DE4403929A1

DE4403929A1 - Optical interferometer with non-reflecting multiport coupler

Info

Publication number: DE4403929A1
Application number: DE19944403929
Authority: DE
Inventors: Reinhold Prof Dr Ing Noe; David Dipl Ing Sandel
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1994-02-08
Filing date: 1994-02-08
Publication date: 1995-08-10

Abstract

The interferometer includes a symmetrical six-port coupler (MK) with a non-reflecting entry port (2) and a similar exit port (2') connected to absorbers (A). For a given optical wavelength (lambda c) at another entry port (1), the incoming optical power deviates from the sum of the outputs from two other exit ports (1', 3') into a connecting ring (VR). In mfr. of the coupler the angle of compensation for nonlinear phase rotation can be set by choice of the number of ports, the coupling ratios and other parameters affecting power transfer properties.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Interferometer mit einem Mehrtorkoppler und einem lichtdurchlässigen optischen Verbin dungsring gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 4.The invention relates to an optical interferometer with a Multi-gate coupler and a translucent optical connector dungsring according to the preamble of claim 1 or of claim 4.

In Übertragungssystemen mit rein optischer Signalverarbeitung zur Übertragung von höchsten Datenraten (< 40 Gbit/s) über größere Entfernungen soll empfangsseitig ein rein optisch arbeitender Regenerator zur Rückgewinnung der Daten unter Ausnutzung nichtlinearer optischer Effekte - beispielsweise dem optischen Kerreffekt - eingesetzt werden. Der Regenerator verfügt über ein optisches Interferometer, wie es beispiels weise aus dem Aufsatz "All-Optical Regenerator Based On Nonlinear Fibre Sagnac Interferometer", M. Jinno, M. Abe, Electronics Letters, 1992, Vol. 28, No. 14, Seiten 1350-1352 bekannt ist. Das optische Interferometer, das Bestand teil eines nichtlinearen optischen Faserschleifenspiegels (Nonlinear Optical Loop Mirror-) ist, weist einen Mehrtor koppler (coupler A) mit zwei Eingangstoren und zwei Ausgangs toren und einen an einen weiteren Koppler (coupler B) ange schalteten lichtdurchlässigen optischen Verbindungsring auf. Auf den zusätzlichen Koppler (coupler B) kann im optischen Interferometer auch verzichtet werden.In transmission systems with purely optical signal processing for transmission of the highest data rates (<40 Gbit / s) via Larger distances should be purely optical at the receiving end working regenerator to recover the data under Exploitation of nonlinear optical effects - for example the optical core effect - are used. The regenerator has an optical interferometer, such as that example from the article "All-Optical Regenerator Based On Nonlinear Fiber Sagnac Interferometer ", M. Jinno, M. Abe, Electronics Letters, 1992, Vol. 28, No. 14, pages 1350-1352 is known. The optical interferometer, the inventory part of a nonlinear optical fiber loop mirror (Nonlinear Optical Loop Mirror-) has a multi-port coupler (coupler A) with two input gates and two output gates and one to another coupler (coupler B) switched on translucent optical connection ring. The additional coupler (coupler B) can be used in optical Interferometers can also be dispensed with.

Durch den Mehrtorkoppler wird ein an einem Eingangstor einge speistes optisches Probensignal, das beispielsweise aus den Signalimpulsen eines periodischen Taktsignals besteht, in ein erstes optisches Ausgangssignal an einem ersten Ausgangstor und in ein zweites optisches Ausgangssignal an einem zweiten Ausgangstor aufgeteilt, so daß die beiden optischen Ausgangs signale im optischen Verbindungsring in entgegengesetzter Ausbreitungsrichtung umlaufen. Im Faserschleifenspiegel wird darüber hinaus ein weiteres optisches Eingangssignal - das beispielsweise aus den Signalimpulsen eines Datensignals bestehende Pumpsignal -, das unidirektional über den zusätzli chen Koppler in die Schleife eingekoppelt wird.The multi-gate coupler turns one on at an entrance gate fed optical sample signal, for example from the Signal pulses of a periodic clock signal exist in one first optical output signal at a first output gate and into a second optical output signal on a second Output gate split so that the two optical output signals in the optical connection ring in opposite Circulate the direction of propagation. In the fiber loop mirror in addition, another optical input signal - the for example from the signal pulses of a data signal existing pump signal - which is unidirectional via the additional Chen coupler is coupled into the loop.

Das optische Pumpsignal durchläuft den optischen Verbin dungsring nur in einer Ausbreitungsrichtung, so daß das in derselben Ausbreitungsrichtung umlaufende optische Ausgangs signal durch das Pumpsignal moduliert wird und dadurch eine nichtlineare Phasenverschiebung (Δϕ1) erfährt. Demgegenüber entsteht für das in entgegengesetzter Ausbreitungsrichtung umlaufende zweite optische Ausgangssignal eine wesentlich geringere nichtlineare Phasenverschiebung (Δϕ2).The optical pump signal passes through the optical connector only in one direction of propagation, so that in optical output revolving in the same direction of propagation signal is modulated by the pump signal and thereby a experiences nonlinear phase shift (Δϕ1). In contrast arises for that in the opposite direction of propagation revolving second optical output signal an essential lower non-linear phase shift (Δϕ2).

Üblicherweise wird als Mehrtorkoppler ein wenigstens näheru ngsweise verlustfreier 2×2-Richtkoppler verwendet. Dieser Richtkoppler hat die Eigenschaft, daß Wellenanteile, die von einem Wellenleiter in den anderen übergekoppelt werden, eine Phasenverschiebung von π/2 gegenüber den Wellenanteilen erhalten, die im Wellenleiter verbleiben. Somit ergibt sich am anderen Eingangstor des 2×2-Richtkopplers, an dem die im optischen Verbindungsring entgegengesetzt umlaufenden Aus gangssignale wieder ausgekoppelt werden, eine Phasenverschie bung von π zwischen den ausgekoppelten Anteilen des einge speisten optischen Probensignals.Usually, a multi-port coupler is at least closer n lossless 2 × 2 directional coupler used. This Directional coupler has the property that wave components by one waveguide are coupled into the other, one Phase shift of π / 2 compared to the wave components obtained that remain in the waveguide. Hence it follows at the other entrance gate of the 2 × 2 directional coupler, at which the in optical connecting ring in the opposite circumferential direction output signals are coupled out again, a phase shift Exercise of π between the decoupled portions of the fed optical sample signal.

Unter der vereinfachenden Annahme, daß die Phasenverschiebung Δϕ2 annähernd 0 ist und ferner die Phasenverschiebung Δϕ1 bei Anwesenheit des Pumpsignals den Wert π und bei Abwesen heit des Pumpsignals den Wert 0 einnimmt, kann die ausgekop pelte optische Leistung zwischen den Werten 0 und 1 geschal tet werden. Bei Anwendung des optischen Interferometers in einem nichtlinearen Faserschleifenspiegel kann somit ein optischer Entscheider im rein optisch arbeitenden Regenerator realisiert werden.With the simplifying assumption that the phase shift Δϕ2 is approximately 0 and also the phase shift Δϕ1 with the presence of the pump signal the value π and with absence unit assumes the value 0, the decoupling optical power between 0 and 1 values be tested. When using the optical interferometer in a nonlinear fiber loop mirror can therefore be a Optical decision maker in the purely optical regenerator will be realized.

Jedoch befindet sich im Verbindungsring eine Vielzahl von Proben- und gegebenenfalls Pumpsignalimpulsen, die den Pro bensignalimpulsen in entgegengesetzter Ausbreitungsrichtung begegnen, so daß das eine der beiden optischen Ausgangssignale nicht nur eine lineare Phasenverschiebung, sondern viele kleine nichtlineare Phasenverschiebungen erfährt. Daraus resultiert eine unerwünschte nichtlineare Phasendrehung Δϕ2≠0 im optischen Verbindungsring.However, there is a multitude of in the connecting ring Sample and possibly pump signal pulses that the Pro Signal impulses in the opposite direction of propagation encounter so that the one of the two optical output signals not just a linear phase shift, but many experiences small nonlinear phase shifts. Out of it results in an undesirable nonlinear phase shift Δϕ2 ≠ 0 in the optical connection ring.

Dies hat eine Verschlechterung des optischen Schaltkontrastes im optischen Entscheider und eine höhere Pumpsignalleistung als im Idealfall für Δϕ2=0 und Δϕ1=π zur Folge.This has a deterioration in the optical switching contrast in the optical decision maker and a higher pump signal power than ideally for Δϕ2 = 0 and Δϕ1 = π.

Für den Fall, daß der im Mehrtorkoppler übergekoppelte Lei stungsanteil gleich groß ist wie der nicht gekoppelte Lei stungsanteil bei einem Koppelverhältnis von 1 : 1, löschen sich die am zweiten Eingangstor wieder ausgekoppelten Anteile des am ersten Eingangstor eingespeisten Probensignals vollständig aus (Extinktion). Bei Vorhandensein der unerwünschten Phasen drehung kommt es hingegen zu keiner völligen Auslöschung der wieder ausgekoppelten Signalanteile.In the event that the Lei coupled over in the multi-gate coupler share is the same as the uncoupled lei Performance share with a coupling ratio of 1: 1, delete the portions of the Sample signal fed in completely at the first entrance gate off (extinction). In the presence of the unwanted phases rotation, on the other hand, the decoupled signal components.

Darüber hinaus kann ein optisches Interferometer auch in linearen optischen Signalverarbeitungseinrichtungen - wie z. B. in Rotationssensoren (Faserkreisel) - eingesetzt werden. Gegenüber dem Idealfall, bei dem der Rotationssensor auch das Erkennen der Drehrichtung ermöglichen würde, stellt der Normalfall der Extinktion in der Ruhelage, in der das Erken nen der Drehrichtung nicht möglich ist, eine unerwünschte Phasendrehung im optischen Verbindungsring dar.In addition, an optical interferometer can also be used in linear optical signal processing devices - such as e.g. B. in rotation sensors (fiber gyroscope) - are used. Compared to the ideal case in which the rotation sensor also does that Would enable detection of the direction of rotation Normal case of extinction in the rest position, in which the detection direction of rotation is not possible, an undesirable Phase rotation in the optical connection ring.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Interferometer zu realisieren, das zur Vermeidung der oben genannten Nachteile eine Kompensation der unerwünschten Phasendrehung im Verbindungsring ermöglicht.It is the object of the present invention to provide an optical Realize interferometer to avoid the above mentioned disadvantages a compensation of the unwanted Phase rotation in the connecting ring enables.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine alternative Lösung ist den Merkmalen des Patent anspruchs 4 zu entnehmen. Darüber hinaus eignet sich das optische Interferometer gemäß der Erfindung zur Verwendung in einem nichtlinearen optischen Faserschleifenspiegel sowie in einem linearen Rotationssensor (Faserkreisel).This object is achieved by the features of patent claim 1 solved. An alternative solution is the features of the patent claim 4. In addition, this is suitable optical interferometer according to the invention for use in a nonlinear optical fiber loop mirror as well as in a linear rotation sensor (fiber gyroscope).

Zur Kompensation der unerwünschten Phasendrehung wird als Mehrtorkoppler anstelle eines annähernd verlustfreien 2×2- Kopplers ein nicht notwendigerweise symmetrischer Mehrtor koppler mit einem nicht reflektierend abgeschlossenen Ein gangstor und einem nicht reflektierend abgeschlossenen Aus gangstor verwendet. Der Mehrtorkoppler hat die Eigenschaft, daß die Phasenverschiebung bei den übergekoppelten Wellen von seinen Leistungskopplungseigenschaften abhängt, so daß durch Wahl zugehöriger Kopplerkoeffizienten in weiten Grenzen beliebige Phasendrehungen realisiert und somit ein Aus gleichswinkel zur Kompensation der unerwünschten Phasendre hung im optischen Verbindungsring festgelegt werden kann.To compensate for the unwanted phase shift is considered Multi-gate coupler instead of an almost lossless 2 × 2- Coupler a not necessarily symmetrical multi-port coupler with a non-reflective on gangway gate and a non-reflective closed off gangway used. The multi-port coupler has the property that the phase shift in the coupled waves of depends on its power coupling properties, so that by Choice of associated coupler coefficients within wide limits any phase shifts realized and thus an off Equal angle to compensate for the undesired phase rotation hung can be set in the optical connection ring.

Dabei ist es von Vorteil, daß bereits beim Herstellungsprozeß des Mehrtorkopplers der Ausgleichswinkel durch Wahl der Anzahl der Eingangs- und Ausgangstore, des oder der Koppel verhältnisse und anderer die Leistungskoppeleigenschaften beeinflussenden Parameter einstellbar ist.It is advantageous that already during the manufacturing process the multi-port coupler the compensation angle by choosing the Number of entrance and exit gates, of the coupling (s) conditions and other power coupling properties influencing parameter is adjustable.

Zur Vermeidung einer Verschlechterung der Extinktion und zur Erzielung einer geringeren Pumpsignalleistung bei Verwendung des optischen Interferometers in einem nichtlinearen opti schen Faserschleifenspiegel wird ein verlustfreier Sechs-Tor- Koppler (3×3-Koppler) verwendet, dessen mittleres Eingangstor und mittleres Ausgangstor jeweils mit einem Absorber reflexionsfrei abgeschlossen ist. Die Einstellung eines Ausgleichswinkels zur Einführung einer zusätzlichen nichtre ziproken Phasenverschiebung, die den unerwünschten Phasen offset im optischen Verbindungsring aufhebt, auf einen Wert π-Δϕ2 genügt, um vollständiges Schalten bei Anwesenheit eines Pumpsignalimpulses zu erreichen (Δϕ1=π).To avoid deterioration in absorbance and Achieve lower pump signal power when used of the optical interferometer in a nonlinear opti fiber loop mirror is a lossless six-port Coupler (3 × 3 coupler) used, the middle entrance gate and middle exit gate each with an absorber is completed reflection-free. The hiring of a Compensation angle to introduce an additional nonre ziproken phase shift that the unwanted phases offset in the optical connecting ring, to a value π-Δϕ2 is sufficient to complete switching in the presence of a To achieve pump signal pulse (Δϕ1 = π).

Eine alternative Möglichkeit zur Kompensation der unerwünsch ten Phasendrehung besteht darin, bei Verwendung eines annä hernd verlustfreien 2×2-Kopplers ein optisches Bauelement in den optischen Verbindungsring einzufügen, das in Abhängigkeit der Ausbreitungsrichtung der ihn durchlaufenden optischen Wellen einen Ausgleichswinkel liefert. Von Vorteil ist dabei, das optische Bauelement aus zwei optischen Zirkulatoren aufzubauen, deren jeweilige Eingangstore und Ausgangstore im Verbindungsring gegenseitig verschaltet sind.An alternative way to compensate for the unwanted th phase rotation consists in using an approx lossless 2 × 2 coupler an optical component in insert the optical connection ring that depends the direction of propagation of the optical traversing it Waves provides a compensation angle. It is an advantage the optical component from two optical circulators to build, whose respective entrance gates and exit gates in Connection ring are interconnected.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigenThe invention is illustrated by an embodiment explained. Show it

Fig. 1 ein optisches Interferometer gemäß der Erfindung, Fig. 1 is an optical interferometer according to the invention,

Fig. 2 die Verwendung des optischen Interferometers gemäß Fig. 1 in einem nicht linearen optischen Faserschleifenspie gel, Fig. 2 illustrates the use of the optical interferometer shown in FIG. 1 gel in a nonlinear optical fiber loop Spie,

Fig. 3 ein optisches Interferometer gemäß der Erfindung mit einem üblichen 2×2-Koppler und in den optischen Verbin dungsring eingefügte Zirkulatoren, Fig. 3 is an optical interferometer according to the invention with a conventional 2 x 2 coupler and the optical Verbin dung ring inserted circulators

Fig. 4 die Verwendung des optischen Interferometers gemäß Fig. 3 in einem nichtlinearen optischen Faserschleifenspie gel und FIG. 4 shows the use of the optical interferometer according to FIG. 3 in a non-linear optical fiber loop mirror and

Fig. 5 eine zu den Zirkulatoren gemäß Fig. 3 wirkungsglei che Anordnung. Fig. 5 an arrangement to the circulators according to FIG .

In Fig. 1 ist ein optisches Interferometer dargestellt, das einen Mehrtorkoppler MK und einen unmittelbar daran ange schlossenen lichtdurchlässigen optischen Verbindungsring VR aufweist. Der optische Verbindungsring VR besteht beispiels weise aus einem als nichtlineares Medium dienenden Lichtwel lenleiter, in dem durch den Kerr-Effekt der Phasenwinkel eines das Medium durchlaufenden optischen Signals nichtlinear verändert wird. Der Mehrtorkoppler MK ist als symmetrischer 3×3-Koppler, d. h. als Sechs-Tor-Koppler, mit drei Eingangsto ren 1, 2 und 3, sowie drei Ausgangstoren 1′, 2′ und 3′ ausge bildet. Dabei weist der Mehrtorkoppler MK ein nichtreflek tierend abgeschlossenes Eingangstor 2 und ein nichtreflek tierend abgeschlossenes Ausgangstor 2′ auf. Der nichtreflek tierende Abschluß wird durch einen jeweils an das Eingangstor 2 und an das Eingangstor 2′ angeschalteten Absorber A er reicht.In Fig. 1, an optical interferometer is shown, which has a multi-gate coupler MK and a directly connected to it translucent optical connection ring VR. The optical connecting ring VR consists, for example, of a light waveguide serving as a non-linear medium, in which the phase angle of an optical signal passing through the medium is changed non-linearly by the Kerr effect. The MK multi-port coupler is a symmetrical 3 × 3 coupler, ie a six-gate coupler, with three input ports 1 , 2 and 3 , and three output ports 1 ', 2 ' and 3 '. The multi-gate coupler MK has a non-reflectively closed input gate 2 and a non-reflectively terminated output gate 2 '. The non-reflective finishing is by a respective to the entrance gate 2 and to the entrance gate 2 'switched on absorber A he reaches.

Ein derartig aufgebauter Mehrtorkoppler MK besitzt die Eigen schaft, daß die Phasendrehungen der übergekoppelten Wellen jeweils von seinen Leistungskopplungseigenschaften abhängt, so daß sich durch Wahl des Koppelverhältnisses, der Anzahl der Kopplertore usw. beliebige Phasendrehungen realisieren lassen. Die Leistungskopplungseigenschaften des Mehrtorkopp lers MK und somit die Einstellung einer festen Phasendrehung zwischen den übergekoppelten Wellen, können bereits bei dessen Herstellung berücksichtigt werden.Such a multi-gate coupler MK has its own shaft that the phase shifts of the coupled waves depends on its power coupling characteristics, so that by choosing the coupling ratio, the number the coupler gates etc. implement any phase shifts to let. The power coupling properties of the Mehrtorkopp lers MK and thus the setting of a fixed phase rotation between the coupled waves, can already at its manufacture are taken into account.

Am Eingangstor 1 des Mehrtorkopplers MK wird ein optisches Eingangssignal ES1 für eine optische Wellenlänge λ_C in den Mehrtorkoppler MK eingespeist und an das Ausgangstor 1′ als erstes optisches Ausgangssignal AS1′ und an das Ausgangstor 3′ als zweites optisches Ausgangssignal AS3′ übergekoppelt. Somit laufen die optischen Ausgangssignale AS1′ und AS3′ in dem an die Ausgangstore 1′ und 3′ angeschlossenen optischen Verbindungsring VR in entgegengesetzter Ausbreitungsrichtung um. Durch die Vielzahl der einander entgegenlaufenden Signal impulse im optischen Verbindungsring VR entstehen viele kleine nichtlineare Phasenverschiebungen in den optischen Ausgangssignalen AS1′ und AS3′, deren Gesamtwirkung nicht vernachlässigt werden darf. Es resultiert eine nichtlineare unerwünschte Phasendrehung im optischen Verbindungsring VR.At the input gate 1 of the multi-gate coupler MK, an optical input signal ES1 for an optical wavelength λ _{C is} fed into the multi-gate coupler MK and coupled to the output gate 1 'as the first optical output signal AS1' and to the output gate 3 'as the second optical output signal AS3'. Thus, the optical output signals AS1 'and AS3' in the optical connection ring VR connected to the output gates 1 'and 3 ' run in the opposite direction of propagation. Due to the large number of opposing signal pulses in the optical connection ring VR, many small non-linear phase shifts occur in the optical output signals AS1 'and AS3', the overall effect of which must not be neglected. The result is a nonlinear undesired phase shift in the optical connection ring VR.

Zur Kompensation dieser Phasendrehung wird der Sechs-Tor- Koppler MK mit absorbierend abgeschlossenen Toren 2 und 2′ versehen und durch einen zugehörigen Kopplerkoeffizienten derart eingestellt, daß die für die optische Wellenlänge λ_C am Eingangstor 1 eingespeiste optische Leistung mit der an den Ausgangstoren 1′ und 3′ insgesamt austretenden optischen Leistung nicht identisch ist. Es tritt ein Verlust ein. Is to compensate for these phase rotation of the six-port coupler MK 'is provided and adjusted by an associated Kopplerkoeffizienten such that the optical wavelength λ _C at input port 1 is fed optical power to the at the output ports 1' with absorbent closed doors 2 and 2 and 3 'total emerging optical power is not identical. There is a loss.

Fig. 2 zeigt die Verwendung des optischen Interferometers gemäß Fig. 1 in einem nichtlinearen optischen Faserschlei fenspiegel NOLM. Dabei wird als optisches Eingangssignal ein optisches Probensignal PRS1 - das beispielsweise Signalim pulse eines periodischen Taktsignals enthält - für die opti sche Wellenlänge λ_C am Eingangstor 1 des Mehrkopplers MK eingespeist und am Ausgangstor 1′ als erstes optisches Ausgangssignal AS1′ und am Ausgangstor 3′ als zweites opti sches Ausgangssignal AS3′ in den optischen Verbindungsring VR eingekoppelt. Anteile des eingespeisten optischen Proben signals PRS1 durchlaufen als optische Ausgangssignale AS1′ und AS3′ den optischen Verbindungsring VR des Faserspiegels NOLM in beiden Richtungen des als nichtlineares Medium dienenden Lichtwellenleiters. Fig. 2 shows the use of the optical interferometer of FIG. 1 in a non-linear optical fiber loop mirror NOLM. Here, an optical sample signal PRS1 - which contains, for example, signal pulses of a periodic clock signal - is fed as an optical input signal for the optical wavelength λ _C at the input port 1 of the multiplexer MK and at the output port 1 'as the first optical output signal AS1' and at the output port 3 'as second optical output signal AS3 'coupled into the optical connection ring VR. Portions of the optical sample signal PRS1 fed through as optical output signals AS1 'and AS3' through the optical connection ring VR of the fiber mirror NOLM in both directions of the optical waveguide serving as a non-linear medium.

In den optischen Verbindungsring VR ist ein weiterer Koppler K mit einem ersten Eingangstor 1′′ und einem zweiten Ein gangstor 2′′ und einem beispielsweise absorbierend geschlos senen ersten Ausgangstor 1′′′ und einem zweiten Ausgangstor 2′′′ eingefügt. Dabei ist das Ausgangstor 1′ des Mehrtorkopp lers MK mit dem Eingangstor 2′′ des Kopplers K verbunden und das Ausgangstor 3′ des Mehrtorkopplers MK an das Ausgangstor 2′′′ des Kopplers K angeschlossen.In the optical connection ring VR another coupler K is inserted with a first input gate 1 '' and a second input gate 2 '' and an example absorbent closed first output gate 1 '''and a second output gate 2 '''. The output gate 1 'of the multi-gate coupler MK is connected to the input gate 2 ''of the coupler K and the output gate 3 ' of the multi-gate coupler MK is connected to the output gate 2 '''of the coupler K.

Am Eingangstor 1′′ des Kopplers K wird ein optisches Pumpsi gnal PUS1′′ - das beispielsweise Signalpulse eines Datensi gnals enthält - für eine optische Wellenlänge λ_S in den Koppler K eingespeist und über das Ausgangstor 2′′′ als optisches Ausgangssignal AS2′′′ unidirektional als optisches Ausgangssignal AS2′′′ in den Verbindungsring VR eingekoppelt. Daher wirkt die in Fig. 2 dargestellte Anordnung bei Abwe senheit des optischen Pumpsignals PUS1′′ wie ein Spiegel. Läuft hingegen ein vorhandenes optisches Pumpsignal PUS1′′ gleichzeitig mit dem Probensignalanteil, der sich auf dem Weg 1′-K-VR-3′ befindet, durch den optischen Verbindungsring VR, so erfährt der Probensignalanteil eine nichtlineare optische Phasenverschiebung Δϕ1 durch Kreuzphasenmodulation. Falls das optische Pumpsignal PUS1′′ keine konstante optische Leistung aufweist, sondern beispielsweise aus kurzen Signalimpulsen besteht, wird der in dieselbe Ausbreitungsrichtung wie das optische Pumpsignal PUS1′′ und gleichzeitig mit den Pumpsi gnalimpulsen laufende Probensignalanteil im Mittel einer größeren Pumpleistung unterworfen als der in der Gegenrich tung laufende entsprechende Probensignalanteil Wegen des bestehenden Phasenunterschieds Δϕ1 tritt das am Eingangstor 1 eingespeiste optische Probensignal PRS1 nicht mehr oder nicht mehr vollständig an diesem Eingangstor 1 aus, sondern wird vollständig oder teilweise am Eingangstor 3 des Mehrtor kopplers MK als optisches Signal AS3 wieder ausgekoppelt.At the entrance gate 1 '' of the coupler K, an optical pump signal PUS1 '''- which contains, for example, signal pulses from a data signal - is fed into the coupler K for an optical wavelength λ _S and is output via the output gate 2 ''' as an optical output signal AS2 '''Unidirectionally coupled as an optical output signal AS2''' in the connecting ring VR. Therefore, the arrangement shown in Fig. 2 acts in the absence of the optical pump signal PUS1 '' like a mirror. If, on the other hand, an existing optical pump signal PUS1 '' runs simultaneously with the sample signal component, which is on the way 1 '-K-VR- 3 ', through the optical connecting ring VR, the sample signal component undergoes a non-linear optical phase shift Δϕ1 through cross-phase modulation. If the optical pump signal PUS1 '' does not have a constant optical power, but consists, for example, of short signal pulses, the sample signal component running in the same direction of propagation as the optical pump signal PUS1 '' and simultaneously with the pump signal signals is subjected to an average of a larger pump power than that in the against Rich tung current corresponding sample signal component due to the existing phase difference Δφ1 does not occur, the injected at the input port 1 optical sample signal PRS1 or no longer completely at this input port 1, but rather is entirely or partly coupled out at the input port 3 of the multiport coupler MK as an optical signal AS3 again.

Das den Mehrtorkoppler am Eingangstor 3 verlassende optische Signal AS3 wird einem Eingang 4 eines nachgeschalteten opti schen Filters OF zugeleitet. Das beispielsweise als Bandpaß filter ausgebildete optische Filter OF schwächt den Anteil des im optischen Signal AS3 enthaltenen optischen Pumpsignals ab, so daß am Ausgang 4′ des optischen Filters OF alleine das optische Probensignal PRS1 für die optische Wellenlänge λ_C abgegeben wird.The optical signal AS3 leaving the multi-gate coupler at the input gate 3 is fed to an input 4 of a downstream optical filter OF. The optical filter OF designed, for example, as a bandpass filter attenuates the proportion of the optical pump signal contained in the optical signal AS3, so that the optical sample signal PRS1 for the optical wavelength λ _{C is} emitted at the output 4 'of the optical filter OF alone.

Der entsprechende Probensignalanteil, der sich auf dem Weg 3′-VR-K-1′ im optischen Verbindungsring VR befindet, erfährt durch das optische Pumpsignal PUS1′′ eine sehr viel geringere nichtlineare Phasenverschiebung Δϕ2, da der Probensignalan teil und der Pumpsignalimpuls sich in entgegengesetzten Rich tungen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten und sich daher nur für eine äußerst kurze Zeit am selben Ort im optischen Ver bindungsring VR befinden.The corresponding sample signal portion, which is on the way 3 '-VR-K- 1 ' in the optical connection ring VR, experiences a much smaller non-linear phase shift Δϕ2 through the optical pump signal PUS1 '', since the sample signal and the pump signal pulse are in opposite directions Spread directions with the speed of light and are therefore only in the same place in the optical connection ring VR for a very short time.

Das am Eingangstor 1 des Mehrtorkopplers MK eingespeiste op tische Probensignal PRS1 erscheint am Eingangstor 3 des Mehrtorkopplers bei Verwendung des optischen Interferometers im nichtlinearen optischen Faserschleifenspiegel NOLM mit einer normierten Lichtleistung I, die folgender Gleichung genügtThe injected at the entrance gate 1 of the multi-gate coupler MK optical sample signal PRS1 appears at the entrance gate 3 of the multi-gate coupler when using the optical interferometer in the non-linear optical fiber loop mirror NOLM with a normalized light output I, which satisfies the following equation

Für Δϕ2=0 kann die am Eingangstor 3 des Mehrtorkopplers MK ausgekoppelte optische Leistung I zwischen den Werten 0 und 1 geschaltet werden, wenn bei Anwesenheit eines Pumpsignalim pulses die nicht genannte Phasenverschiebung Δϕ1=π ist.For Δϕ2 = 0, the optical power I coupled out at the input gate 3 of the multi-gate coupler MK can be switched between the values 0 and 1 if the phase shift Δϕ1 = π, which is not mentioned, is present in the presence of a pump signal pulse.

Wegen der Vielzahl der im optischen Verbindungsring VR gleichzeitig in entgegengesetzter Ausbreitungsrichtung zu einem Probensignalimpuls umlaufenden Pumpsignalimpulse ergibt sich die nichtlineare Phasenverschiebung Δϕ2 durch Addition der Beiträge aller Pumpsignalimpulse, so daß deren Gesamtwirkung nicht vernachlässigt und näherungsweise gleich 0 angenommen werden kann. Daraus folgt, daß für vollständiges Schalten (I=1) bei Anwesenheit eines Pumpsignalimpulses die Gleichung Δϕ1=π+Δϕ2 erfüllt sein muß. Für diesen Fall wird eine höhere Pumpsignalleistung als im Idealfall bei Δϕ2=0 und Δϕ1=π benötigt.Because of the multitude of VR in the optical connection ring at the same time in the opposite direction of propagation a pump signal pulse circulating around a sample signal pulse the nonlinear phase shift Δϕ2 by addition of the contributions of all pump signal pulses, so that their Overall effect not neglected and approximately the same 0 can be accepted. It follows that for complete Switch (I = 1) in the presence of a pump signal pulse Equation Δϕ1 = π + Δϕ2 must be fulfilled. In this case a higher pump signal power than ideally with Δϕ2 = 0 and Δϕ1 = π required.

Bei Verwendung des 3×3-Kopplers als Mehrtorkoppler MK für die Kompensation der durch die nichtlineare Phasenverschiebung Δϕ 2≠0 auftretenden unerwünschten Phasendrehung im optischen Verbindungsring VR ergibt sich anstelle der Gleichung (1) die GleichungWhen using the 3 × 3 coupler as a multi-gate coupler MK for the Compensation for the non-linear phase shift Δϕ 2 ≠ 0 unwanted phase shift occurring in the optical Connection ring VR results in the place of equation (1) equation

Dabei bezeichnet ψ den zur Kompensation des Phasenoffsets erforderlichen Ausgleichswinkel, der sich aus der Wahl der Kopplertore, des Koppelverhältnisses und anderer die Lei stungskopplungseigenschaften des Mehrtorkopplers MK beein flussenden Parameter. Der Ausgleichswinkel ψ läßt sich be reits bei der Herstellung des Mehrtorkopplers MK durch Fest legung des zugehörigen Kopplerkoeffizienten vorwählen. Auf die Einstellung des Ausgleichswinkels ψ in Abhängigkeit des Kopplerkoeffizienten wird an späterer Stelle eingegangen. Here ψ denotes the one to compensate for the phase offset required compensation angle, which results from the choice of Coupler gates, the coupling ratio and other lei Power coupling properties of the MK multi-port coupler flowing parameters. The compensation angle ψ can be riding in the manufacture of the MK multi-port coupler by Fest preselect the associated coupler coefficient. On the adjustment of the compensation angle Abhängigkeit depending on the Coupler coefficients will be discussed later.

Wählt man den Ausgleichswinkel ψ zu ψ=π-Δϕ2, so ergibt sich ideale Auslöschung. Darüber hinaus ist eine geringere Pumpsi gnalleistung erforderlich, da bereits durch die nichtlineare Phasenverschiebung Δϕ1=π vollständiges Schalten bei Anwesen heit eines Pumpsignalimpulses (I=1) am Eingangstor 3 des Mehrkopplers MK gegeben ist.If one chooses the compensation angle ψ to ψ = π-Δϕ2, the ideal extinction results. In addition, a lower pump signal output is required, since the non-linear phase shift Δϕ1 = π means complete switching when a pump signal pulse (I = 1) is present at the input gate 3 of the multi-coupler MK.

Der Mehrtorkoppler MK, der als Kopplerviertor mit zwei nicht reflektierend abgeschlossenen Toren 2 und 2′ ausgebildet ist, dient zum einen zur Aufteilung des Probensignals PRS1 in die beiden entgegengesetzt umlaufenden Probensignalanteile in Form der optischen Ausgangssignale AS1′ und AS3′ und deren Zusammenführung nach dem Durchlaufen des optischen Verbin dungsringes VR zum ausgekoppelten optischen Signal AS3 am Eingangstor 3 des Mehrtorkopplers MK. Damit sich die beiden Anteile des optischen Probensignals für eine logische 0 (I=0) im Ausgangszweig auslöschen und für eine logische 1 (I=1) addieren, muß deren Phasendifferenz bei identischen Leistungen unter Berücksichtigung der unerwünscht im Verbin dungsring VR auftretenden Phasendrehung gleich π (I=0) bzw. gleich 0 (I=1) sein. Die Phasenbeziehungen der gekoppelten Wellen hängen wegen des Energieerhaltungssatzes bei Verwen dung des verlustfreien Mehrtorkopplers MK vom Leistungskop pelverhältnis ab.The multi-gate coupler MK, which is designed as a coupler gate with two non-reflective gates 2 and 2 ', serves on the one hand to split the sample signal PRS1 into the two oppositely rotating sample signal components in the form of the optical output signals AS1' and AS3 'and to combine them after passing through the optical connec tion ring VR to the coupled optical signal AS3 at the input port 3 of the multi-gate coupler MK. So that the two components of the optical sample signal for a logical 0 (I = 0) in the output branch cancel and add for a logical 1 (I = 1), their phase difference must be equal to π for identical powers, taking into account the phase rotation that occurs undesirably in the connecting ring VR (I = 0) or equal to 0 (I = 1). The phase relationships of the coupled waves depend on the power coupling ratio because of the energy conservation law when using the lossless multi-gate coupler MK.

Weil der Mehrtorkoppler MK reflexionsfrei und reziprok ist und die Tore auf jeder Seite untereinander entkoppelt sind, genügt zu seiner vollständigen Beschreibung die reduzierte Streumatrix:Because the MK multi-port coupler is reflection-free and reciprocal and the gates are decoupled from each other on each side, the reduced description suffices for its complete description Scatter matrix:

Aus dem Aufsatz "Analysis of fiber interferometer utilizing 3×3 fiber coupler", by R.G. Priest, IEEE J. Quantum Electro nics QE-18, No. 10, 1982, S. 1601-1603 ist es bekannt, die Referenzebenen der Kopplertore so zu wählen, daß diejenigen fünf der neun Matrixelemente positiv reell werden, die sich in der ersten Zeile und in der ersten Spalte befinden. Kom plexe Matrixelemente sind im folgenden unterstrichen.From the essay "Analysis of fiber interferometer utilizing 3 x 3 fiber coupler ", by R.G. Priest, IEEE J. Quantum Electro nics QE-18, No. 10, 1982, pp. 1601-1603 it is known that Select reference levels of the coupler gates so that those five of the nine matrix elements that are positive real in the first row and in the first column. Com complex matrix elements are underlined below.

Damit ein optisches Bauelement verlustfrei ist, muß dessen Streumatrix unitär sein. Das heißt, die transponierte (an der Hauptachse gespiegelte) und zusätzlich komplex konjugierte Matrix muß identisch mit der inversen Matrix sein. Hierbei genügt es bereits, Unitarität für die reduzierte Streumatrix zu fordern. Es zeigt sich, daß die Phasenwinkel der vier komplexen Größen von den Beträgen der Matrixelemente abhängen und damit von den Leistungskoppeleigenschaften. Diese lassen sich bei der Kopplerfertigung einstellen. Nach Priest gilt für die so einstellbaren Phasenwinkel der Kopplerkoeffizienten (Φ_e sei beispielsweise der Phasenwinkel der komplexen Größe e):So that an optical component is lossless, its scattering matrix must be unitary. This means that the transposed (additionally mirrored on the main axis) and additionally complex conjugated matrix must be identical to the inverse matrix. It is sufficient to demand unitarity for the reduced spreading matrix. It can be seen that the phase angles of the four complex quantities depend on the amounts of the matrix elements and thus on the power coupling properties. These can be set during coupler production. According to Priest, the following applies to the phase angles of the coupler coefficients that can be set in this way (Φ _e , for example, the phase angle of the complex variable e ):

Es treten dabei Einschränkungen bezüglich der Vorzeichen der Phasenwinkel Φ_e . . . Φ_k auf. Diese Einschränkungen sind jedoch wegen der Möglichkeit von Mehrfachüberkopplungen der opti schen Welle innerhalb des Kopplers hinfällig. Jedes Überkop peln der optischen Welle von einem Wellenleiter zu einem anderen Wellenleiter bringt eine Phasenverzögerung mit sich. Wird eine Welle teilweise von einem Wellenleiter zu einem anderen Wellenleiter übergekoppelt, so daß ein Rest im ur sprünglichen Wellenleiter verbleibt, weist die übergekoppelte Welle eine gegenüber der verbleibenden Welle nacheilende Phase auf.There are restrictions regarding the signs of the phase angles Φ _e . . . Φ _k on. However, these restrictions do not apply because of the possibility of multiple overcouplings of the optical wave within the coupler. Each over coupling of the optical wave from one waveguide to another waveguide brings with it a phase delay. If a wave is partially coupled from one waveguide to another waveguide, so that a remainder remains in the original waveguide, the coupled wave has a phase lagging behind the remaining wave.

Kommt es bei größeren wirksamen Kopplerlängen hingegen dazu, daß die Welle zunächst von einem Wellenleiter vollständig in die beiden anderen Wellenleiter und anschließend teilweise wieder in den ursprünglichen Wellenleiter gekoppelt wird, weist diese Welle gegenüber den anderen Teilwellen eine nacheilende Phase auf. Damit haben die übergekoppelten Wellen am Kopplerausgang eine voreilende Phase gegenüber der schein bar nicht gekoppelten - in Wirklichkeit zweimal übergekoppel ten - Welle.However, if larger effective coupler lengths occur, that the wave is first completely in by a waveguide the other two waveguides and then partially is coupled back into the original waveguide, this wave has one compared to the other partial waves lagging phase. So that the coupled waves a leading phase at the coupler output compared to the apparent cash uncoupled - actually coupled twice ten - wave.

Wegen dieser Möglichkeit der Mehrfachkopplung und des dadurch bedingten Vorzeichens werden die Bestimmungsgleichungen der Phasenwinkel nach Priest mehrdeutig. Die Einschränkungen entfallen. Die Phasendrehung des Mehrtorkopplers kann somit jeden Wert von -π bis π annehmen.Because of this possibility of multiple coupling and thereby conditional sign are the equations of determination of Priest phase angle ambiguous. The restrictions omitted. The phase shift of the multi-port coupler can thus take any value from -π to π.

Bei der Verwendung des 3×3-Kopplers im optischen Interferome ter des Faserschleifenspiegels werden die Tore 2 und 2′ absorbierend abgeschlossen, die Tore 1′ und 3′ durch die Faserschleife verbunden, Tor 1 dient als Probensignaleingang und Tor 3 als Ausgang. Um das so entstandene Viertor des Interferometers zu beschreiben, genügen die drei reellen Koeffizienten a, c und g sowie das komplexe k, dessen Winkel argument Φ_k die Kompensation unerwünschter Phasendrehungen leistet und somit gleich dem oben angegebenen Ausgleichswin kel ψ sein muß.When using the 3 × 3 coupler in the optical interferome ter of the fiber loop mirror, the gates 2 and 2 'are completed absorbing, the gates 1 ' and 3 'connected by the fiber loop, gate 1 serves as a sample signal input and gate 3 as an output. To describe the resulting four-port of the interferometer, the three real coefficients a, c and g as well as the complex k are sufficient, whose angle argument Φ _k compensates for undesired phase rotations and must therefore be equal to the compensation angle given above ψ.

Die Forderung lautet daher:The demand is therefore:

ψ=Φ_k ψ = Φ _k

Für die zweckmäßige Realisierung des Faserschleifenspiegels ist es nicht nur notwendig, durch den Koppler eine definierte Phasendrehung einstellen zu können, sondern auch das Proben signal gleichmäßig aufzuspalten und auch nachher zu rekombi nieren. Aus diesem Grund müssen die Beträge der relevanten Kopplerkoeffizienten a,c,g und k betragsmäßig gleich groß sein:For the practical implementation of the fiber loop mirror, it is not only necessary to be able to set a defined phase rotation by the coupler, but also to split the sample signal evenly and to recombine it afterwards. For this reason, the amounts of the relevant coupler coefficients a, c, g and k must be of the same size:

Für einen verlustfrei angenommenen Mehrtorkoppler gilt:For a lossless multi-port coupler:

Für einen geforderten Phasenkompensationswinkel ψ läßt sich die obige Gleichung nach dem Kopplerkoeffizienten a auflö sen.For a required phase compensation angle ψ solve the above equation after the coupler coefficient a sen.

Sinnvoll ist nur die Lösung mit ′+′, weil nur für sie wegen des EnergieerhaltungssatzesOnly the solution with '+' makes sense because it is only because of it of the energy conservation rate

erfüllt ist.is satisfied.

Wegen der betragsmäßigen Gleichsetzung der vier relevanten Kopplerkoeffizienten bedeutet das:Because the four relevant Coupler coefficients means:

Entsteht die zu kompensierende Phasendrehung im optischen Verbindungsring, so läßt sich das Vorzeichen der Phasendre hung stets dadurch invertieren, daß die Tore 1 und 3 oder die Tore 1′ und 3′ miteinander vertauscht werden. Dies ist zweckmäßig, wenn beispielsweise zur Minimierung der Herstel lungstoleranzen ein bestimmtes Vorzeichen von Φ_k bevorzugt wird.If the phase rotation to be compensated arises in the optical connecting ring, the sign of the phase rotation can always be inverted in that gates 1 and 3 or gates 1 'and 3 ' are interchanged. This is useful if, for example, a certain sign of Φ _{k is} preferred in order to minimize the manufacturing tolerances.

Um die kopplerbedingten Verluste für ein durchgeschaltetes Signal zu erfassen, müssen folgende Überlegungen angestellt werden:To the coupler-related losses for a switched through To acquire a signal, the following considerations must be made become:

Das ursprüngliche Taktsignal mit der Wellenamplitude a₀ wird in zwei Teile zu je a·a₀ aufgespalten. Bei einer logischen Eins interferieren diese Teilsignale anschließend im Koppler konstruktiv, das heißt, daß die Amplituden der beiden Teil wellen nochmals um den Faktor a reduziert und dann addiert werden.
Die Amplitude der Ausgangswelle beträgt dann:The original clock signal with the wave amplitude a₀ is split into two parts, each with a · a₀. With a logical one, these partial signals subsequently interfere constructively in the coupler, which means that the amplitudes of the two partial waves are reduced again by a factor and then added.
The amplitude of the output wave is then:

(a+a)·a·a₀=2a²·a₀(a + a) · a · a₀ = 2a² · a₀

Die optische Leistung wird durch den 3×3-Koppler auf dasThe optical power is transmitted through the 3 × 3 coupler

(2a²)²=4a⁴(2a²) ² = 4a⁴

-fache reduziert.-fold reduced.

Die konstante Phasendrehung Δϕ₂, welche die entgegengesetzt zu den Pumpsignalimpulsen umlaufenden Probensignalimpulse durch sie erfahren, liegt in praktisch interessanten Fällen bei etwa einem Viertel derjenigen, welche ein mitlaufender Probensignalimpuls durch einen Pumpsignalimpuls erhält (Δϕ₁). Das heißt konkret, daß ein Phasenoffset von ca. 45° zu kompensieren ist. Φ_k muß daher um 45° vom dem Wert des idea len 2×2-Kopplers (π oder 180°) abweichen, um den Wert ψ anzunehmen.The constant phase rotation Δϕ₂, which the sample signal pulses circulating opposite to the pump signal pulses experience through them, is in practical interesting cases at about a quarter of those which a moving sample signal pulse receives through a pump signal pulse (Δϕ₁). Specifically, this means that a phase offset of approx. 45 ° has to be compensated for. Φ _k must therefore deviate by 45 ° from the value of the ideal 2 × 2 coupler (π or 180 °) in order to assume the value ψ.

Der Phasenkompensationswinkel ψ liegt demnach bei ca. 3/4π, das heißt, daß sich der Kopplerkoeffizient a auf etwa 0,6 beläuft. Dieser Wert hat eine kopplerbedingte Leistungsver minderung auf 52% zur Folge, das entspricht fast 3 dB.The phase compensation angle ψ is therefore approx. 3 / 4π, that is, the coupler coefficient a becomes about 0.6 amounts to. This value has a coupler-related power ratio reduction to 52%, which corresponds to almost 3 dB.

Eine alternative Möglichkeit zur Einstellung des Phasenkom pensationswinkels ψ besteht gemäß Fig. 3 darin, mindestens ein nichtreziprokes optisches Bauelement OB in den optischen Verbindungsring VR des optischen Interferometers einzufügen. Das optische Bauelement OB besteht aus zwei miteinander verschalteten optischen Zirkulatoren Z1 und Z2 mit jeweils zwei Eingangstoren A, D und A′, D′ und zwei Ausgangstoren B, C und B′, C′. Im optischen Interferometer gemäß Fig. 3 wird als Mehrtorkoppler ein an sich bekannter näherungsweise verlustfreier 2×2-Koppler ZK verwendet, an dessen Eingangstor 1 das optische Eingangssignal ES1 für die optische Wellen länge λ_C eingespeist und in ein erstes optisches Ausgangssi gnal AS1′ an einem ersten Ausgangstor 1′ und in ein zweites optisches Ausgangssignal AS2′ an einem zweiten Ausgangstor 2′ des Mehrtorkopplers MK übergekoppelt wird.An alternative way of adjusting the phase compensation angle ψ according to FIG. 3 is to insert at least one nonreciprocal optical component OB into the optical connecting ring VR of the optical interferometer. The optical component OB consists of two interconnected optical circulators Z1 and Z2, each with two input gates A, D and A ', D' and two output gates B, C and B ', C'. In the optical interferometer according to FIG. 3, a known approximately loss-free 2 × 2 coupler ZK is used as a multi-gate coupler, at the input gate 1 of which the optical input signal ES1 for the optical wavelength λ _{C is} fed and into a first optical output signal AS1 ' a first output gate 1 'and in a second optical output signal AS2' at a second output gate 2 'of the multi-gate coupler MK is coupled.

Der erste Zirkulator Z1 ist mit seinem Eingangstor A an das Ausgangstor 1′ des Kopplers ZK und mit seinem Ausgangstor B an das Eingangstor D′ des zweiten Zirkulators Z2 angeschlos sen. Der zweite Zirkulator Z2 ist durch sein Eingangstor A′ mit dem Ausgangstor 2′ des Kopplers ZK und durch sein Aus gangstor B′ mit dem Eingangstor D des ersten Zirkulators Z1 verbunden. Durch das die beiden Zirkulatoren Z1 und Z2 umfas sende optische Bauelement OB ist die Einstellung des Aus gleichswinkels ψ dadurch möglich, daß die Phasenverschiebun gen, die optische Wellen erfahren, im optischen Bauelement OB von der Richtung abhängt, in der das Bauelement von den optischen Wellen durchlaufen wird.The first circulator Z1 is with its input gate A to the output gate 1 'of the coupler ZK and with its output gate B to the input gate D' of the second circulator Z2 is ruled out. The second circulator Z2 is connected by its input gate A 'to the output gate 2 ' of the coupler ZK and by its output gate B 'to the input gate D of the first circulator Z1. Due to the two circulators Z1 and Z2 comprising optical component OB, the adjustment of the compensation angle ψ is possible in that the phase shifts conditions experienced by optical waves in the optical component OB depend on the direction in which the component is affected by the optical waves is going through.

Das optisches Ausgangssignal AS1′ am Ausgangstor 1′ des Mehrtorkopplers ZK läuft in der Ausbreitungsrichtung A-B-D′- A′ (die Buchstaben geben die entsprechenden Eingangs- und Ausgangstore der Zirkulatoren an), während das optische Ausgangssignal AS2′ am Ausgangstor 2′ den Weg A′-B′-D-A beschreitet. Wenn beispielsweise der Wegabschnitt B-D′ un gleich dem Wegabschnitt B-D ist, wird der vom Idealfall einer Phasenverschiebung von π abweichende Phasenkompensati onswinkel ψ erzielt.The optical output signal AS1 'at the output gate 1 ' of the multi-gate coupler ZK runs in the direction of propagation ABD'- A '(the letters indicate the corresponding input and output gates of the circulators), while the optical output signal AS2' at the output gate 2 'the path A'-B'-DA walks. For example, if the path section BD 'un is equal to the path section BD, the phase compensation angle ψ deviating from the ideal case of a phase shift of π is achieved.

Fig. 4 zeigt die Verwendung des optischen Bauelements OB im nichtlinearen optischen Faserschleifenspiegel NOLM. Im Gegen satz zum Interferometer in Fig. 2 ist als Mehrtorkoppler der an sich bekannte näherungsweise verlustfreie 2×2-Koppler ZK mit den Eingangstoren 1 und 2 und den Ausgangstoren 1′ und 2′ dem zusätzlichen Koppler K zur Einkopplung des optischen Pumpsignals PUS1′′ vorgeschaltet. Das optische Bauelement OB wird dabei am Ausgangstor 2′ des Kopplers ZK in den Verbin dungsring VR eingefügt, um die gleich umlaufenden Probensi gnal- und Pumpsignalimpulse durch das nicht verlustfreie Bauelement nicht unnötig zu dämpfen. Eine Anordnung des optischen Bauelements OB zwischen das Ausgangstor 1′ des Kopplers ZK und dem Eingangstor 2′′ des Kopplers K ist eben falls möglich. FIG. 4 shows the use of the optical component OB in the non-linear optical fiber loop mirror NOLM. In contrast to the interferometer in Fig. 2 as a multi-gate coupler the known approximately lossless 2 × 2 coupler ZK with the input gates 1 and 2 and the output gates 1 'and 2 ' the additional coupler K for coupling the optical pump signal PUS1 '' upstream. The optical component OB is inserted at the output port 2 'of the coupler ZK in the connec tion ring VR in order not to unnecessarily dampen the rotating sample and pump signal pulses by the non-loss-free component. An arrangement of the optical component OB between the output gate 1 'of the coupler ZK and the input gate 2 ''of the coupler K is just if possible.

Ein besonders einfaches Ausführungsbeispiel des in den opti schen Verbindungsring VR eingefügten optischen Bauelements OB zeigt Fig. 5. Dabei ist die darin gezeigte Anordnung wir kungsgleich mit den beiden in Fig. 3 und Fig. 4 darge stellten Zirkulatoren. Während die Tore A, A′ horizontaler Polarisation entsprechen, nehmen die Tore C, C′ vertikale Polarisation, die Tore B, D′ lineare Polarisation mit einem Erhebungswinkel von 45° und die Tore D, B′ lineare Polarisa tion mit einem Erhebungswinkel von -45° an. Das optische Bau element OB besteht aus der Serienschaltung eines nichtrezi proken Faraday-Rotators F1, der die Polarisation um 45° dreht, einer linear unter 45° doppelbrechenden Wellenplatte WP mit einer Phasenverschiebung von ψ -π und aus einem zwei ten Faraday-Rotator F2, der die Polarisation um -45° dreht.A particularly simple embodiment of the inserted rule in the optical connecting ring VR OB optical component shown in FIG. 5. The arrangement shown therein is we kung equated with the two in Fig. 3 and Fig. 4 Darge circulators. While the gates A, A ′ correspond to horizontal polarization, the gates C, C ′ vertical polarization, the gates B, D ′ linear polarization with an elevation angle of 45 ° and the gates D, B ′ linear polarization with an elevation angle of - 45 °. The optical component OB consists of the series connection of a nonrecorded Faraday rotator F1, which rotates the polarization by 45 °, a linearly birefringent wave plate WP with a phase shift of ψ -π and a second Faraday rotator F2, which turns the polarization by -45 °.

Dabei ist das Eingangstor A des ersten Faraday-Rotators F1 an das Ausgangstor 2′ des Kopplers ZK, an dem das zweite opti sche Ausgangssignal AS2′ in den optischen Verbindungsring eingekoppelt wird, angeschlossen. Das Eingangstor A′ des zweiten Faraday-Rotators F2 ist entweder mit dem Ausgangstor 1′ des Kopplers ZK, an dem gemäß der Anordnung in Fig. 3 das erste optische Ausgangssignal AS1′ in den optischen Verbin dungsring eingekoppelt wird, oder mit dem Ausgangstor 2′′′ des Kopplers K verbunden.The input gate A of the first Faraday rotator F1 is connected to the output gate 2 'of the coupler ZK, to which the second optical output signal AS2' is coupled into the optical connecting ring. The input gate A 'of the second Faraday rotator F2 is either with the output gate 1 ' of the coupler ZK, at which, according to the arrangement in Fig. 3, the first optical output signal AS1 'is coupled into the optical connec tion ring, or with the output gate 2 ''' Of the coupler K connected.

Bei einer derartigen Anordnung treten optische Wellen, die am Eingangstor A des ersten Faraday-Rotators F1 mit horizontaler Polarisation eintreten, ebenso polarisiert am Eingangstor A′ des zweiten Faraday-Rotators F2 aus und umgekehrt. Auf dem Weg A-A′ wird die Wellenplatte WP unter 45° durchlaufen, während auf dem Weg A′-A dies unter -45° erfolgt. Demnach unterscheiden sich die Phasenverschiebungen auf den Wegen A-A′ und A′-A um den Winkel ψ -π, so daß die unerwünschte Pha sendrehung Δϕ2 im optischen Verbindungsring VR kompensiert wird.With such an arrangement, optical waves occur on Entrance gate A of the first Faraday rotator F1 with a horizontal one Polarization occurs, also polarized at the entrance gate A ′ of the second Faraday rotator F2 and vice versa. On the Path A-A ′ the wave plate WP is passed through at 45 °, while on the route A'-A this takes place at -45 °. Therefore the phase shifts differ on the paths A-A 'and A'-A by the angle ψ -π, so that the undesired Pha Send rotation Δϕ2 in the optical connection ring VR compensated becomes.

Claims

1. Optical interferometer with a multi-port coupler (MK), which has a first group of at least two input gates ( 1 , 2 , 3 ) and a second group of at least two output gates ( 1 ', 2 ', 3 ') and one an input gate ( 1 ) fed optical input signal (ES1) into a first optical output signal (AS1 ') at a first output gate ( 1 ') and into a second optical output signal (AS3 ') at a second output gate ( 3 '), and with a translucent optical connecting ring (VR) in which the optical output signals (AS1 ', AS3') circulate in the opposite direction of propagation and in which a non-linear undesired phase shift can occur, characterized in that the multi-port coupler (MK) with a non-reflective provided from the closed input port (2) and a non-reflective sealed output port (2 ') and ei by an associated Kopplerkoeffizienten establishing nes the phase rotation compensating compensation angle is (ψ) is set so that the power fed for an optical wavelength (λ _C) at an input port (1) optical power differs from the sum of the two output ports (1 ', 3') exiting op tables power .

2. Optical interferometer according to claim 1, characterized in that the multi-gate coupler (MK) is approximately designed as a loss-free six-gate coupler with three input gates ( 1 , 2 , 3 ) and three output gates ( 1 ', 2 ', 3 ') of which is each weils terminated with an absorber (a) an input port (2) and the corresponding output port (2 ').

3. Optical interferometer according to claim 2, characterized, that for a coupler coefficient a <= 1 / √ the compensation win kel (ψ) to ψ = ± 4 arccos (1 / 2a).

4. An optical interferometer having a Mehrtorkoppler (ZK) which has at least two output ports (1 ', 2'), a first group of at least two input ports (1, 2) and a second group and is a at an input port (1) fed optical input signal (ES1) in a first optical output signal (AS1 ') at a first output port ( 1 ') and in a second optical output signal (AS2 ') coupled to a second output port ( 2 '), and with a translucent optical Connection ring (VR) in which the optical output signals (AS1 ', AS2'') circulate in the opposite direction of propagation and in which an undesirable non-linear phase rotation can occur, characterized in that in the optical connection ring (VR) at least one optical component (OB ) is inserted, depending on the direction of the optical waves passing through it, the optical output signals (AS1 ', AS2') a phase rotation g compensating compensation angle (ψ).

5. Optical interferometer according to claim 4, characterized in that the optical component (OB) two optical circulators (Z1, Z2) with respective gates (A, B, C, D or A ', B', C ', D '), Wherein each circulator (Z1 or Z2) with a gate (A or A') to an output gate ( 1 'or 2 ') of the multi-gate coupler (ZK) and with at least one further gate (D or D ') Is connected to a gate (B' or B) of the other circular gate (Z2 or Z1).

6. Optical interferometer according to claim 4, characterized, that the optical component (OB) from the series circuit a first Faraday rotator (F1) for rotating the Polarisa tion of the first output signal (AS1 ') of the multi-port coupler (ZK) by a fixed positive or negative angle, one linearly birefringent wave plate at a fixed angle for adjusting the compensation angle (ψ) and a second one Faraday rotator (F2) for rotating the polarization of the two th output signal (AS2 ') of the multi-port coupler (ZK) by one corresponding fixed negative or positive angles stands.

7. Optical interferometer according to claim 6, characterized, that the fixed positive or negative angle is an amount of 45 °.

8. Use of the optical interferometer according to one of claims 1 to 3 or one of claims 4 to 7 in a nonlinear optical fiber loop mirror (NOLM), in which an optical sample signal (PRS1) for an optical wavelength (λ _C ) as an input signal at the entrance gate ( 1 ) of the multiple coupler (MK or ZK) and an optical pump signal for a different optical wavelength is fed to the same input port ( 1 ).

9. Use of the optical interferometer according to one of claims 1 to 3 or one of claims 4 to 7 in a non-linear optical fiber loop mirror (NOLM), in which an optical sample signal (PRS1) as an input signal (ES1) at the input port of the multiple coupler (MK) and an optical pump signal (PUS1 '') is connected to an input port ( 1 '') of an additional coupler (K) inserted into the optical connecting ring (VR) and to an output port ( 1 ') of the multiple coupler (MK or ZK).

10. Use of the optical interferometer according to one of the Claims 1 to 3 or one of claims 4 to 7 in one optical rotation sensor.