteilung und Zusammenführung elektromagnetischer Wellen

Info

Publication number: DE10146010A1
Application number: DE10146010A
Authority: DE
Inventors: Jens Haase; Thomas Paatzsch; Martin Popp
Original assignee: Cube Optics AG
Current assignee: Cube Optics AG
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2003-04-03
Also published as: WO2003028262A1; US20050046942A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufteilen eines Strahles elektromagnetischer Wellen, der Komponenten aus mehreren Wellenlängen aufweist, in eine Mehrzahl getrennter Strahlen diskreter Wellenlänge (Demultiplexing), sowie eine Vorrichtung zum Multiplexen/Demultiplexen von Strahlen elektromagnetischer Wellen, die mehrere Wellenlängenkomponenten umfassen, mit Einrichtungen zum Ein- und Auskoppeln der Strahlen und mit mindestens einem Filter, der von den Strahlen unter unterschiedlichen Einfallswinkeln beaufschlagt wird. Um entsprechende Verfahren und entsprechende Vorrichtungen zum Multiplexen und Demultiplexen optischer Signale zu schaffen, welche relativ einfach und preiswert herzustellen sind und gleichzeitig nur einen geringen Platzbedarf haben und somit für die Verwendung zusammen mit Mikroelektronik besser geeignet sind, wird hinsichtlich des Verfahrens vorgeschlagen: a) Verwendung zweier Filter, die mit ihren teils reflektierenden, teils durchlässigen Filterflächen einander zugewandt, jedoch in nicht paralleler Ausrichtung der Filterflächen zueinander angeordnet werden, b) Richten des Strahles mit mehreren Wellenlängenkomponenten auf eine erste der Filterflächen unter einem ersten Einfallswinkel, bei welchem die Transmissionsbedingung für eine der Wellenlängenkomponenten des Strahles erfüllt ist, und Reflexion der übrigen Wellenlängenkomponenten unter einem ersten Ausfallswinkel, welcher dem ersten Einfallswinkel entspricht, in Richtung auf die ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Multiplexen bzw. Demultiplexen elektromagnetischer Wellen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Aufteilen eines Strahles elektromagnetischer Wellen, der Komponenten aus mehreren Wellenlängen umfaßt, in eine Mehrzahl getrennter Strahlen diskreter Wellenlängen (Demultiplexing) sowie auch eine entsprechende Vorrichtung hierfür.
Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Verbinden mehrerer Strahlen, die jeweils unterschiedliche elektromagnetischen Wellenlängenkomponenten haben, zu einem Strahl, der die verschiedenen Wellenlängenkomponenten umfaßt (Multiplexing), und auch eine entsprechende Vorrichtung.

Die optische Signal- und Datenübertragung und -verarbeitung hat in der jüngeren Vergangenheit zunehmend an Bedeutung gewonnen. Ausschlaggebend hierfür ist vor allem die hohe Geschwindigkeit und die große Datendichte, die mit optischen Verfahren, insbesondere mit Hilfe von Faseroptiken übertragen werden können. Für den Aufbau schneller Datennetze mit großer Datenkapazität setzt man daher vorwiegend auf die optische Datenübertragung.

Ein optisches Datennetz mit der vollen Funktionalität herkömmlicher elektrischer Datennetze kann sich jedoch nicht auf die Datenübertragung von einem Ausgangspunkt zu einem Zielpunkt beschränken (wo im allgemeinen optoelektronische Wandler vorgesehen sind, die in den herkömmlichen, elektronischen Datenverarbeitungsanlagen erzeugte Signale einerseits in optische Signale verwandeln und diese optischen Signale bei der Ankunft an einem Zielort wieder zurück in elektrische Signale verwandeln), sondern umfaßt vielmehr auch das Zusammenschalten, Aufteilen und Verteilen unterschiedlicher Datenströme in einem komplexen Netzwerk. Wesentliche Bausteine eines solchen komplexen Netzwerks bestehen in sogenannten "Multiplexern" und "Demultiplexern". Ein Multiplexer ist eine Einrichtung, bei der mehrere auf getrennten Leitungen geführte Signale bzw. Datenströme in eine einzige Datenleitung geführt werden, die die Kapazität für die mehreren zusammengefaßten Datenströme hat. Umgekehrt ist ein Demultiplexer in der Lage, mehrere in einer einzigen Datenleitung geführte Datenströme wieder aufzuteilen, so daß sie getrennt in verschiedenen Datenleitungen laufen und so auch zu unterschiedlichen Zielorten geführt werden können. Bei den in einer einzigen Leitung geführten Datenströmen spricht man im allgemeinen von "Kanälen". Beim herkömmlichen, elektrischen Multiplexverfahren, bei dem beispielsweise mehrere Datenströme aus langsamen Übertragungsleitungen in einer Hochgeschwindigkeitsleitung zusammengefaßt werden, bestehen die einzelnen Kanäle aus jeweils eindeutig den Datenströmen zugeordneten Zeitabschnitten und das entsprechende Verfahren nennt man daher Zeitmultiplexverfahren. Im optischen Bereich ist es möglich, mehrere Datenkanäle in Form elektromagnetischer Wellen unterschiedlicher Wellenlängen zu verwenden, die parallel und gleichzeitig durch eine optische Datenleitung, konkret eine optische Faser, geführt werden. Dieses Verfahren wird als "Wavelength Division Multiplexing" oder kurz als "WDM" bezeichnet. Die Dateninformationen werden dabei durch Modulation der elektromagnetischen Wellen im Gigahertz-Bereich. Die typischen Modulationsfrequenzen liegen im Bereich von 2,5 und 10 GHz, bis hin zu 40 GHz, während die Kanalabstände (Mittenabstand benachbarter Kanäle) zwischen 0,8 und 1,6 nm betragen, entsprechend einem Frequenzabstand von 100 oder 200 GHz. Die verwendeten optischen Wellenlängen liegen zumeist im optischen oder in der Nähe des optischen Bereiches, z. B. bei 1550 nm (Nanometer), wo das üblicherweise verwendete Glasmaterial ein Dämpfungsminimum hat. Je nach dem verwendeten Frequenzabstand umfassen dabei die einzelnen "Kanäle" einen sehr schmalbandigen Wellenlängenbereich in der Größenordnung von 0,5 nm und darunter. Dies hängt unter anderem damit zusammen, daß man bei guter Kanaltrennung möglichst viele Kanäle in der Nähe des Dämpfungsminimums bei 1550 nm unterbringen möchte.

Um derart dicht beieinander liegende Frequenz- bzw. Wellenlängenkanäle aus einem entsprechenden optischen Signalstrahl abtrennen zu können, der aus mehreren Wellenlängenkomponenten besteht, werden üblicherweise sogenannte "Fabry-Perot"-Interferometer verwendet. Dabei handelt es sich um Interferenzfilter, eine große Zahl von Schichten unterschiedlicher Brechungsindizes mit einer Dicke von 1/2 λ und 1/4 λ aufweisen. Derartige Fabry-Perot-Interferometer wirken als Bandpaßfilter, wobei die Bandbreite eines solchen Bandpaßfilters im wesentlichen mit der Kanalbreite der optischen Signale zusammenfällt. Dementsprechend kann ein aus mehreren Wellenlängenkomponenten bestehendes optisches Signal nacheinander auf mehrere verschiedene Bandpaßfilter gerichtet werden, wobei immer nur der durch den betreffenden Filter definierte Kanal hindurchgelassen wird, während alle übrigen Anteile des optischen Signals reflektiert werden. Diese werden dann auf weitere Filter gelenkt, die die Transmissionsbedingung für eine andere Wellenlängenkomponente des Signals erfüllen. Ein entsprechender Demultiplexer ist daher relativ aufwendig, da die Anzahl der interferometrischen Filter der Anzahl der Kanäle in einem Signal entsprechen muß und da in der Regel auch Ablenk- und Umlenkeinrichtungen für die jeweils von einem Filter reflektierten Signalkomponenten bereitgestellt werden müssen.

Aus dem US-Patent Nr. 5,737,104 ist bereits ein Demultiplexer bekannt, bei welchem nur ein einziger interferometrischer Filter vom Fabry-Perot-Typ verwendet wird, wobei die Trennung der einzelnen Kanäle eines aus mehreren Wellenlängen bestehenden optischen Signalstroms dadurch erfolgt, daß das reflektierte Signal jeweils durch einen Kollimator aufgefangen und in eine Faser eingeleitet wird, wobei die Faser im Bogen wieder auf das Filter zurückgeführt wird, um unter einem von dem ersten Einfallswinkel abweichenden Winkel auf das Filter aufzutreffen, wodurch die Transmissionsbedingung für einen anderen Wellenlängenkanal erfüllt wird. Dieser Arbeitsweise liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Transmissionswellenlänge für ein solches interferometrisches Bandpaßfilter vom Einfallswinkel des optischen Signalstrahles auf die Filteroberfläche abhängt. Der entsprechende Zusammenhang zwischen Transmissionswellenlänge und Einfallswinkel ist in Fig. 1 wiedergegeben. Genauer gesagt zeigt Fig. 1 die Abweichung der Zentralwellenlänge des durch einen Filter hindurchgelassenen Bandes vom Einfallswinkel auf die Filteroberfläche. Zu berücksichtigen ist dabei, daß z. B bei einem Kanalabstand von 100 GHz der Filter für Wellenlängen innerhalb von nur etwa ± 0,2 nm um die zentrale Wellenlänge herum durchlässig ist. Wie man anhand von Fig. 1 erkennt, nimmt die Zentralwellenlänge bei kleinen Einfallswinkeln (Abweichung vom Lot auf die Filteroberfläche) zunächst nur gering ab, wobei der Abfall bei größeren Winkeln zunehmend steiler wird. Es ist daher möglich, durch eine Änderung des Einfallswinkels des optischen Signalstrahles jeweils unterschiedliche Kanäle des optischen Signals durch das Filter hindurchtreten zu lassen und dementsprechend auf der Rückseite des Filters mit Hilfe einer entsprechenden Auskopplungseinrichtung, konkret einem Kollimator, auszukoppeln.

Das aus dem US-Patent 5,737,104 bekannte System hat jedoch den Nachteil, daß es die jeweils reflektierten Anteile mit einem Kollimator auffangen und über eine Glasfaser zurückführen muß, wobei die Glasfaser zur Vermeidung optischer Verluste nicht stärker als um einen gewissen minimalen Biegeradius gekrümmt werden darf. Ein solcher Demultiplexer hat daher einen erheblichen Platzbedarf. Auch die Anordnung mehrerer Kollimatoren jeweils zum Auffangen der reflektierten Wellenlängenkomponenten erfordert einen entsprechenden Platzbedarf. Der entsprechende Multiplexer hat fast den identischen Aufbau wie ein Demultiplexer, wobei lediglich die Strahlrichtungen umgekehrt werden, das heißt es werden über Kollimatoren die aus verschiedenen optischen Fasern stammenden Wellenlängenkomponenten unter unterschiedlichen Winkeln an derselben Position in das Filter eingeleitet, transmittieren entsprechend unter unterschiedlichen Winkeln und werden über Kollimatoren aufgefangen und durch im Bogen zurückgeführte Glasfasern wieder so auf das Filter zurückgeführt, daß sie letztlich in ein- und denselben Kollimator zurückreflektiert werden, der dann das kombinierte Signal in eine gemeinsame Signalleitung auskoppelt. Dabei können aber für die einzelnen Signalkomponenten erhebliche optische Wegunterschiede entstehen.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, entsprechende Verfahren und entsprechende Vorrichtungen zum Multiplexen und Demultiplexen optischer Signale zu schaffen, welche relativ einfach und preiswert herzustellen sind und gleichzeitig nur einen geringen Platzbedarf haben und somit für die Verwendung zusammen mit Mikroelektronik besser geeignet sind.

Hinsichtlich des Verfahrens zum Demultiplexen wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch die folgenden Merkmale gelöst:

a) Verwendung zweier Filter, die mit ihren teils reflektierenden, teils durchlässigen Filterflächen einander zugewandt, jedoch in nicht paralleler Ausrichtung der Filterflächen zueinander angeordnet werden,
b) Richten des Strahles mit mehreren Wellenlängenkomponenten auf eine erste der Filterflächen unter einem ersten Einfallswinkel, bei welchem die Transmissionsbedingung für eine der Wellenlängenkomponenten des Strahles erfüllt ist, und Reflexion der übrigen Wellenlängenkomponenten unter einem ersten Ausfallwinkel, welcher dem ersten Einfallswinkel entspricht, in Richtung auf die zweite Filterfläche,
c) Anordnen der ersten und zweiten Filterflächen in der Weise, daß der unter dem ersten Ausfallwinkel reflektierte Strahl unter einem zweiten Einfallswinkel auf die zweite Filterfläche trifft, bei welchem die Transmissionsbedingung für eine der in dem an der ersten Filterfläche reflektierten Strahl verbliebenen Wellenlängenkomponenten erfüllt ist und Reflexion der übrigen Wellenlängenkomponenten unter einem zweiten Ausfallswinkel, der dem zweiten Einfallswinkel entspricht, in Richtung der ersten Filterfläche,
d) Wiederholen der Schritte b) und c) für den an der zweiten Filterfläche reflektierten Strahl mit weiteren Einfallswinkeln, für welche jeweils die Transmissionsbedingung für eine der jeweils in dem Strahl verbliebenen Wellenlängenkomponenten erfüllt ist, und
e) gegebenenfalls (optional) Auskoppeln der jeweils transmittierten Wellenlängenkomponenten mit Hilfe einer Auskoppelvorrichtung.

Nach diesem Verfahren benötigt man höchstens zwei Filter, um eine im Prinzip beliebige Zahl von Kanälen aus einem gegebenen optischen Signal abzutrennen. In der Praxis ist diese Anzahl allerdings auf etwa 4 Kanäle begrenzt, da die Durchlasskurve des Filters nicht linear vom Einfallswinkel abhängt. Auch ist der maximale Einfallswinkel in der Praxis auf etwa 5° bis 10° begrenzt, so daß auch der Winkel α im allgemeinen einen Wert von 4° bis 6° nicht übersteigt und zum Beispiel zwischen 2° und 3° liegt. Jedoch kann man das Verfahren mit einem nachgeschalteten weiteren Paar von Filterflächen für den reflektierten Strahl wiederholen, der zum Beispiel außer den bereits ausgekoppelten Kanälen 4 weitere oder auch mehr verbleibende Kanäle enthalten kann.

Dabei ist es nicht erforderlich, die jeweils reflektierten Komponenten des Signals durch einen Kollimator aufzufangen und über optische Fasern unter einem neuen Einfallswinkel zurückzuführen, in welchem die Transmissionsbedingung für eine weitere Komponente erfüllt ist, sondern das Vorsehen der zweiten Filterfläche, die zur ersten Filterfläche nicht parallel angeordnet ist, bietet die Möglichkeit, daß der von einer ersten Filterfläche reflektierte Anteil auf die zweite Filterfläche unter einem anderen Winkel auftrifft, als er zuvor auf der ersten Filterfläche auftraf. Von der zweiten Filterfläche wird wiederum eine Wellenlängenkomponente hindurchgelassen und über einen Kollimator aufgefangen und in eine weitere Faser eingeleitet, während die übrigen Wellenlängenkomponenten von der zweiten Filterfläche wieder zurück auf die ersten Filterfläche reflektiert werden und, wegen der nicht parallelen Anordnung dieser Filterflächen, dort wieder unter einem neuen Einfallswinkel auftreffen. Man muß dann lediglich die relativen Neigungen an den Auftreffflächen der beiden Filter so einstellen, daß nach jedem Reflektieren des optischen Signals beim Auftreffen auf der jeweils gegenüberliegenden Filterfläche die Transmissionsbedingung für eine weitere der in dem Signal verbliebenen Wellenlängenkomponenten erfüllt ist. Der Abstand der Filter ist dabei so zu wählen, daß der Eingangsstrahl den Rand eines ersten Filters ohne Abschattung oder Beugung passiert und auf der gegenüberliegenden Filterfläche in deutlichem Abstand zum Rand auftrifft. Umgekehrt sollte der reflektierte Ausgangsstrahl eine letzte Reflexion in deutlichem Abstand zum Rand des Filters erfahren und dann den Rand des gegenüberliegenden Filters in ausreichendem Abstand passieren. Ein Vorteil dieser Anordnung unter kleinen Winkeln und möglichst kleinen Abständen liegt darin, daß die an den Filtern reflektierten Strahlen relativ nahe beieinander liegen und dennoch der Strahl zum Einfädeln und der Ausgangsstrahl hinreichend weit von den Filtern entfernt sind. Auf diese Weise ist es möglich, zum einen die Zahl der interferometrischen Filter zu reduzieren, gleichzeitig wird jedoch auch die Zahl der Kollimatoren reduziert, weil die reflektierten Wellenlängenkomponenten nicht mehr eingefangen und über Glasfasern zurückgeführt werden müssen, sondern unmittelbar auf eine gegenüberliegend angeordnete Filterfläche fallen.

Zweckmäßigerweise werden die Wellenlängenkomponenten, die Filter und deren Anordnung so gewählt, daß automatisch auch bei mehrfachen Reflexionen zwischen den Filtern immer eine der Wellenlängenkomponenten des Signals durch ein Filter hindurchgelassen wird, bis schließlich alle Wellenlängenkomponenten bzw. Kanäle ausgekoppelt worden sind, ohne daß dazwischen an der Ausrichtung der Filterflächen irgendetwas verändert werden muß. Im allgemeinen sind die Abstände der Wellenlängenkomponenten, das heißt der einzelnen Kanäle, genau vorgegeben, so daß es nur noch auf die Auswahl der Kanäle, der Filter und auf deren Anordnung ankommt. Zweckmäßig ist selbstverständlich die Verwendung ebener Filterflächen, die unter einem Winkel α geneigt zueinander angeordnet werden, wobei der Winkel α auf jeden Fall kleiner als 90° ist, vorzugsweise auch weniger als 20° und insbesondere weniger als 10° beträgt, wobei in der Praxis Winkel im Bereich zwischen 1° und 6° zwischen den beiden ebenen Filterflächen am besten geeignet erscheinen. Größere Winkel sind zwar auch möglich, jedoch sind dann nur wenige Reflexionen zwischen den Filterflächen möglich, bevor ein zuletzt reflektierter Strahl den Raum zwischen den beiden Filterflächen auf der divergenten Seite der zueinander geneigten Filterflächen verläßt. Dabei wird der aus mehreren Wellenlängen bestehende Strahl zweckmäßigerweise in einer Ebene zwischen die Filterflächen und auf eine erste Filterfläche geleitet, die parallel zu einer Ebene liegt, welche durch die beiden Normalen auf die ebenen Filterflächen aufgespannt wird. Gegebenenfalls kann auch ein Spiegel verwendet werden, um den Strahl unter einem gewünschten ersten Einfallswinkel auf eine der ebenen Filterflächen auftreffen zu lassen. Es ist auch denkbar, daß beim ersten Auftreffen auf eine Filterfläche die Transmissionsbedingung für keine der Wellenlängenkomponenten des Strahles erfüllt ist, so daß dieser vollständig reflektiert und auf die zweite Filterfläche gelenkt wird, wobei dann diese zweite Filterfläche insoweit die Funktion der ersten Filterfläche übernimmt, als dort erstmalig eine Wellenlängenkomponente transmittiert und ausgekoppelt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei verschiedene Filter verwendet, das heißt zwei Filter, die sich in ihrer Filtercharakteristik insofern unterscheiden, als die Transmissionsbedingung für die gleiche Wellenlängenkomponente bei unterschiedlichen Einfallswinkeln erfüllt ist bzw. erfüllt wäre. Diese Variante ermöglicht es, einen symmetrischen Strahlverlauf zu erzeugen, bei dem der Strahl unter einem vorgegebenen Einfallswinkel auf das erste Filter auftrifft, von dort auf das zweite Filter reflektiert wird usw., wobei der Einfallswinkel bei jeder Reflexion kleiner wird, schließlich einen Minimalwert erreicht und dann sein Vorzeichen umkehrt, das heißt von der anderen Seite des Lotes her einfällt und schließlich am Ende der Filter aus dem Raum zwischen den Filtern wieder austritt. Dabei kann man den ersten Einfallswinkel und den Winkel zwischen den ebenen Filterflächen so einstellen, daß auf dem "Rückweg" des Strahles die Einfallswinkel auf der einen Filterfläche nunmehr dieselben sind wie sie zuvor auf dem jeweils gegenüberliegenden Filter auftraten. Hierzu ist zu beachten, daß der erste Einfallswinkel γ die Bedingung γ = (2n+1)α/2 erfüllt, wobei α der Winkel zwischen den Filterflächen ist. Nach jeder Reflexion nimmt der Einfallswinkel auf der nächsten Filterfläche gegenüber dem Einfalls- und Reflexionswinkel auf der vorherigen Filterfläche um den Winkel α ab, wenn der Strahl von der, offenen, divergenten Seite der Filterplatten her zwischen diese geleitet wird und zwar in einer Ebene bzw. parallel zu einer Ebene, welche durch die Normalen auf die Filterflächen aufgespannt wird. Mit anderen Worten, wenn der erste Einfallswinkel γ ist, so ist der Einfallswinkel auf der gegenüberliegenden Filterfläche γ-α und der dort zurückreflektierte Strahl fällt auf der ersten Filterfläche unter dem neuen Einfallswinkel γ-2α ein. Bei der genannten Bedingung für den Winkel γ würde der Strahl schließlich auf der ersten Filterfläche unter dem Winkel α/2 auftreffen und auf der gegenüberliegenden zweiten Filterfläche unter dem Winkel -α/2, wobei das Minuszeichen dafür steht, daß der Strahl nunmehr von der entgegengesetzten Seite des Lotes her einfällt wie zuvor. Bei den folgenden Reflexionen wächst dann der Einfallswinkel betragsmäßig jeweils um den Wert α an, so daß sich für den Hin- und Rückweg des Strahles ein spiegelsymmetrischer Strahlenverlauf ergibt mit der Winkelhalbierenden des Winkels α als Spiegelebene.

Mit anderen Worten, es taucht jeder Einfallswinkel zweimal auf, jedoch jeweils auf der gegenüberliegenden Filterfläche, so daß es zweckmäßig ist, wenn bei diesem Einfallswinkel durch die beiden Filter jeweils eine andere Wellenkomponente transmittiert bzw. ausgekoppelt wird.

Aus diesem Grunde sollten die Filtermaterialien verschieden sein und so ausgewählt werden, daß bei ein- und demselben, konkret auftretenden Einfallswinkel, der ein ungeradzahliges Vielfaches von α/2 ist, jeweils ein anderer Kanal ausgekoppelt wird. Der symmetrische Strahlengang hat den Vorteil, daß Filter mit unterschiedlichen Durchlasswellenlängen, aber gleicher Winkelcharakteristik verwendet werden können.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, für beide Filter jeweils identische Filtertypen vorzusehen und dafür einen von der vorstehenden Bedingung abweichenden Einfallswinkel γ auszuwählen. Allgemein kann der Einfallswinkel γ so gewählt werden, daß er die Bedingung γ = (cn+1)α/c erfüllt, wobei c keine ganze Zahl sein muß und vorzugsweise im Bereich zwischen 2 und 5 liegt. Nimmt man beispielsweise an, daß c = 3 und für den ersten Einfallswinkel n = 2 gewählt wird, so beträgt der erste Einfalls- und Reflexionswinkel 7/3 α, auf der gegenüberliegenden Seite der zweite Einfallswinkel 4/3 α und wieder auf dem ersten Filter der Einfallswinkel 1/3 α. Bei der nächstfolgenden Reflexion hat der Strahl bereits seine Richtung umgekehrt und trifft auf der zweiten Filterfläche unter einem Winkel von 2/3 α (von der anderen Seite des Lotes her) auf, an der ersten Filterfläche unter dem Winkel von 5/3 α und schließlich nochmals an der zweiten Filterfläche unter einem Winkel von 8/3 α. Selbst wenn die Filtermaterialien bzw. Filterflächen identisch aufgebaut sind, so können bei dieser Wahl des Einfallswinkels dennoch die Durchtrittsbedingungen auf beiden Filterflächen bei jeder Reflexion bzw. jedem Auftreffen des Strahles für eine andere Wellenlänge bzw. einen anderen Wellenlängenkanal erfolgen, da sich die Einfallswinkel immer um mindestens 1/3 α und teilweise auch um 2/3 α unterscheiden.

Die entsprechende, erfindungsgemäße Vorrichtung zum Multiplexen/Demultiplexen von Strahlen elektromagnetischer Wellen, die mehrere Wellenlängenkomponenten umfassen, weist zunächst in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik Einrichtungen zum Ein- und Auskoppeln der Strahlen und mindestens einen Filter auf, der von den Strahlen unter unterschiedlichen Einfallswinkeln beaufschlagt wird. Zur Lösung der oben gestellten Aufgabe ist hinsichtlich der Vorrichtung
ein zweites Filter vorgesehen, das mit seiner Filterfläche dem ersten Filter in etwa gegenüberliegend, jedoch nicht parallel zu diesem angeordnet ist, so daß ein unter einem vorgebbaren Einfallswinkel (γ) auf einer der Filterflächen einfallender Strahl entweder ganz oder teilweise auf die gegenüberliegende Filterfläche reflektiert wird und unter einem zweiten Einfallswinkel auftrifft, der von dem ersten Einfallswinkel verschieden ist, und der von der Ausrichtung der Filterflächen an den Auftreffpunkten der Strahlen abhängt, wobei an den Transmissionspunkten Aus- bzw. Einkopplungseinrichtungen für durch den Filter hindurchtretende Strahlen vorgesehen sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gleichermaßen zum Multiplexen wie zum Demultiplexen geeignet. Zunächst wird der im allgemeinen aus einer Lichtleitfaser austretende und durch einen Kollimator gebündelte Strahl, der aus mehreren Wellenlängenkomponenten besteht, unter einem gezielt gewählten Einfallswinkel γ auf eine der Filterflächen gerichtet, wobei unter diesem Winkel die Transmissionsbedingung für eine der Komponenten des Strahles erfüllt ist. Das transmittierte Licht wird durch einen Kollimator auf der Rückseite des Filters eingefangen und z. B. wieder eine andere Lichtleitfaser eingeleitet. Dies geschieht auch an allen weiteren Reflexionspunkten der beiden Filterflächen, wobei an jedem Reflexionspunkt auch eine Komponente (ein Wellenlängenkanal) des Strahles durch die Filterfläche hindurchtritt. Umgekehrt können aber die Ausgangsleitungen bzw. Ausgangsfasern auch als Eingangsfasern verwendet werden und mit jeweils einer Wellenlänge über einen Kollimator eingekoppelt werden, der mit seiner optischen Achse so ausgerichtet ist, daß der austretende Strahl mit der festgelegten Wellenlängenkomponente durch den Filter hindurchtritt und damit in den Raum zwischen den beiden Filtern eintritt und dort reflektiert wird, bis er schließlich auf einen Kollimator trifft, der an derselben Stelle ist, wo zuvor der Einkopplungskollimator vorgesehen war, wo aber jetzt der Strahl austritt. An denselben Reflexionspunkten wie zuvor sind jeweils Einkoppelvorrichtungen für die entsprechenden Wellenlängen vorgesehen, so daß sich insgesamt die verschiedenen Wellenlängenkomponenten überlagern und entlang desselben Pfades in Richtung des Auskopplungskollimators verlaufen, wie zuvor in umgekehrter Richtung, also anstelle des Auskopplungskollimators ein Einkopplungskollimator vorgesehen war.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden zweckmäßigerweise schmalbandige Bandpaßfilter vorgesehen, z. B. Filter mit λ/2- und λ/4-Schichten, die nach dem Fabry-Perot-Prinzip arbeiten. Die Filterflächen sind in einem Winkel von weniger als 90° zueinander angeordnet, wobei der Winkel zwischen den beiden Filterflächen vorzugsweise zwischen 1° und 10° besteht. Wenn man den Winkel zwischen den ebenen Filterflächen zu klein wählt, darf nicht auch der Einfallswinkel sehr klein sein, weil es ansonsten zu viele Reflexionen zwischen den Filterflächen gibt und die Auskopplungskollimatoren dann wegen der immer kleiner werdenden Abstände zwischen den aufeinanderfolgenden Reflexions- bzw. Transmissionspunkten derselben Filterseite zu dicht beieinander liegen. Anderenfalls müßte man einen relativ großen Abstand zwischen den Filterflächen wählen, was aber auch nachteilig ist, weil dann die gewünschte Kompaktheit und Platzersparnis nicht erreicht wird. Wählt man den Einfallswinkel zu groß, gibt es entweder nur wenige Reflexionen oder man benötigt größere Filterflächen, wobei auch das Justieren entsprechender Kollimatoren und Fasern bei sehr flach auf die Filter auftreffenden Strahlen schwierig wird. Außerdem sind dann die Abstände zwischen den Transmissionspunkten sehr unterschiedlich. Im allgemeinen wird man daher den Winkel zwischen den Platten auf einen Wert zwischen 1° und 6°, z. B. 3°, einstellen und der erste Einfallswinkel beträgt in der Regel nicht wesentlich mehr als das Drei- bis Vierfache des halben Winkels zwischen den Platten, also z. B. 4,5°. Der Abstand der Filterflächen kann dann im Bereich von einigen (5-10) mm liegen und die Abmessungen der Filterflächen betragen typischerweise 1,5 × 1,5 mm² bis 1 × 1 mm². Die Filterdicke liegt üblicherweise bei etwa 1 mm.

Die optischen Achsen aller Kollimatoren zum Einkoppeln und/oder Auskoppeln liegen zweckmäßigerweise in ein- und derselben Ebene, die parallel zu einer Ebene liegt, die durch zwei sich schneidende Normale auf den Filterflächen aufgespannt wird.

Es können wahlweise verschiedene oder auch identische Filtertypen für die beiden Filterflächen verwendet werden, wobei die Wahl der Filtertypen auch die Einfallswinkel, das heißt die Ausrichtung eines oder mehrerer Einkopplungskollimatoren abhängt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und dazugehöriger Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 die Abweichung der Zentralwellenlänge der durch ein Fabry-Perot-Filter hindurchgelassenen Strahlung in Abhängigkeit von dem Einfallswinkel der Strahlung,
Fig. 2 das auf der Filtereigenschaft gemäß Fig. 1 beruhende Funktionsprinzip der Doppelnutzung eines Filters,
Fig. 3 die Anordnung zweier Filter mit einem ersten symmetrischen Strahlengang und vier ausgekoppelten Strahlen bei einem Eingangsstrahl,
Fig. 4 einen weiteren symmetrischen Strahlengang mit einem Eingangsstrahl und fünf Ausgangsstrahlen,
Fig. 5 und 5a nochmals vergrößert einen Strahlengang ähnlich wie in Fig. 4 unter Angabe der einzelnen Winkel sowie in Fig. 5b ein Reflexionsschema mit den angegebenen Reflexionswinkeln,
Fig. 6a einen asymmetrischen Strahlengang und
Fig. 6b die schematische Wiedergabe der jeweiligen Einfallswinkel,
Fig. 7a die perspektivische Ansicht einer schematisch wiedergegebenen Multiplex/Demultiplexvorrichtung,
Fig. 7b das zugehörige Reflexions- und Auskopplungsschema, und
Fig. 8 zwei hintereinandergeschaltete Filterpaare.
In Fig. 1 ist, wie bereits erwähnt wurde, die Winkelabhängigkeit der Zentralwellenlänge eines Durchlaßbandes eines Bandpaßfilters von dem Einfallswinkel der Strahlung dargestellt. Diese Darstellung gilt für einen optischen Bandpaßfilter, der nach dem Fabry-Perot-Prinzip arbeitet. Dargestellt ist die Differenz der Wellenlängen λ(α)-λ(0), woraus sich ergibt, daß mit größer werdendem Einfallswinkel die Transmissionsbedingung für kürzere Wellenlängen erfüllt wird. Der Bandpaß hat bei der Verwendung von Infrarotlicht mit etwa 1550 nm Wellenlänge eine typische Bandbreite von 0,4 nm.
Fig. 2 zeigt, wie man dementsprechend einen Filter doppelt nutzen kann, indem man zwei Eingangsstrahlen E1 und E2, die jeweils aus Wellenlängenkomponenten der Wellenlängen λ1, λ2 und λ3 besteht, unter unterschiedlichen Winkeln α1 uns α2 auf die Filteroberfläche richten kann, wobei im Falle des größeren Einfallswinkels α1 die Wellenlängen λ2 und λ3 reflektiert werden und der Strahl mit der Wellenlänge λ1 durch das Filter hindurchtritt, während unter dem kleineren Einfallswinkel α2 die Komponenten mit den Wellenlängen λ1 und λ3 reflektiert werden, während die Wellenlänge λ2 hindurchgelassen wird. Nach dem Stand der Technik wurde beispielsweise der unter dem Winkel α1 reflektierte Anteil nochmals auf die Filteroberfläche gelenkt, und zwar nunmehr unter einem Winkel α2, so daß man damit dieselben Austrittsstrahlen A1T und A2T erhielt, und wobei der verbleibende Strahl, der nur noch die Wellenlänge λ3 enthielt, entweder direkt bei der Reflexion in einen entsprechenden Kollimator und von dort zur weiteren Nutzung weitergeleitet wurde, oder aber diese Komponente, falls sie auch noch weitere Wellenlängen enthielt, erneut unter einem Winkel α3 auf das Filter geführt wurde. Dieses Prinzip der Mehrfachnutzung eines Filters ist also an sich bereits bekannt. In Fig. 3 ist ein erstes Beispiel der Doppelnutzung zweier Filter dargestellt, wobei die Filter unter einem kleinen Winkel α gegeneinander gekippt sind und ein Eingangsstrahl von der offenen, divergenten Seite her in den Bereich zwischen den beiden Filtern eintritt, unter einem ersten Einfallswinkel auf das untere Filter auftrifft, wobei die Komponente A1 hindurchgelassen wird, während der übrige Teil reflektiert wird und, nunmehr unter einem zweiten Einfallswinkel, der gegenüber dem ersten Einfallswinkel um den Winkel α zwischen den beiden Filterflächen vermindert ist, auf die obere Filterfläche auftrifft. In der dargestellten Variante ist dieser zweite Einfallswinkel gerade halb so groß wie der Winkel α zwischen den Filterflächen, so daß sich bei der nächsten Reflexion auf dem unteren Filter der Einfallswinkel nochmals um α reduziert und damit -α/2 beträgt, das heißt betragsmäßig ebenfalls α/2, jedoch von der anderen Seite des Lotes her einfällt als bei den zuvor erwähnten Reflexionen. Bei der zweiten Reflexion ist die Durchtrittsbedingung für eine Wellenlängenkomponente A2 erfüllt und, da die beiden Filter unterschiedliche Charakteristiken haben, ist bei der Reflexion unter dem Winkel α/2 am unteren Filter die Transmission für eine weitere Komponente A3 erfüllt. Schließlich wird eine Komponente A4 am oberen Filter hindurchgelassen, wenn der Einfallswinkel dort 3/2 α beträgt, ebenso wie im Falle des einfallenden Strahls E an dem unteren Filter. Wie man erkennt, ist der Strahlverlauf absolut symmetrisch und alle Strahlen könnten auch mit entsprechenden Einkopplungsvorrichtungen exakt umgekehrt werden, um aus den vier Wellenlängenkomponenten A1, A2, A3, A4 eine einzelne Ausgangskomponente zu machen, die in Richtung des hier als Eingangsstrahl verlaufenden Strahles E dann als Ausgangsstrahl verlaufen würde.
In Fig. 4 ist nochmals ein ganz ähnlicher Strahlengang dargestellt, wobei hier lediglich der erste Einfallswinkel γ deutlich größer gewählt wurde und wobei beim ersten Auftreffen auf das obere Filter keine Transmission, sondern ausschließlich eine Reflexion stattfindet, da die Transmissionsbedingung für keine der in dem Strahl E3 enthaltenen Komponenten erfüllt ist. Bei jeder Reflexion wird der Einfallswinkel um den Wert α verringert, welcher dem Wert zwischen den beiden Filtern entspricht, wobei sich aus dem symmetrischen Verlauf des zunächst von links nach rechts und anschließend wieder zurücklaufenden Strahles zeigt, daß der erste Einfallswinkel gerade 5/2 α betrug, so daß auch der letzte reflektierte Einfallswinkel, unter welchem gleichzeitig auch der Strahl A5 am unteren Filter reflektiert wird, dem ersten Einfalls- bzw. Reflexionswinkel des Strahles E3 entspricht. Auch hier werden zweckmäßigerweise unterschiedliche Filtermaterialien bzw. Filtercharakteristiken ausgewählt, weil die Strahlen am oberen und am unteren Filter jeweils unter denselben Winkeln auftreffen, so daß es ansonsten nicht möglich wäre, mehr als nur zwei Komponenten zu extrahieren. Aufgrund des größeren Einfallswinkels kann bei dieser Ausführungsform im Vergleich zu derjenigen gemäß Fig. 3 der Abstand zwischen den Filterflächen reduziert werden, was verschiedenen Vorteile hinsichtlich der Baugröße, der Länge des Strahlenganges und des Abstandes der ausgekoppelten Strahlen hat.
Fig. 5a zeigt nochmals im Prinzip das selbe Bild wie Fig. 4, wobei nunmehr jedoch die einzelnen Winkel genau mit γ1 bis γ6 bezeichnet sind. Dabei gilt grundsätzlich, daß die Differenz γ_n-γ_n-1 = α ist, wobei zu beachten ist, daß die Winkel γ4, γ5 und γ6 im Verhältnis zu den Winkeln γ1, γ2 und γ3 negative Einfallswinkel sind, da der Strahl dort gegenüber den Winkeln γ1 bis γ3 von der entgegengesetzten Seite des Lotes her einfällt. Betragsmäßig sind die Winkel γ3 und γ4, die Winkel γ2 und γ5 und auch die Winkel γ1 und γ6 jeweils gleich, weswegen die Filtermaterialien bzw. die Filtercharakteristik der beiden Filter verschieden sein sollte, damit trotz der Gleichheit der Einfallswinkel (dem Betrag nach) unterschiedliche Komponenten ausgefiltert bzw. hindurchgelassen werden.
Fig. 6a zeigt einen unsymmetrischen Strahlengang und Fig. 6b gibt nochmals das Schema der Einfallswinkelfolge γ1 bis γ6 wieder, wobei wiederum zwischen γ3 und γ4 ein Vorzeichenwechsel eintritt und wobei grundsätzlich auch hier die Bedingung gilt, daß γ_n-γ_n-1 = α ist. Der Winkel γ ist hier aber nicht als ungeradzahliges Vielfaches von α/2 gewählt, so daß die Winkel γ3 und γ4 betragsmäßig nicht gleich sind, sondern γ4 kleiner ist als γ3, und z. B. die Hälfte von γ3 betragen könnte. γ3 hätte dann den Wert 2/3 α und γ4 betragsmäßig den Wert 1/3 α. Die Werte γ1 bis γ6 sind dann allesamt voneinander verschieden, das heißt sie unterscheiden sich um mindestens 1/3 α oder um 2/3 α, so daß keine paarweise gleichen Winkel auftauchen, wie im Fall der symmetrischen Ausführungsformen der Fig. 3 bis 5. Daher können identisch dieselben Filter verwendet werden und dennoch unterschiedliche Wellenlängenkomponenten an jedem der Reflexionspunkte ausgekoppelt werden, wenn eine Komponente dort die Transmissionsbedingung erfüllt.
Fig. 7a zeigt in einer perspektivischen Darstellung und mehr oder weniger schematisch den Aufbau einer entsprechenden Vorrichtung, wobei in Fig. 7b in einer Seitenansicht der Strahlengang wiedergegeben ist, der im wesentlichen auch dem Strahlengang gemäß Fig. 4 entspricht. Man erkennt eine Eingangsglasfaser EG1, die vor einem Kollimatorspiegel mündet, der den aus der Glasfaser EG1 austretenden Lichtstrahl auf die untere Fläche eines Filters 1 lenkt. Dort wird der Lichtstrahl E1 lediglich nach unten reflektiert und trifft unter einem neuen Einfallswinkel auf die Oberfläche des unteren Filters 2, wo die Transmissionsbedingung für den Strahl A1 erfüllt ist, der auf einen Kollimatorspiegel fällt, der unmittelbar vor der Eingangsfläche der Glasfaser AG1 angeordnet ist und den Strahl mit der entsprechenden Wellenlängenkomponente in die Glasfaser AG1 einkoppelt. Der am unteren Filter 2 reflektierte Anteil wird nach oben auf die Fläche des Filters 1 geleitet, wo der Einfallswinkel nochmals um den Winkel α reduziert ist, so daß hier die Durchtrittsbedingung für die Wellenlängenkomponente A2 erfüllt ist, die wieder über einen Kollimatorspiegel in die Glasfaser AG2 eingekoppelt wird. Dieser Vorgang setzt sich fort, wobei weitere Anteile A3 und A4 in die Ausgangsglasfasern AG3 bzw. AG4 geleitet werden und zum Schluß auch der verbleibende reflektierte Strahl, der vorzugsweise nur noch aus einer einzigen verbleibenden Wellenlängenkomponente A5 besteht, in die Ausgangsglasfaser AG5 eingekoppelt wird.
Die beiden Filter 1, 2 sind ebenso wie die Glasfasern EG1, AG1 bis AG5 und die entsprechenden Kollimatorspiegel in dem Gehäuse fixiert, wobei der obere Teil 12 des Gehäuses 10, 11, 12 nur deshalb abgehoben dargestellt ist, damit die einzelnen Glasfasern besser sichtbar sind.
In Fig. 8 erkennt man eine Ausführungsform der Erfindung, bei der zwei der bereits in Verbindung mit den Fig. 3 bis 7 beschriebenen Baugruppen hintereinandergeschaltet sind. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise acht verschiedene Kanäle aus dem Eingangsstrahl E abtrennen, wobei die Filtercharakteristiken der insgesamt vier Filter so auf die durch die Strahlführung und relative Neigung der Filterflächen bedingten Einfallswinkel abgestimmt sind, daß für jeweils einen anderen Kanal die Transmissionsbedingung erfüllt ist.
Der Eingangsstrahl E trifft zunächst auf das Filter 1, und zwar unter einem Einfallswinkel, unter welchen für einen Kanal bzw. Ausgangsstrahl A1 die Transmissionsbedingung erfüllt ist, während alle übrigen Komponenten bzw. Kanäle reflektiert werden. Anschließend werden die Kanäle A2, A3 und A4 an den Flächen der Filter 1 bzw. 2 ausgekoppelt, bis der zuletzt reflektierte Strahl wieder aus dem Bereich zwischen den beiden Filtern 1 und 2 austritt, um dann erneut auf ein drittes Filter 3 zu treffen, welches wiederum so angeordnet ist, daß nunmehr für einen Kanal A5 die Transmissionsbedingung erfüllt ist und die noch verbleibenden Komponenten bzw. Kanäle reflektiert werden; in gleicher Weise, wie dies zuvor zwischen den Filtern 1 und 2 der Fall war. Dabei unterscheiden sich entweder die Filtercharakteristiken oder die Einfallswinkel zwischen den Filtern 3 und 4 gegenüber den Charakteristiken bzw. Winkeln zwischen den Filtern 1 und 2, damit in der Tat die Transmissionsbedingungen jeweils für andere Kanäle A5 bis A8 erfüllt sind als im Falle der Kanäle A1 bis A4. Der Winkel zwischen dem Filterpaar 1, 2 kann sich von dem Winkel zwischen den Filterpaaren 3, 4 unterscheiden, er kann aber auch identisch sein, insbesondere, wenn die Filtercharakteristiken der Filter 3, 4 sich von denen der Filter 1, 2 unterscheiden.
In diesem Fall können, wie dargestellt, die Flächen der Filter 1, 4 ebenso parallel (jedoch entgegengesetzt) ausgerichtet werden wie die Flächen der Filter 2, 3. Der Einfallswinkel für den transmittierten Strahl A5 auf dem Filter 3 ist dann notwendigerweise identisch mit dem Ausfallwinkel des zuletzt am Filter 2 reflektierten Strahles, bei welchem für den Kanal A4 die Transmissionsbedingung erfüllt war. Daraus ergibt sich zwingend, daß die Filtercharakteristiken der Filter 2 und 3 verschieden sein müssen, und zwar so, daß bei dem dargestellten gleichen Einfallswinkel unterschiedliche Kanäle durch die Filter 2 und 3 hindurchgelassen werden. Da die Strahlführung bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 wieder gerade so gewählt ist, daß der Einfallswinkel des Eingangsstrahles E das Fünffache des Winkels zwischen den Filtern 1, 2 beträgt und die Filter 3, 4 den selben Winkel α einschließen wie die Filter 1, 2, müssen auch die Filter 1 und 4 eine unterschiedliche Charakteristik haben und außerdem müssen sich auch die Filter 1 und 3 sowie die Filter 2 und 4 wiederum in ihrer Charakteristik so unterscheiden, daß bei gleichem Einfallswinkel jeweils ein anderer Kanal die Durchlaßbedingung erfüllt. Wie man erkennt, tauchen nämlich bei der dargestellten Anordnung insgesamt nur zwei verschiedene Einfallswinkel auf, die sich an allen Filtern wiederholen, so daß zur Kanaltrennung notwendigerweise alle vier Filter eine unterschiedliche Filtercharakteristik haben müssen. Selbstverständlich kann auch diese Vorrichtung in gleicher Weise als Multiplexer oder als Demultiplexer verwendet werden, wie die zuvor beschriebenen Ausführungsformen.

Claims

1. Verfahren zum Aufteilen eines Strahles elektromagnetischer Wellen, der Komponenten aus mehreren Wellenlängen aufweist, in eine Mehrzahl getrennter Strahlen diskreter Wellenlänge (Demultiplexing), gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) Verwendung zweier Filter, die mit ihren teils reflektierenden, teils durchlässigen Filterflächen einander zugewandt, jedoch in nicht paralleler Ausrichtung der Filterflächen zueinander angeordnet werden,

b) Richten des Strahles mit mehreren Wellenlängenkomponenten auf eine erste der Filterflächen unter einem ersten Einfallswinkel, bei welchem die Transmissionsbedingung für eine der Wellenlängenkomponenten des Strahles erfüllt ist, und Reflexion der übrigen Wellenlängenkomponenten unter einem ersten Ausfallswinkel, welcher dem ersten Einfallswinkel entspricht, in Richtung auf die zweite Filterfläche,

c) Anordnen der ersten und zweiten Filterflächen in der Weise, daß der unter dem ersten Ausfallswinkel reflektierte Strahl unter einem zweiten Einfallswinkel auf die zweite Filterfläche trifft, bei welchem die Transmissionsbedingung für eine der in dem an der ersten Filterfläche reflektierten Strahl verbliebenen Wellenlängenkomponenten erfüllt ist und Reflexion der übrigen Wellenlängenkomponenten unter einem zweiten Ausfallswinkel, der dem zweiten Einfallswinkel entspricht, in Richtung der ersten Filterfläche,

d) Wiederholen der Schritte b) und c) für den an der zweiten Filterfläche reflektierten Strahl mit weiteren Einfallswinkeln, für welche jeweils die Transmissionsbedingung für eine der jeweils in dem Strahl verbliebenen Wellenlängenkomponenten erfüllt ist, und

e) gegebenenfalls Auskoppeln der jeweils transmittierten Wellenlängenkomponenten mit Hilfe einer Auskoppelvorrichtung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Auswahl der Wellenlängenkomponenten, der Filter und deren Anordnung in der Weise, daß die Anordnung der Filter in Schritt d) gegenüber den Schritten b) und c) unverändert bleibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ebene Filterflächen verwendet werden, die einen Winkel (α) von weniger als 90° miteinander einschließen, wobei der eingeschlossene Winkel vorzugsweise weniger als 60°, noch bevorzugter weniger als 40° und besonders bevorzugt weniger als 20° beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterflächen unter einem eingeschlossenen Winkel (α) zwischen 1° und 10° zueinander angeordnet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einleiten des Strahles auf eine erste Filterfläche in einer Ebene parallel zu der von den Normalen auf die Filterflächen aufgespannten Ebene erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Filter verwendet werden, bei welchen die Transmissionsbedingung für gleiche Wellenlängen bei unterschiedlichen Einfallswinkeln erfüllt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl für die Auskopplung einer ersten Wellenlängenkomponente auf die erste Filterfläche unter einem Einfallswinkel γ gerichtet wird, der die Bedingung γ = (2n+1)α/2 erfüllt, wobei α der zwischen den Filterflächen eingeschlossene Winkel ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der Filtermaterialien, des Einfallswinkels (γ) und des Einstellwinkels (α) zwischen den Filterflächen in der Weise erfolgt, daß bei dem ersten Filter Transmissionsbedingungen für Wellenlängenkomponenten des Strahles erfüllt sind, wenn diese unter einem Einfallswinkel von |γ-2nα| (mit n = 0, 1, 2, . . .) einfallen, während beim zweiten Filter die Transmissionsbedingungen für Wellenlängenkomponenten des Strahles erfüllt sind, wenn der Strahl unter dem Winkel |γ-(2n+1)α|, (n = 0, 1, 2, . . .) auftrifft.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß gleiche Filter verwendet werden, wobei der Einfallswinkel die Bedingung γ ≠ (2n+1)α/2 erfüllt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel γ = (cn+1)α/c, (c > 2, n = 0, 1, 2, . . .), wobei c vorzugsweise zwischen 2, 5 und 5 liegt.

11. Verfahren zum Verbinden mehrerer Strahlen elektromagnetischer Wellen unterschiedlicher Wellenlängen (Multiplexing), dadurch gekennzeichnet, daß zwei Filter für die elektromagnetischen Wellen mit ihren Filterflächen einander gegenüberliegend, jedoch nicht parallel zueinander angeordnet werden, wobei die Strahlen jeweils unter einem Winkel auf die Rückseite der Filter gerichtet werden, für den die Transmissionsbedingung der Wellenlänge des betreffenden Strahles bei dem betreffenden Filter erfüllt ist, und wobei alle Strahlen in einer gemeinsamen Ebene liegen und die Auftreffpunkte der Strahlen auf der Rückseite der Filter so gewählt werden, daß sie mit den Reflexionspunkten eines von der gegenüberliegenden Filterseite herkommenden, transmittierten oder dort ebenfalls reflektierten Strahles zusammenfallen, und wobei der Winkel zwischen den gegenüberliegenden Filterflächen so gewählt wird, daß der Reflexionswinkel des von einer gegenüberliegenden Filterfläche herkommenden Strahles mit dem Transmissionswinkel des an dem Reflexionspunkt eingekoppelten Strahles übereinstimmt.

12. Vorrichtung zum Multiplexen/Demultiplexen von Strahlen elektromagnetischer Wellen, die mehrere Wellenlängenkomponenten umfassen, mit Einrichtungen zum Ein- und Auskoppeln der Strahlen und mit mindestens einem Filter, der von den Strahlen unter unterschiedlichen Einfallswinkeln beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Filter vorgesehen ist, das mit seiner Filterfläche dem ersten Filter in etwa gegenüberliegend, jedoch nicht parallel zu dessen Filterfläche angeordnet ist, so daß ein unter einem vorgebbaren Einfallswinkel auf eine der Filterflächen einfallender Strahl entweder ganz oder teilweise durch das Filter hindurchgelassen oder reflektiert wird, wobei der reflektierte Strahl auf der gegenüberliegenden Filterfläche unter einem zweiten Einfallswinkel auftrifft, der von dem ersten Einfallswinkel verschieden ist und der von der relativen Ausrichtung der Filterflächen an den Auftreffpunkten der Strahlen abhängt, wobei an den Transmissionspunkten Aus- und Einkopplungseinrichtungen für die transmittierten Strahlen vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter Bandpaßfilter sind, die unter einem gegebenen Einfallswinkel nur Wellenlängen innerhalb eines schmalbandigen Frequenz- bzw. Wellenlängenbereichs hindurchlassen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterflächen unter einem eingeschlossenen Winkel angeordnet sind, der kleiner als 90°, vorzugsweise kleiner als 40° und insbesondere kleiner als 20° ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Filterflächen eingeschlossene Winkel zwischen 1° und 15° beträgt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Ein- und Auskopplungseinrichtungen in einer gemeinsamen Strahlebene in bzw. parallel zu einer Ebene verlaufen, die durch die Normalen auf die beiden Filterflächen aufgespannt wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auskoppeleinrichtungen mit ihrer optischen Achse unter einem Winkel (γ) gegenüber den Filterflächen angeordnet sind, der die Bedingung γ = (2n+1)α/2 erfüllt, wobei α der Winkel zwischen den Filterflächen ist und die Filter Transmissionsbedingungen für dieselben Wellenlängen unter unterschiedlichen Einfallswinkeln haben.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Filter im wesentlichen identische Filtereigenschaften haben, wobei die Ein- und Auskoppeleinrichtungen mit ihrer optischen Achse unter Winkeln relativ zu den Filteroberflächen angeordnet sind, welche die Bedingung γ = (cn+1)α/c erfüllen, wobei c vorzugsweise im Bereich zwischen 2,5 und 5 liegt.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-18, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Filterpaare im Strahlengang derart hintereinander angeordnet sind, daß das zweite Filterpaaren von dem ersten Filterpaar zuletzt reflektierten Ausgangsstrahl empfängt, um die in dem Ausgangsstrahl verbliebenen Kanäle an dem zweiten Filterpaar analog zum ersten Filterpaar auszukoppeln.