DE60120597T2

DE60120597T2 - Polarisationsunabhängiger, konfigurierbarer optischer Multiplexer

Info

Publication number: DE60120597T2
Application number: DE60120597T
Authority: DE
Inventors: Jr. William R. Palo Alto Trutna; Charles D. Palo Alto Hoke
Original assignee: Avago Technologies General IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: EP1202091A3; EP1202091A2; US6658212B1; EP1202091B1; DE60120597D1; JP2002268016A

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Multiplexer für optische Signale. Insbesondere betrifft die Erfindung einen konfigurierbaren optischen Multiplexer mit mehreren Kanälen, deren Betriebszustände unabhängig voneinander gesteuert werden können, um optische Signale zu addieren, auszukoppeln und durchzulassen.
Hintergrund der Erfindung
Dichtes Wellenlängenmultiplexing (DWDM = Dense Wave-Division Multiplexing) ist eine Technik, bei der mehrere optische Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen durch eine einzige optische Faser hindurch übertragen werden. DWDM ermöglicht, daß das Datenvolumen, das durch eine einzelne optische Faser hindurch übertragen werden kann, mit näherungsweise n multipliziert werden kann, wobei n die Anzahl von unterschiedlichen Wellenlängen ist. Typischerweise sind Netzwerke, die DWDM einsetzen, mit einer Ring-Topologie angeordnet, bei der mehrere optische Additions-Auskopplungs-Multiplexer (OADMs = Optical Add-Drop Multiplexers) durch Lichtleitfasern zu einer Schleife verbunden sind. Die OADMs werden verwendet, um bestimmte optische Signale zu dem Netzwerk zu addieren und bestimmte optische Signale aus dem Netzwerk auszukoppeln. Der OADM kann aus dem Netzwerk ein optisches Signal auskoppeln, das für ein anderes Netzwerkelement bestimmt ist, und derartige optische Signale solch einem anderen Netzwerkelement zuführen oder kann ein optisches Signal, das von einem anderen Netzwerkelement empfangen wird, zu einem Kanal des Netzwerks addieren. Das andere Netzwerkelement kann ein Endbenutzer, eine direkte oder indirekte Verbindung zu oder von einem Endbenutzer, ein anderes Netzwerk oder eine direkte oder indirekte Verbindung zu oder von einem anderen Netzwerk sein.
Herkömmliche Additions-Auskopplungs-Multiplexer, die bei DWDM-Netzwerken verwendet werden, weisen feste Additions-Auskopplungs-Kanäle auf. Derartige feste OADMs können lediglich ein optisches Signal einer gegebenen Frequenz addieren oder auskoppeln und sind deshalb unflexibel im Betrieb. Eine derartige Inflexibilität beschränkt den Verkehrsfluß durch das Netzwerk sowie zwischen dem Netzwerk und anderen Netzwerkelementen.
In jüngerer Zeit wurden in einer Bemühung, die durch feste OADMs auferlegten Beschränkungen zu vermeiden, konfigurierbare optische Additions-Auskopplungs-Multiplexer (COADMs) vorgeschlagen. Konfigurierbare optische Additions-Auskopplungs-Multiplexer werden auf dem Gebiet manchmal als rekonfigurierbare optische Additions-Auskopplungs-Multiplexer (ROADMs) bezeichnet. Ein COADM ist in dem Sinne konfigurierbar, daß der Betriebsmodus, d. h. Auskopplung, Durchlaß, Addition und Addition-Auskopplung, jedes seiner Kanäle durch ein Steuersignal und durch Liefern des geeigneten Eingangssignals einzeln eingestellt werden kann. COADMs auf der Basis von optischen Multiplexern und optischen 2 × 2-Schaltern werden beispielsweise von JDS Uniphase Corp. verkauft und sind unter < http://www.jdsuniphase.com/HTML/catalog/products/menu_srch.cfm?-fn=coadm.html > beschrieben. Aufgrund von Einfügungsverlusten und hohen Herstellungskosten lassen sich derartige COADMs jedoch nicht gut für große Anschlußzahlen skalieren.
COADMs auf der Basis eines Beugungsgitters und eines Schlitzes wurden von F. N. Timofeev, P. Bayvel, E. G. Churin und J. E. Midwinter in 42 ELECTRONICS LETTERS, 1307–1308 (04. Juli 1996) vorgeschlagen. Diese COADMs sind jedoch mit einer Reihe von Problemen verbunden. Sie weisen einen hohen Einfügungsverlust auf und, obwohl mehrere optische Signale aus dem Netzwerk entfernt werden können, kann tatsächlich nur eines dieser optischen Signale in eine Ausgangsfaser übertragen werden. Schließlich wird das optische Signal bei diesem Typ eines COADM mechanisch ausgewählt.
Das US-Patent Nr. 5,414,540 von Patel et al. (Patel) offenbart einen COADM, der optische Signale in einem Eingangskanal oder einem Additionskanal einzeln zu einem ausgewählten Auskopplungskanal oder Ausgabekanal schalten kann. In einigen von Patels Ausführungen müssen die optischen Signale spezifische Polarisationsrichtungen aufweisen. Ein Beugungsgitter trennt die optischen Signale in dem Eingangskanal oder dem Additionskanal räumlich gemäß ihren Frequenzen. Die getrennten optischen Signale durchlaufen unterschiedliche Segmente eines Flüssigkristallmodulators. Die Flüssigkristallmodulatorsegmente werden einzeln gesteuert, um die Polarisation des optischen Signals, das diese durchläuft, um null oder 90° zu drehen. Die optischen Signale durchlaufen dann durch ein polarisationsdispersives Elemente wie Calcit, das die optischen Signale gemäß ihrer Polarisation räumlich trennt. Ein zweites Beugungsgitter kombiniert die optischen Signale mit dem gleichen Polarisationszustand, d. h. gedreht oder nicht gedreht, zu zwei unterschiedlichen, nicht parallelen Ausgangsstrahlen, von denen einer zu dem Ausgangskanal übertragen wird und der andere zu einem Auskopplungskanal geführt wird.
Der von Patel offenbarte COADM bietet zwar eine Reihe von Vorteilen gegenüber den oben erwähnten COADMs auf Basis eines optischen Multiplexers und auf Basis eines Schlitzes, aber weist immer noch Mängel auf. Aufgrund ihrer Struktur weisen mehrere der von Patel offenbarten Ausführungen einen unannehmbar hohen Übersprechpegel („cross-talk level") auf. Ein COADM sollte nicht zu Cross-Talk zwischen den optischen Signalen führen. Wenn ein COADM ein optisches Signal auskoppelt, das an seinem Eingangsanschluß empfangen wird, ist die besorgniserregendste Cross-Talk-Komponente jene zwischen dem Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß. Dies ist insbesondere von Bedeutung, weil das Netzwerk gewöhnlich viele in Reihe geschaltete COADMs umfaßt. Die kumulative Wirkung von Cross-Talk in den Ausgangsanschluß bei jedem COADM verschlechtert das Signal-Rausch-Verhältnis der optischen Signale, die das Netzwerk durchlaufen. Wenn ein COADM ein optisches Signal addiert, das an seinem Additionsanschluß empfangen wird, ist die besorgniserregendste Cross-Talk-Komponente jene zwischen dem Additionsanschluß und dem Auskopplungsanschluß. Diese Cross-Talk-Komponenten zwischen dem Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß sowie zwischen dem Additionsanschluß und dem Auskopplungsanschluß sind typischerweise kohärent und in einem Band mit dem erwünschten Signal. Berechnungen für den ungünstigsten Fall lassen darauf schließen, daß die Spezifikation für die Cross-Talk-Komponenten von dem Additionsanschluß zu dem Auskopplungsanschluß sowie von dem Eingangsanschluß zu dem Ausgangsanschluß weniger als –50 dB betragen sollte. Das heißt, die Leistung des optischen Cross-Talk-Signals geteilt durch die Leistung der erwünschten optischen Signale an dem Ausgangsanschluß oder an dem Auskopplungsanschluß sollte weniger als 10^–5 betragen. Eine relevante Druckschrift bezüglich des Cross-Talk-Verhaltens von optischen Additions-Auskopplungs-Multiplexern ist E. L. Goldstein und L. Eskildsen, Scaling Limitations in Transparent Optical Networks Due to Low-level Crosstalk, 7 IEEE Photonics Tech. Lett., 95–96 (Januar 1995).
Erstens fallen bei einigen der von Patel offenbarten Ausführungen die optischen Signale an den Elementen des COADM, einschließlich des LC-Modulators, in Einfallswinkeln ein, die sich erheblich voneinander unterscheiden und die zusätzlich nicht Null betragen. Die Polarisationsdrehung, die durch den LC-Modulator geliefert wird, hängt von dem Einfallswinkel ab. Die Polarisation eines optischen Signals wird lediglich bei einem gegebenen Einfallswinkel um einen gestaltungsabhängigen bzw. Design-Winkel, z. B. 90°, gedreht. Bei optischen Signalen mit anderen Einfallswinkeln wird die Polarisation um Winkel gedreht, die sich von dem gestaltungsabhängigen Winkel unterscheiden. Ein Teil eines optischen Signals, dessen Polarisation nicht um den gestaltungsabhängigen Winkel gedreht ist, erscheint an dem anderen Ausgang als Cross-Talk.
Zweitens arbeiten einige der von Patel offenbarten Ausführungen mit polarisierten optischen Signalen, die eine vorbestimmte Polarisationsrichtung aufweisen. Signalverluste treten auf, wenn die optischen Signale zu der vorbestimmten Richtung unterschiedliche Polarisationsrichtungen aufweisen, wie es bei optischen Signalen in einem Netzwerk häufig der Fall ist. Derartige Signalverluste sind in einem Netzwerk unerwünscht.
Drittens verwenden die von Patel offenbarten, polarisationsunabhängigen Ausführungen vier oder sechs Halbwellenplatten. Halbwellenplatten bringen nicht nur eine chromatische Dispersion ein, die einen Cross-Talk bewirkt, sondern müssen auch eine sehr genau angepaßte optische Dicke aufweisen, damit sie keinen zusätzlichen Cross-Talk einbringen. Die Anmelder haben berechnet, daß praktische Herstellungstoleranzen bei lediglich einer der Halbwellenplatten in einem Cross-Talk-Pegel von bis zu –33 dB resultieren können, was für viele Anwendungen unannehmbar hoch ist, wie es oben angemerkt ist. Zudem erhöht die Wirkung einer Dispersion diesen Cross-Talk-Pegel erheblich.
Viertens offenbart Patel eine Ausführung, die ein Wollaston-Prisma verwendet, um dafür zu sorgen, daß die Einfallswinkel an dem LC-Modulator alle gleich sind, aber diese Ausführung benötigt zusätzlich sechs Halbwellenplatten, deren Problematik oben erörtert ist.
Schließlich sind in den von Patel offenbarten Ausführungen polarisationsdispersive Elemente benachbart zu dem LC-Modulator angeordnet, wo die optischen Signale in ihre Frequenzkomponenten geteilt wurden. Dies erfordert, daß die polarisationsdispersiven Elemente relativ groß sind, und erhöht die Größe und die Herstellungskosten des COADM.
Die WO-A-9835251 offenbart einen frequenzselektiven optischen Multiplexer, der erste Eingangsignale entlang einer Polarisation und dann entlang einer Wellenlänge trennt. Diese Druckschrift benötigt vier Wege, einen für jede Polarisation des Signals von jedem Anschluß.
Folglich wird ein konfigurierbarer optischer Additions-Auskopplungs-Multiplexer benötigt, bei dem die optischen Signale, die addiert oder ausgekoppelt werden sollen, elektrisch ausgewählt werden und der die oben erwähnte Cross-Talk-Spezifikation von –50 dB ohne weiteres einhält.
Ferner wird ein konfigurierbarer optischer Additions-Auskopplungs-Multiplexer benötigt, der mit unpolarisierten optischen Signalen oder optischen Signalen mit beliebigen Polarisationsrichtungen arbeiten kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung liefert einen konfigurierbaren optischen Multiplexer gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Auskoppeln eines Auskopplungssignals aus einem ersten optischen Multifrequenzsignal gemäß Anspruch 15 und ein Verfahren zum Addieren eines optischen Additionssignals zu einem ersten optischen Multifrequenzsignal gemäß Anspruch 18.
Die Erfindung liefert einen frequenzselektiven optischen Multiplexer, der optische Eingangs-/Ausgangseinrichtungen, eine LC-Polarisationssteuerung und einen spektralen Demultiplexer/Multiplexer umfaßt. Die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen umfassen zwei Anschlüsse bzw. Ports, einen ersten optischen Weg und einen zweiten optischen Weg, die mit einer ersten Entfernung in einer ersten Richtung voneinander räumlich getrennt sind, und polarisationsdispersive optische Einrichtungen.
Die polarisationsdispersiven optischen Einrichtungen sind zwischen den Anschlüssen und den optischen Wegen angeordnet und sind so strukturiert, daß sie ein Polarisationskomponentenpaar aus einem optischen Signal erzeugen. Das Polarisationskomponentenpaar ist aus einer ersten Polarisationskomponente und einer zweiten Polarisationskomponente gebildet, die orthogonale Polarisationsrichtungen aufweisen. Die polarisationsdispersiven optischen Einrichtungen sind zusätzlich so strukturiert, daß sie die erste und die zweite Polarisationskomponente über den ersten bzw. den zweiten optischen Weg ausgeben. Die erste und die zweite Polarisationskomponente weisen eine erste bzw. eine zweite Polarisationsrichtung auf, wenn das optische Signal an einem der Anschlüsse empfangen wird, und weisen die zweite bzw. die erste Polarisationsrichtung auf, wenn das optische Signal an dem anderen der Anschlüsse empfangen wird.
Der spektrale Demultiplexer/Multiplexer erzeugt aus einem ersten Paar orthogonaler Polarisationskomponenten, die von den optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen empfangen werden, erste Paare spektraler Komponenten, die in einer Richtung orthogonal zu der ersten Richtung räumlich getrennt sind, gibt die ersten Paare spektraler Komponenten zu der LC-Polarisationssteuerung aus, empfängt jeweilige zweite Paare spektraler Komponenten von der LC-Polarisationssteuerung und überlappt die zweiten Paare spektraler Komponenten räumlich, um ein zweites Polarisationskomponentenpaar für eine Rückleitung zu den optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen zu erzeugen. Entweder das erste Polarisationskomponentenpaar oder das zweite Polarisationskomponentenpaar verläuft über die optischen Wege zwischen dem spektralen Demultiplexer/Multiplexer und den optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen.
Die LC-Polarisationssteuerung ist so angeordnet, daß sie die ersten Paare spektraler Komponenten in einem Einfallswinkel von Null empfängt, und dreht die Polarisation eines jeden des ersten Paars spektraler Komponenten einzeln und selektiv um einen Winkel von entweder 0° oder 90°, um eines der zweiten Paare spektraler Komponenten zu erzeugen.
Die Erfindung gibt zusätzlich ein Verfahren zum Auskoppeln eines optischen Auskopplungssignals aus einem optischen Multifrequenzsignal an: Bei dem Verfahren wird das optische Multifrequenzsignal empfangen und räumlich in eine erste Polarisationskomponente und eine zweite Polarisationskomponente mit orthogonalen Polarisationsrichtungen getrennt. Die erste Polarisationskomponente und die zweite Polarisationskomponente werden räumlich in erste spektrale Komponenten bzw. zweite spektrale Komponenten getrennt. Die ersten spektralen Komponenten und die zweiten spektralen Komponenten umfassen eine erste spektrale Auskopplungskomponente bzw. eine zweite spektrale Auskopplungskomponente, die von dem optischen Auskopplungssignal stammen.
Die Polarisationen der ersten spektralen Auskopplungskomponente und der anderen der ersten spektralen Komponenten werden so eingestellt, daß diese orthogonal zueinander sind, und die Polarisationen der zweiten spektralen Auskopplungskomponente und der anderen der zweiten spektralen Komponenten werden so eingestellt, daß diese orthogonal zueinander sind.
Die ersten spektralen Komponenten werden räumlich überlappt, um eine dritte Polarisationskomponente zu erzeugen, welche die erste spektrale Auskopplungskomponente umfaßt, die orthogonal zu den anderen der ersten spektralen Komponenten polarisiert ist. Die zweiten spektralen Komponenten werden räumlich überlappt, um eine vierte Polarisationskomponente zu erzeugen, die räumlich von der dritten Polarisationskomponente getrennt ist. Die vierte Polarisationskomponente umfaßt die zweite spektrale Auskopplungskomponente, die orthogonal zu den anderen der zweiten spektralen Komponenten polarisiert ist.
Schließlich werden die dritte Polarisationskomponente und die vierte Polarisationskomponente polarisationsabhängig räumlich überlappt, um das optische Auskopplungssignal aus der ersten spektralen Auskopplungskomponente und der zweiten spektralen Auskopplungskomponente zu erzeugen.
Die Erfindung gibt schließlich ein Verfahren zum Addieren eines optischen Additionssignals zu einem ersten optischen Multifrequenzsignal an, um ein zweites optisches Multifrequenzsignal zu erzeugen, welches das optische Additionssignal umfaßt. Bei dem Verfahren werden das optische Additionssignal und das optische Multifrequenzsignal empfangen. Das erste optische Multifrequenzsignal wird räumlich in eine erste Polarisationskomponente und eine zweite Polarisationskomponente getrennt, die orthogonale Polarisationen aufweisen. Das optische Additionssignal wird räumlich in eine dritte Polarisationskomponente, die orthogonal zu der ersten Polarisationskomponente polarisiert ist, und eine vierte Polarisationskomponente getrennt, die orthogonal zu der zweiten Polarisationskomponente ist. Die erste und die dritte Polarisationskomponente werden als eine fünfte Polarisationskomponente ausgegeben und die zweite und die vierte Polarisationskomponente werden als eine sechste Polarisationskomponente ausgegeben.
Die fünfte Polarisationskomponente und die sechste Polarisationskomponente werden räumlich in erste spektrale Komponenten bzw. zweite spektrale Komponenten getrennt. Die ersten spektralen Komponenten und die zweiten spektralen Komponenten umfassen eine erste spektrale Additionskomponente bzw. eine zweite spektrale Additionskomponente, die von dem optischen Additionssignal stammen.
Die Polarisationen der ersten spektralen Additionskomponente und der anderen der ersten spektralen Komponenten werden so eingestellt, daß diese parallel zueinander sind, und die Polarisationen der zweiten spektralen Additionskomponente und der anderen der zweiten spektralen Komponenten werden so eingestellt, daß diese parallel zueinander sind.
Die ersten spektralen Komponenten, einschließlich der spektralen Additionskomponente, werden räumlich überlappt, um eine siebte Polarisationskomponente zu erzeugen, und die zweiten spektralen Komponenten, einschließlich der zweiten spektralen Additionskomponente, werden räumlich überlappt, um eine achte Polarisationskomponente zu erzeugen, die räumlich von der siebten Polarisationskomponente getrennt ist.
Schließlich werden diejenigen der ersten spektralen Komponenten, welche die gleiche Polarisation wie die erste spektrale Additionskomponente in der siebten Polarisationskomponente aufweisen, und diejenigen der zweiten spektralen Komponenten, welche die gleiche Polarisation wie die zweite spektrale Additionskomponente in der achten Polarisationskomponente aufweisen, polarisationsabhängig räumlich überlappt, um das zweite optische Multifrequenzsignal zu erzeugen.
Der COADM gemäß der Erfindung und das Optiksignalauskopplungs- und das Optiksignalsadditionsverfahren gemäß der Erfindung ermöglichen, daß optische Signale unter Verwendung eines einfachen elektrischen Steuersignals selektiv aus einem optischen Multifrequenzsignal ausgekoppelt und zu diesem addiert werden können. Der COADM und die Verfahren führen eine polarisationsabhängige räumliche Trennung durch, bevor eine frequenzabhängige räumliche Trennung durchgeführt wird. Dies ermöglicht, daß die Cross-Talk-Pegel die oben beschriebene Cross-Talk-Spezifikation einhalten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen besser verständlich. Die Komponenten in den Zeichnungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und der Schwerpunkt liegt anstelle dessen auf einer deutlichen Darstellung der Erfindung.
1A ist eine schematische Draufsicht einer ersten Ausführung eines COADM gemäß der Erfindung.
1B ist eine schematische Seitenansicht des in 1A gezeigten COADM und zeigt zusätzlich die optischen Eingangseinrichtungen, die ein Paar Polarisationskomponenten, die in der y-Richtung und der z-Richtung polarisiert sind, von einem optischen Signal ableiten, das an dem Eingangsanschluß empfangen wird, und diese Polarisationskomponenten zu den optischen Ausgangwegen A bzw. B ausgeben, und die optischen Ausgangseinrichtungen, die ein Paar Polarisationskomponenten, die in der y-Richtung und der z-Richtung polarisiert sind, von den optischen Eingangswegen A' bzw. B' empfangen, und ein optisches Signal, das von diesen Polarisationskomponenten abgeleitet ist, dem Auskopplungsanschluß zuführen.
1C ist eine schematische Seitenansicht, welche die optischen Eingangseinrichtungen zeigt, die ein Paar Polarisationskomponenten, die in der z-Richtung und der y-Richtung polarisiert sind, von einem optischen Signal ableiten, das von dem Additionsanschluß empfangen wird, und diese Polarisationskomponenten zu den optischen Ausgangwegen A bzw. B ausgeben.
1D ist eine schematische Seitenansicht, welche die optischen Ausgangseinrichtungen zeigt, die ein Paar Polarisationskomponenten, die in der z-Richtung und der y-Richtung polarisiert sind, von den optischen Eingangswegen B' bzw. A' empfangen, und ein optisches Signal, das von diesen Polarisationskomponenten abgeleitet ist, dem Ausgangsanschluß zuführen.
1E ist eine schematische Seitenansicht einer praktischen Ausführung des in 1A gezeigten COADM.
2A ist eine schematische Vorderansicht der transmissiven Flüssigkristall-Polarisationssteuerung des in 1A gezeigten COADM.
2B ist eine schematische Seitenansicht der in 2A gezeigten transmissiven Flüssigkristall-Polarisationssteuerung.
3A ist eine schematische Seitenansicht des in 1A gezeigten COADM und stellt den Betrieb des COADM mit dem Kanal I in seinem Auskopplungsmodus dar.
3B ist eine schematische Seitenansicht des in 1A gezeigten COADM und stellt den Betrieb des COADM mit dem Kanal I in seinem Durchlaßmodus dar.
3C ist eine schematische Seitenansicht des in 1A gezeigten COADM und stellt den Betrieb des COADM mit dem Kanal I in seinem Additionsmodus dar.
3D ist eine schematische Seitenansicht des in 1A gezeigten COADM und stellt den Betrieb des COADM mit dem Kanal I in seinem Additions-Auskopplungs-Modus dar.
4A ist eine schematische Draufsicht einer zweiten Ausführung eines COADM gemäß der Erfindung.
4B ist eine schematische Draufsicht des in 4A gezeigten COADM und zeigt zusätzlich die optischen Eingangseinrichtungen, die ein Paar Polarisationskomponenten, die in der y-Richtung und der z-Richtung polarisiert sind, von einem optischen Signal ableiten, das an dem Eingangsanschluß empfangen wird, und diese Polarisationskomponenten zu den optischen Ausgangwegen A bzw. B ausgeben, und die optischen Ausgangseinrichtungen, die ein Paar Polarisationskomponenten, die in der y-Richtung und der z-Richtung polarisiert sind, von den optischen Eingangswegen A' bzw. B' empfangen, und ein optisches Signal, das von diesen Polarisationskomponenten abgeleitet ist, dem Auskopplungsanschluß zuführen.
4C ist eine schematische Seitenansicht, welche die optischen Eingangseinrichtungen des in 4A und 4B gezeigten COADM zeigt, die ein Paar Polarisationskomponenten, die in der z-Richtung und der y-Richtung polarisiert sind, von einem optischen Signal ableiten, das von dem Additionsanschluß empfangen wird, und diese Polarisationskomponenten zu den optischen Ausgangwegen A bzw. B ausgeben.
4D ist eine schematische Seitenansicht, welche die optischen Ausgangseinrichtungen des in 4A und 4B gezeigten COADM zeigt, die ein Paar Polarisationskomponenten, die in der z-Richtung und der y-Richtung polarisiert sind, von den optischen Eingangswegen A' bzw. B' empfangen, und ein optisches Signal, das von diesen Polarisationskomponenten abgeleitet ist, dem Ausgangsanschluß zuführen.
5A ist eine schematische Seitenansicht des in 4A gezeigten COADM und stellt den Betrieb des COADM mit dem Kanal I in seinem Auskopplungsmodus dar.
5B ist eine schematische Seitenansicht des in 4A gezeigten COADM und stellt den Betrieb des COADM mit dem Kanal I in seinem Durchlaßmodus dar.
5C ist eine schematische Seitenansicht des in 5A gezeigten COADM und stellt den Betrieb des COADM mit dem Kanal I in seinem Additionsmodus dar.
5D ist eine schematische Seitenansicht des in 5A gezeigten COADM und stellt den Betrieb des COADM mit dem Kanal I in seinem Additions-Auskopplungs-Modus dar.
6A ist eine schematische Draufsicht einer dritten Ausführung eines COADM gemäß der Erfindung.
6B ist eine schematische Seitenansicht des in 6A gezeigten COADM.
6C ist eine schematische Seitenansicht, welche die optischen Eingangseinrichtungen des in 6A und 6B gezeigten COADM zeigt, die ein Paar Polarisationskomponenten, die in der y-Richtung und der z-Richtung polarisiert sind, von einem optischen Signal ableiten, das von dem Additionsanschluß empfangen wird, und diese Polarisationskomponenten zu den optischen Ausgangwegen A bzw. B ausgeben.
6D ist eine schematische Seitenansicht, welche die optischen Eingangseinrichtungen des in 6A und 6B gezeigten COADM zeigt, die ein Paar Polarisationskomponenten, die in der z-Richtung und der y-Richtung polarisiert sind, von einem optischen Signal ableiten, das von dem Additionsanschluß empfangen wird, und diese Polarisationskomponenten zu den optischen Ausgangwegen A bzw. B ausgeben.
6E ist eine schematische Seitenansicht, welche die optischen Ausgangseinrichtungen des in 6A und 6B gezeigten COADM zeigt, die ein Paar Polarisationskomponenten, die in der y-Richtung und der z-Richtung polarisiert sind, von den optischen Eingangswegen A' bzw. B' empfangen, und ein optisches Signal, das von diesen Polarisationskomponenten abgeleitet ist, dem Ausgangsanschluß zuführen.
6F ist eine schematische Seitenansicht, welche die optischen Ausgangseinrichtungen des in 6A und 6B gezeigten COADM zeigt, die ein Paar Polarisationskomponenten, die in der z-Richtung und der y-Richtung polarisiert sind, von den optischen Eingangswegen A' bzw. B' empfangen, und ein optisches Signal, das von diesen Polarisationskomponenten abgeleitet ist, dem Ausgangsanschluß zuführen.
7A ist eine schematische Seitenansicht des in 6A gezeigten COADM und stellt den Betrieb des COADM mit dem Kanal I in seinem Auskopplungsmodus dar.
7B ist eine schematische Seitenansicht des in 6A gezeigten COADM und stellt den Betrieb des COADM mit dem Kanal I in seinem Durchlaßmodus dar.
7C ist eine schematische Seitenansicht des in 6A gezeigten COADM und stellt den Betrieb des COADM mit dem Kanal I in seinem Additionsmodus dar.
7D ist eine schematische Seitenansicht des in 6A gezeigten COADM und stellt den Betrieb des COADM mit dem Kanal I in seinem Additions-Auskopplungs-Modus dar.
8A ist eine schematische Draufsicht einer vierten Ausführung eines COADM gemäß der Erfindung.
8B ist eine schematische Seitenansicht des in 8A gezeigten COADM.
9A ist eine schematische Seitenansicht des in 8A gezeigten COADM und stellt den Betrieb eines Teils des COADM mit einem optischen Signal an seinem Eingangsanschluß dar.
9B ist eine schematische Seitenansicht des in 8A gezeigten COADM und stellt den Betrieb eines Teils des COADM mit einem optischen Signal an seinem Additionsanschluß dar.
9C ist eine schematische Seitenansicht des in 8A gezeigten COADM und stellt den Betrieb eines Teils des COADM dar, um seinem Auskopplungsanschluß ein optisches Signal zuzuführen.
9D ist eine schematische Seitenansicht des in 8A gezeigten COADM und stellt den Betrieb eines Teils des COADM dar, um seinem Ausgangsanschluß ein optisches Signal zuzuführen.
10 ist ein Flußdiagramm, welches das Verfahren gemäß der Erfindung zum Auswählen eines Auskopplungssignals aus einem optischen Multifrequenzsignal wie einem optischen DWDM-Signal darstellt.
11 ist ein Flußdiagramm, welches das Verfahren gemäß der Erfindung zum Addieren eines optischen Additionssignals zu einem ersten optischen Multifrequenzsignal wie einem optischen DWDM-Signal darstellt, um ein zweites optisches Multifrequenzsignal zu erzeugen, welches das optische Additionssignal umfaßt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Unter jetziger detaillierter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen ähnliche Bezugszeichen entsprechende Teile überall in den Ansichten angeben, zeigen 1A und 1B die Struktur einer ersten Ausführung 10 eines konfigurierbaren optischen Additions-Auskopplungs-Multiplexers (COADM) gemäß der Erfindung. Konfigurierbare optische Additions-Auskopplungs-Multiplexer werden manchmal auf dem Gebiet als rekonfigurierbare optische Additions-Auskopplungs-Multiplexer (ROADMs) bezeichnet. In dieser Offenbarung ist klar, daß der Ausdruck konfigurierbarer optischer Additions-Auskopplungs-Multiplexer (COADM) zusätzlich einen konfigurierbaren optischen Nur-Additions-Multiplexer und einen konfigurierbaren optischen Nur-Auskopplungs-Multiplexer einschließt.
Die Ausführungen des COADM gemäß der Erfindung, die in dieser Offenbarung beschrieben werden sollen, arbeiten mit DWDM-Signalen. Jedes DWDM-Signal ist aus zumindest einem optischen Signal gebildet, das eine vorbestimmte Frequenz aufweist. Wenn das DWDM-Signal aus mehr als einem optischen Signal gebildet ist, weist jedes optische Signal eine unterschiedliche optische Frequenz auf. Die Frequenzen der optischen Signale sind normalerweise standardisiert, um austauschbar zu sein. Der COADM gemäß der Erfindung ist konfiguriert, um eine vorbestimmte Anzahl von optischen Signalen zu steuern, die jeweils eine unterschiedliche optische Frequenz aufweisen, und man kann sagen, daß dieser jene Anzahl von Kanälen steuert. Der COADM gemäß der Erfindung kann ohne weiteres so angepaßt werden, daß er mit anderen optischen Multifrequenzsignalen arbeitet.
Mit Bezug auf 1A umfaßt der COADM 10 die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 11, den spektralen Demultiplexer/Multiplexer 19 (nachstehend abgekürzt als spektraler Demux/Mux) und die Flüssigkristall-Polarisationssteuerung 16 (Flüssigkristall nachstehend abgekürzt als LC = Liquid Crystal).
Die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen umfassen polarisationsdispersive optische Einrichtungen, die zwischen zwei Anschlüssen, einem ersten optischen Weg und einem zweiten optischen Weg angeordnet sind. Der erste und der zweite optische Weg sind voneinander räumlich mit einer vorbestimmten Entfernung in der z-Richtung getrennt. Die polarisationsdispersiven optischen Einrichtungen sind so strukturiert, daß sie aus einem optischen Signal ein Polarisationskomponentenpaar erzeugen, das aus einer ersten Polarisationskomponente und einer zweiten Polarisationskomponente gebildet ist, die orthogonale Polarisationsrichtungen aufweisen, und die erste und die zweite Polarisationskomponente über den ersten optischen Weg bzw. den zweiten optischen Weg ausgeben. Die erste und die zweite Polarisationskomponente weisen eine erste Polarisationsrichtung bzw. eine zweite Polarisationsrichtung auf, wenn das optische Signal an einem der Anschlüsse empfangen wird, und weisen die zweite Polarisationsrichtung bzw. die erste Polarisationsrichtung auf, wenn das optische Signal an dem anderen Anschluß empfangen wird.
Bei der in 1A und 1B gezeigten Ausführung 10 des COADM umfassen die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 11 zwei Gruppen von polarisationsdispersiven optischen Einrichtungen, nämlich die polarisationsdispersiven optischen Eingangseinrichtungen 12 und die polarisationsdispersiven optischen Ausgangseinrichtungen 13. Die polarisationsdispersiven optischen Eingangseinrichtungen 12 sind zwischen den Anschlüssen 36 und 38 sowie dem ersten optischen Weg A und dem zweiten optischen Weg B angeordnet. Die optischen Wege A und B sind voneinander mit einer vorbestimmten Entfernung in der z-Richtung räumlich getrennt. Die optischen Eingangseinrichtungen sind so eingerichtet, daß sie aus einem optischen Signal ein Polarisationskomponentenpaar erzeugen, das sich aus der ersten Polarisationskomponente 40 und der zweiten Polarisationskomponente 41 zusammensetzt, die orthogonale Polarisationsrichtungen aufweisen, und die Polarisationskomponenten 40 und 41 zu dem ersten optischen Weg A bzw. dem zweiten optischen Weg B ausgeben. Die Polarisationskomponenten 40 und 41 sind in der y- bzw. der z-Richtung polarisiert, wenn das optische Signal von einem der Anschlüsse, d. h. dem Anschluß 36, empfangen wird, und sind in der z- bzw. der y-Richtung polarisiert, wenn das optische Signal von dem anderen Anschluß, d. h. dem Anschluß 38, empfangen wird. Diese Charakteristika der optischen Eingangseinrichtungen sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Tabelle 1
Die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 11 umfassen zusätzlich die polarisationsdispersiven optischen Ausgangseinrichtungen 13, die zwischen den Anschlüssen 37 und 39 und dem ersten optischen Weg A' und dem zweiten optischen Weg B' angeordnet sind. Die optischen Wege A' und B' sind mit der vorbestimmten Entfernung in der z-Richtung räumlich voneinander getrennt. Die optischen Ausgangseinrichtungen empfangen von den optischen Wegen A' und B' die Polarisationskomponenten 42 und 43, die orthogonale Polarisationsrichtungen aufweisen, überlappen die Polarisationskomponenten räumlich, um ein optisches Signal zu bilden, und lenken das optische Signal zu dem Anschluß 37 oder dem Anschluß 39. Das optische Signal wird zu dem Anschluß 37 gelenkt, wenn die Polarisationskomponenten 42 und 43 in der y- bzw. der z-Richtung polarisiert sind, und wird zu dem An schluß 39 gelenkt, wenn die Polarisationskomponenten 42 und 43 in der z- bzw. der y-Richtung polarisiert sind. Die Charakteristika der optischen Ausgangseinrichtungen sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.
Tabelle 2
Der Durchschnittsfachmann erkennt, daß die obigen Charakteristika unter Verwendung von optischen. Ausgangseinrichtungen erzielt werden können, die so eingerichtet sind, daß sie, wenn sie rückwärts betrieben würden, wobei der Auskopplungsanschluß (DROP) 37 oder der Ausgangsanschluß (OUT) 39 ein optisches Signal empfangen würde, aus einem derartigen optischen Signal ein Polarisationskomponentenpaar erzeugen würden, das sich aus einer ersten Polarisationskomponente und einer zweiten Polarisationskomponente zusammensetzt, die orthogonale Polarisationsrichtungen aufweisen, und die Polarisationskomponenten zu dem ersten optischen Weg A' und dem zweiten optischen Weg B' ausgeben würden. Die erste und die zweite Polarisationskomponente wären in der y- bzw. der z-Richtung polarisiert, wenn das optische Signal von einem der Anschlüsse, d. h. dem Anschluß 37, empfangen würde, und wären in der z- bzw. der y-Richtung polarisiert, wenn das optische Signal von dem anderen Anschluß, d. h. dem Anschluß 39, empfangen würde.
Der spektrale Demux/Mux 19 erzeugt aus dem ersten Polarisationskomponentenpaar, das sich aus den Polarisationskomponenten 40 und 41 zusammensetzt, die über die optischen Wege A und B von den optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 11 empfangen werden, erste Paare spektraler Komponenten, die räumlich in der y-Richtung getrennt sind, d. h. einer Richtung orthogonal zu der z-Richtung, in der die ersten Polarisationskomponenten räumlich getrennt sind. Der spektrale Demux/Mux gibt die ersten spektralen Komponenten an die LC-Polarisationssteuerung 16 aus und empfängt zusätzlich jeweilige zweite spektrale Komponenten von der LC-Polarisationssteuerung. Der spektrale Demux/Mux überlappt bzw. Überlagert die zweiten Paare spektraler Komponenten räumlich, um ein zweites Polarisationskomponentenpaar, das sich aus den Polarisationskomponenten 42 und 43 zusammensetzt, für eine Zurückleitung an die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 11 über die optischen Wege A' und B' zu erzeugen. Die Polarisationskomponenten 42 und 43 umfassen jeweils zumindest ein Paar der zweiten spektralen Komponenten.
Die LC-Polarisationssteuerung 16 ist so angeordnet, daß sie die ersten Paare spektraler Komponenten in einem Einfallswinkel von Null von dem spektralen Demux/Mux 19 empfängt, und dreht die Polarisation der ersten Paare spektraler Komponenten selektiv und einzeln um einen Winkel von 0° oder 90°, um die jeweiligen zweiten Paare spektraler Komponenten zu erzeugen.
Die Paare spektraler Komponenten weisen einen Einfallswinkel von Null an der LC-Polarisationssteuerung 16 relativ zu einer geeigneten Achse des LC-Materials auf, das die LC-Polarisationssteuerung bildet. Zum Beispiel ist die geeignete Achse des Flüssigkristallmaterials eines VAN-Mode-LC-Modulators (VAN = Vertically-Aligned Nematic = vertikal ausgerichtet nematisch) die Nullfeld-Optikachsenausrichtung des LC-Materials. In dieser Offenbarung soll der Ausdruck Einfallswinkel von Null Einfallswinkel einschließen, die sich von Null unterscheiden, aber bei denen die Dispersion der LC-Polarisationssteuerung, die von einer Anzahl von Faktoren einschließlich des Einfallswinkels abhängt, nicht erheblich größer als bei einem Einfallswinkel gleich Null ist. Zudem soll in dieser Offenbarung der Ausdruck Winkel von 0° oder 90° einen Winkel einschließen, der sich von 0° bzw. 90° unterscheidet, aber bei dem der Cross-Talk des COADM nicht erheblich größer als dann ist, wenn der Winkel gleich 0° bzw. 90° ist. Der Cross-Talk des COADM hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, einschließlich der Winkel, um welche die LC-Polarisationssteuerung die Polarisationen der spektralen Komponenten dreht.
Bei der in 1A und 1B gezeigten Ausführung ist der Anschluß 36 als der Eingangsanschluß (IN) bezeichnet, durch den ein DWDM-Signal von dem Netzwerk empfangen wird, und der Anschluß 38 ist als der Additionsanschluß (ADD) bezeichnet, durch den ein DWDM-Signal von einem anderen Netzwerkelement empfangen wird. Der Anschluß 37 ist als der Auskopplungsanschluß 37 bezeichnet, durch den ein DWDM-Signal zu einem anderen Netzwerkelement ausgegeben wird, und der Anschluß 39 ist als der Ausgangsanschluß bezeichnet, durch den ein DWDM-Signal zu dem Netzwerk ausgegeben wird.
In seinem Auskopplungsmodus empfängt ein Kanal des COADM 10 ein optisches Signal von dem Eingangsanschluß 36 und leitet das optische Signal zu dem Auskopplungsanschluß 37 weiter. In seinem Durchlaßmodus empfängt der Kanal ein optisches Signal von dem Eingangsanschluß und leitet das optische Signal zu dem Ausgangsanschluß 39 weiter. In seinem Additionsmodus empfängt der Kanal ein optisches Signal von dem Additionsanschluß 38 und leitet das optische Signal zu dem Ausgangsanschluß weiter. In dem Additions-Auskopplungs-Modus empfängt der Kanal ein optisches Signal von dem Additionsanschluß und leitet das optische Signal zu dem Auskopplungsanschluß weiter.
Jeder Kanal des COADM 10 überträgt einzeln und selektiv in einem der vier eben beschriebenen, unterschiedlichen Betriebsmodi optische Signale, die Teil von DWDM-Signalen sind, die an dem Eingangsanschluß 36 und/oder dem Additionsanschluß 38 der optischen Eingangseinrichtungen 12 empfangen werden, um DWDM-Signale zur Ausgabe an dem Auskopplungsanschluß 37 und/oder dem Ausgangsanschluß 38 der optischen Ausgangseinrichtungen 13 zu bilden. Das optische Signal, das wie eben beschrieben an dem Eingangsanschluß 36 oder dem Additionsanschluß 38 empfangen wird, kann Teil eines DWDM-Signals sein, das an einem derartigen Anschluß empfangen wird. In diesem Fall werden die anderen optischen Signale, die das DWDM-Signal bilden, von dem anderen Kanälen des COADM gesteuert. Gleichermaßen bildet das optische Signal, das wie eben beschrieben zu dem Auskopplungsanschluß 37 oder dem Ausgangsanschluß 39 weitergeleitet wird, zusammen mit den anderen optischen Signalen ein DWDM-Signal, das von einem derartigen Anschluß ausgegeben wird. In diesem Fall werden die anderen optischen Signale, die das DWDM-Signal bilden, von den anderen Kanälen des COADM gesteuert.
In dieser Offenbarung ist ein optisches Signal, das eine beliebige oder keine definierte Polarisationsrichtung aufweist, durch eine durchgezogene Linie angegeben, eine Polarisationskomponente oder spektrale Komponente, die in der y-Richtung polarisiert ist, durch eine langgestrichelte Linie angegeben und eine Polarisationskomponente oder spektrale Komponente, die in der z-Richtung polarisiert ist, durch eine kurzgestrichelte Linie angegeben. Ein optischer Weg, entlang dem sich eine Polarisationskomponente oder spektrale Komponente, die in eine Richtung polarisiert ist, in eine Richtung bewegt und entlang dem sich eine Polarisationskomponente oder spektrale Komponente, die in der anderen Richtung polarisiert ist, reziprok bewegt, ist durch eine Strichpunktlinie angegeben.
Bei der in 1A und 1B gezeigten Ausführung setzt sich der spektrale Demux/Mux 19 aus dem spektralen Demultiplexer 14 und dem spektralen Multiplexer 15 zusammen, die Rückseite an Rückseite auf der gemeinsamen optischen Achse 18 angeordnet sind. Der spektrale Demultiplexer 14 empfängt das Paar Polarisationskomponenten 40 und 41, die von den optischen Eingangseinrichtungen 12 ausgegeben werden, über die optischen Ausgangswege A und B und trennt das Polarisationskomponentenpaar in der y-Richtung räumlich in Paare spektraler Komponenten. 1A zeigt ein Beispiel, bei dem das Polarisationskomponentenpaar in fünf Paare spektraler Komponenten getrennt wird. Eine Hälfte jedes Paars spektraler Komponenten ist bei 44 gezeigt und verdeckt die andere Hälfte des Paars. Die spektralen Komponenten in jedem Paar weisen die gleiche optische Frequenz und orthogonale Polarisationsrichtungen auf. Die Frequenz entspricht der Frequenz eines optischen Signals, welches das DWDM-Signal bildet, von dem die spektralen Komponenten abgeleitet sind. Somit erzeugt der spektrale Demultiplexer ein zweidimensionales Array der spektralen Komponenten: Paare spektraler Komponenten sind in der y-Richtung gemäß ihrer Frequenz angeordnet, wie es in 1A gezeigt ist, und die spektralen Komponenten in jedem Paar sind in der z-Richtung gemäß ihrer Polarisation angeordnet, wie es in 1B gezeigt ist. Diese Figur zeigt das Paar spektraler Komponenten 46 und 47; die von dem optischen Signal des Kanals I des COADM 10 abgeleitet sind. Der spektraler Demultiplexer gibt die spektralen Komponenten in einer Richtung parallel zu den optischen Wegen A und B, d. h. parallel zu der optischen Achse 18, zu der LC-Polarisationssteuerung 16 hin aus. Die LC-Polarisationssteuerung ist so ausgerichtet, daß die spektralen Komponenten in einem Einfallswinkel von Null an dieser einfallen, wie es oben beschrieben ist.
2A zeigt Details der LC-Polarisationssteuerung 16, die eine Steuerzelle für jeden Kanal des COADM 10 umfaßt. Die Steuerzelle des Kanals I ist mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet. Das Paar spektraler Komponenten, die jedem optischen Signal entsprechen, welches das DWDM-Signal bildet, durchläuft eine andere der Steuerzellen der LC-Polarisationssteuerung 16. Jede Steuerzelle dreht die Polarisationsrichtungen der spektralen Komponenten, die sie durchlaufen, um einen Winkel von 0° oder 90° abhängig von dem Zustand eines an sie angelegten, elektrischen Steuersignals. Das Steuersignal bestimmt den Betriebsmodus des entsprechenden Kanals des COADM, wie es unten mit Bezug auf 3A–3D beschrieben wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1A und 1B empfängt der spektrale Multiplexer 15 die Paare spektraler Komponenten von der LC-Polarisationssteuerung 16. Eine Hälfe jedes Paars spektraler Komponenten ist bei 45 gezeigt und verdeckt die andere Hälfe des Paars. Die spektralen Komponenten bewegen sich parallel zu der optischen Achse 18, wenn sie in den spektralen Multiplexer eintreten. Die Paare spektraler Komponenten sind in der y-Richtung gemäß ihrer Frequenzen räumlich getrennt, wie es in 1A gezeigt ist, und die spektralen Komponenten, die jedes Paar bilden, sind in der z-Richtung gemäß ihren Polarisationsrichtungen räumlich getrennt, wie es in 1B gezeigt ist.
Der spektrale Multiplexer 15 weist Charakteristika auf, die zu diesen des spektralen Demultiplexers 14 komplementär sind, und kehrt die räumliche Trennung der Paars spektraler Komponenten in der y-Richtung um, um das Paar Polarisationskomponenten 42 und 43 zu erzeugen. Der spektrale Multiplexer gibt das Paar Polarisationskomponenten 42 und 43 parallel zu der optischen Achse 18 räumlich in der z-Richtung getrennt und mit den optischen Eingangswegen A' bzw. B' der optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 11 ausgerichtet aus.
In den optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 11 empfangen die optischen Ausgangseinrichtungen 13 die Polarisationskomponenten 42 und 43 von dem spektralen Multiplexer 14 über die optischen Eingangswege A' und B' und kehren die räumliche Trennung der Polarisationskomponenten in der z-Richtung um. Die optischen Wege A' und B' verlaufen parallel zu der optischen Achse 18 und sind in der z-Richtung mit einer Entfernung gleich der Trennung der optischen Wege A und B räumlich voneinander getrennt. Die optischen Ausgangseinrichtungen lenken ein DWDM-Signal zu dem Auskopplungsanschluß 37 und/oder dem Ausgangsanschluß 39 abhängig von den Polarisationen der spektralen Komponenten, die jede der Polarisationskomponenten bilden. Jedes DWDM-Signal erhält man durch Überlappen der Polarisationskomponenten.
Jedes optische Signal, welches das DWDM-Signal bildet, das von dem Einganganschluß 36 empfangen wird, wird zu einem optischen Signal in dem DWDM-Auskopplungssignal, das an den Auskopplungsanschluß 37 ausgegeben wird, oder in dem DWDM-Ausgangssignal, das an den Ausgangsanschluß 39 ausgegeben wird, abhängig davon, ob die LC-Polarisationssteuerung 16 die Polarisationsrichtungen der spektralen Komponenten, die von dem optischen Signal abgeleitet sind, gedreht hat oder nicht. Gleichermaßen wird jedes optische Signal, welches das DWDM-Additionssignal bildet, das von dem Additionsanschluß 38 empfangen wird, zu einem optischen Signal in dem DWDM-Ausgangssignal, das zu dem Ausgangsanschluß 39 oder zu dem Auskopplungsanschluß 37 gelenkt wird, abhängig davon, ob die LC-Polarisationssteuerung die Polarisationsrichtungen der spektralen Komponenten, die von dem optischen Signal abgeleitet sind, gedreht hat oder nicht. Dies wird unten detailliert beschrieben.
Nun werden Elemente des COADM 10 detaillierter beschrieben. Bei dem gezeigten Beispiel setzten sich der spektrale Demultiplexer 14 und der spektrale Multiplexer 15 aus den frequenzdispersiven Einrichtungen 20 bzw. 21 und den konvergierenden Elementen 22 bzw. 23 in Spiegelbildanordnung zusammen. Bei dem gezeigten Beispiel sind die konvergierenden Elemente 22 und 23 konvexe Linsen und die frequenzdispersiven Einrichtungen 20 und 21 Beugungsgitter.
Die optischen Eingangseinrichtungen 12 umfassen die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung 28, die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung 30, den Abgriffspiegel 32 und den Drehspiegel 34, die wie in 1B gezeigt zwischen dem Eingangsanschluß 36, dem Additionsanschluß 38 und den optischen Ausgangswegen A und B angeordnet sind. Die Spiegel 32 und 34 ermöglichen, daß der Eingangsanschluß und der Additionsanschluß mit den optischen Wegen A bzw. B ausgerichtet werden können. Bei dem gezeigten Beispiel sind der Abgriffspiegel 32 und der Drehspiegel 34 im wesentlichen parallel zueinander und mit 45° zu der optischen Achse 18 ausgerichtet. Folglich sind der Eingangsanschluß und der Additionsanschluß im rechten Winkel zu der optischen Achse ausgerichtet. Dies ist jedoch nicht entscheidend für die Erfindung. Die Spiegel 32 und 34 können in anderen Winkeln als 45° zu der optischen Achse 18 ausgerichtet sein und müssen nicht parallel zueinander sein.
Jede der einzel- und doppel-polarisationsdispersiven Einrichtungen 28 und 30 trennt Licht, das dieselbe durchläuft, räumlich in zwei Polarisationskomponenten mit orthogonalen Polarisationsrichtungen. Eine Polarisationskomponente, welche die gewöhnliche Polarisationskomponente (o-Polarisationskomponente) genannt wird, ist bei dem gezeigten Beispiel in der y-Richtung polarisiert und verläuft gerade durch die polarisationsdispersive Einrichtung hindurch. Die andere Polarisationskomponente, welche die außergewöhnliche Polarisationskomponente (e-Polarisationskomponente) genannt wird, ist bei dem gezeigten Beispiel in der z-Richtung polarisiert und weicht seitlich in der z-Richtung ab, wenn sie die polarisationsdispersive Einrichtung durchläuft. Folglich treten die gewöhnliche und die außergewöhnliche Polarisationskomponente aus jeder polarisationsdispersiven Einrichtung parallel zueinander und räumlich voneinander getrennt aus. Die Richtung, in der die e-Polarisationskomponente von der o-Polarisationskomponente durch die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung 28 getrennt ist, ist entgegengesetzt zu dieser, in der die e-Polarisationskomponente von der o-Polarisationskomponente durch die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung 30 getrennt wird.
Zudem treten bei den optischen Ausgangseinrichtung 13 orthogonal polarisierte Polarisationskomponenten, die in eine der polarisationsdispersiven Einrichtungen 29 und 31 parallel zueinander und räumlich voneinander mit der geeigneten Entfernung in der geeigneten Trennungsrichtung getrennt eintreten, aus der polarisationsdispersiven Einrichtung räumlich miteinander überlappt aus. Da sie die polarisationsdispersive Einrichtung durchlaufen, weisen Polarisationskomponenten, die in der Richtung entgegengesetzt zu der Trennungsrichtung getrennt sind, jedoch eine vergrößerte Trennung auf.
Bei einer Ausführung umfassen die einzel- und die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung 28 und 30 jeweils vorzugsweise ein Material mit doppelbrechenden Eigenschaften. Doppelbrechende Materialen weisen unterschiedliche Brechungsindizes für Polarisationskomponenten auf, die parallel und orthogonal zu einer optischen Achse ausgerichtet sind, die dem Material eigen ist. Zum Beispiel können die einzel- und die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung jeweils einen Walk-Off-Kristall aufweisen. Bei der gezeigten Ausführung liegt die optische Achse der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung 28 in der x-z-Ebene und ist mit 45° zu der –z-Richtung ausgerichtet, so daß die Polarisationskomponente 41, die in der z-Richtung polarisiert ist, seitlich verschoben in der –z-Richtung relativ zu der Polarisationskomponente 40, die in der y-Richtung polarisiert, aus der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung austritt, wie es in 1B gezeigt ist. Die optische Achse der doppel-polarisationsdispersiven Einrichtung 30 liegt in der x-z-Ebene und ist mit –45° zu der +z-Richtung ausgerichtet, so daß die Polarisationskomponente 41 seitlich in der +z-Richtung relativ zu der Polarisationskomponente 40 verschoben aus der doppel-polarisationsdispersiven Einrichtung austritt, wie es in 1C gezeigt ist.
Die seitliche Verschiebung zwischen der Polarisationskomponente 40 und der Polarisationskomponente 41, wenn sie aus den polarisationsdispersiven Einrichtungen 28 und 30 austreten, in dieser Offenbarung die Walk-Off-Entfernung genannt, hängt von der Dicke und dem Material des jeweiligen Walk-Off-Kristalls ab. Kristalle aus Rutil (Titandioxid (TiO₂)) oder Yttrium-Vanadat (YVO₄) eignen sich für die Verwendung als polarisationsdispersive Einrichtungen. Das letztgenannte wurde bei der bevorzugten Ausführung verwendet.
Die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung 30 weist eine Walk-Off-Entfernung von zweimal dieser der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung 28 auf und ist daher zweimal so dick wie die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung, wenn beide polarisationsdispersiven Einrichtungen aus dem gleichen Material hergestellt sind, wie es bevorzugt ist. Die Walk-Off-Entfernung der doppel-polarisationsdispersiven Einrichtung sollte größer als die Summe der wirksamen Breite des Abgriffspiegels 32 in der y-Richtung, der Strahlbreiten der Polarisationskomponenten und einer Ausrichtungstoleranz sein. Eine derartige Walk-Off-Entfernung ermöglicht, daß die Polarisationskomponenten, die durch die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung erzeugt werden, an voneinander abgewandten Seiten des Abgriffspiegels verlaufen. Da es bevorzugt ist, die Walk-Off-Entfernung der doppel-polarisationsdispersiven Einrichtung zu minimieren, ist die wirksame Breite des Abgriffspiegels in der y-Richtung so gering wie praktisch möglich gemacht, wobei Fertigungsbeschränkungen und die physikalische Breite des DWDM-Signals, das durch den Abgriffspiegel reflektiert wird, berücksichtigt werden.
Bei einer Ausführung wurde ein Glas-, Silika- oder Einkristallsilizium-Substrat (nicht gezeigt) mit einer reflektierenden Goldschicht (nicht gezeigt) an seiner Hauptoberfläche als Abgriffspiegel 32 verwendet. In dem Substrat und der reflektierenden Schicht waren zwei kreisförmige Öffnungen (nicht gezeigt) mit jeweils näherungsweise 200 μm Durchmesser definiert. Die Entfernung zwischen den Mitten der Öffnungen betrug etwa 700 μm in der x-z-Ebene. Der Abschnitt der reflektierenden Oberfläche zwischen den Öffnungen bildete den Abgriffspiegel 32 und die Polarisationskomponenten, die von der doppel-polarisationsdispersiven Einrichtung 30 erzeugt werden, durchliefen die Öffnungen.
In dieser Offenbarung weisen die einzel-polarisationsdispersiven Einrichtungen 28 und 29 jeweils eine Walk-Off-Entfernung von einer Walk-Off-Einheit und die doppel-polarisationsdispersiven Einrichtungen 30 und 31 jeweils eine Walk-Off-Entfernung von zwei Walk-Off-Einheiten auf.
Bei den optischen Eingangseinrichtungen 12 sind der Drehspiegel 34, die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung 30, der Abgriffspiegel 32 und die einzel- polarisationsdispersive Einrichtung 28 in dieser Reihenfolge in der x-Richtung angeordnet und in der y-z-Ebene von der optischen Achse 18 versetzt. Die Reflexion des Eingangsanschlusses 36 in dem Abgriffspiegel 32 definiert die Lage des optischen Ausgangswegs A in der y-z-Ebene. Der optische Ausgangsweg B ist von dem optischen Ausgangsweg A mit der Walk-Off-Entfernung der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung 28 in der –z-Richtung versetzt. Der Additionsanschluß 38 ist in der y-z-Ebene positioniert, so daß seine Reflexion in dem Drehspiegel 34 mit dem optischen Ausgangsweg B ausgerichtet ist. Diese physikalische Anordnung ermöglicht, daß die optischen Eingangseinrichtungen die Polarisationskomponenten 40 und 41, die aus den DWDM-Signalen erzeugt werden, die von dem Eingangsanschluß und dem Additionsanschluß empfangen werden, zu dem optischen Weg A bzw. B gelenkt werden.
Die optischen Ausgangseinrichtungen 13 umfassen die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung 29, den Abgriffspiegel 33, die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung 31 und den Drehspiegel 35. Diese Elemente sind identisch mit der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung 28, der doppel-polarisationsdispersiven Einrichtung 30, dem Abgriffspiegel 32 bzw. dem Drehspiegel 34 der optischen Eingangseinrichtungen 12 und deren Anordnung ist ein Spiegelbild der entsprechenden Elemente der optischen Eingangseinrichtungen in der y-z-Ebene, die durch die LC-Polarisationssteuerung 16 verläuft. Die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung 29 weist eine Walk-Off-Entfernung von einer Walk-Off-Einheit und die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung 31 eine Walk-Off-Entfernung von zwei Walk-Off-Einheiten auf.
1B zeigt, wie die optischen Eingangseinrichtungen 12 die Polarisationskomponenten 40 und 41 für eine Ausgabe zu den optischen Ausgangswegen A bzw. B von einem DWDM-Eingangssignal ableiten, das von dem Eingangsanschluß 36 empfangen wird. Die Polarisationskomponente 40 ist in der y-Richtung und die Polarisationskomponente 41 in der z-Richtung polarisiert.
Der Abgriffspiegel 32 reflektiert das DWDM-Eingangssignal zu der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung 28 hin. Nach der Reflexion ist das Eingangssignal mit dem optischen Weg A ausgerichtet. Die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung 28 trennt das DWDM-Eingangssignal räumlich in die gewöhnliche Polarisationskomponente o, die in der y-Richtung polarisiert ist, und die außergewöhnliche Polarisationskomponente e, die in der z-Richtung polarisiert ist. Die o-Polarisationskomponente durchläuft die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung ohne eine seitliche Verschiebung und tritt deshalb als die Polarisationskomponente 40 in den optischen Weg A ein. Die e-Polarisationskomponente tritt aus der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung 28 um eine Walk-Off-Einheit in der –z- Richtung von der o-Polarisationskomponente verschoben aus und tritt als die Polarisationskomponente 41 in den optischen Weg B ein.
1C zeigt, wie die optischen Eingangseinrichtungen 12 die Polarisationskomponenten 40 und 41 für eine Ausgabe über die optischen Ausgangswege A bzw. B von einem DWDM-Additionssignal ableiten, das von dem Additionsanschluß 38 empfangen wird. Die Polarisationskomponente 40 ist in der z-Richtung und die Polarisationskomponente 41 in der y-Richtung polarisiert.
Der Drehspiegel 34 reflektiert das DWDM-Additionssigal zu der doppel-polarisationsdispersiven Einrichtung 30 hin. Nach der Reflexion ist das Additionssignal mit dem optischen Weg B ausgerichtet. Die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung 30 trennt das DWDM-Additionssignal räumlich in die gewöhnliche Polarisationskomponente o, die in der y-Richtung polarisiert ist, und die außergewöhnliche Polarisationskomponente e, die in der z-Richtung polarisiert ist. Die o-Polarisationskomponente durchläuft die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung 30 ohne eine seitliche Verschiebung und ist daher mit dem optischen Weg B ausgerichtet. Die Walk-Off-Entfernung der doppel-polarisationsdispersiven Einrichtung 30 beträgt das doppelte dieser der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung 28. Daher treten die o- und die e-Polarisationskomponente um zwei Walk-Off-Einheiten in der z-Richtung seitlich voneinander verschoben aus der doppel-polarisationsdispersiven Einrichtung aus.
Die o- und die e-Polarisationskomponente verlaufen an voneinander abgewandten Seiten des Abgriffspiegels 32 zu der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung 28. Die o-Polarisationskomponente durchläuft die einzel-poiarisationsdispersive Einrichtung 28 ohne eine seitliche Verschiebung und tritt daher als die Polarisationskomponente 41 in den optischen Weg B ein. Die Polarisationskomponente 41 ist in der y-Richtung polarisiert. Die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung verschiebt die e-Polarisationskomponente seitlich um eine Walk-Off-Einheit in der –z-Richtung. Die e-Polarisationskomponente tritt aus der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung um eine Walk-Off-Einheit in der +z-Richtung räumlich von der o-Polarisationskomponente getrennt aus und tritt als die Polarisationskomponente 40 in den optischen Weg A ein. Die Polarisationskomponente 40 ist in der z-Richtung polarisiert. Es ist zu beachten, daß die Polarisationskomponenten 40 und 41 mit einer Entfernung gleich dieser der Polarisationskomponenten 40 und 41 getrennt sind, die von dem DWDM-Eingangssignal abgeleitet sind, das in 1B gezeigt ist, aber weisen entgegengesetzte Polarisationen auf.
Die optischen Ausgangseinrichtungen 13 empfangen das Paar räumlich getrennter Polarisationskomponenten 42 und 43 von dem spektralen Multiplexer 15 über die optischen Wege A' und B'. Die optischen Ausgangseinrichtungen überlappen die Polarisationskomponenten räumlich, um ein DWDM-Signal zu bilden, und lenken das DWDM-Signal zu dem Auskopplungsanschluß 37 und/oder dem Ausgangsanschluß 39, wie oben beschrieben.
1B zeigt, wie die optischen Ausgangseinrichtungen 13 die Polarisationskomponente 42, die in der y-Richtung polarisiert ist und von dem optischen Eingangsweg A' empfangen wird, und die Polarisationskomponente 43, die in der z-Richtung polarisiert ist und von dem optischen Eingangsweg B' empfangen wird, räumlich überlappen, um das DWDM-Auskopplungssignal S_D zu bilden und das DWDM-Auskopplungssignal zu dem Auskopplungsanschluß 37 zu lenken. Die Polarisationskomponenten 42 und 43 treten von den optischen Eingangswegen A' bzw. B' in die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung 29 ein. Die Polarisationskomponente 42 durchläuft die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung 29, ohne seitlich verschoben zu werden. Die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung verschiebt die Polarisationskomponente 43 seitlich um eine Walk-Off-Einheit in der +z-Richtung. Die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung 29 überlappt die Polarisationskomponenten 42 und 43 räumlich, um das DWDM-Auskopplungssignal zu bilden, das mit der Reflexion des Auskopplungsanschlusses 37 in dem Abgriffspiegel 33 ausgerichtet wird. Der Abgriffspiegel reflektiert das DWDM-Auskopplungssignal zu dem Auskopplungsanschluß.
1D zeigt, wie die optischen Ausgangseinrichtungen 13 die Polarisationskomponente 42, die in der z-Richtung polarisiert ist und von dem optischen Eingangsweg A' empfangen wird, und die Polarisationskomponente 43, die in der y-Richtung polarisiert ist und von dem optischen Eingangsweg B' empfangen wird, räumlich überlappen, um das DWDM-Ausgangssignal S_O zu bilden und das DWDM-Ausgangssignal zu dem Ausgangsanschluß 39 lenken.
Die Polarisationskomponenten 42 und 43 treten von den optischen Eingangswegen A' bzw. B' in die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung 28 ein. Die Polarisationskomponente 43 durchläuft die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung 29, ohne seitlich verschoben zu werden. Die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung verschiebt die Polarisationskomponente 42 seitlich um eine Walk-Off-Einheit in der +z-Richtung. Folglich tritt die Polarisationskomponente 42 aus der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung um zwei Walk-Off-Einheiten in der +z-Richtung von der Polarisationskomponente 43 räumlich getrennt aus.
Die Polarisationskomponenten 42 und 43, die aus der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung 29 austreten, sind näherungsweise symmetrisch um den Abgriffspiegel 33 herum angeordnet und verlaufen deshalb auf voneinander abgewandten Seiten des Abgriffspiegels 33 zu der doppel-polarisationsdispersiven Einrichtung 31.
Die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung 31 weist zweimal die Walk-Off-Entfernung der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung 29 auf und verschiebt die Polarisationskomponente 42 seitlich um zwei Walk-Off-Einheiten in der –z-Richtung zu der Polarisationskomponente 43 hin. Somit überlappt die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung 31 die Polarisationskomponenten 42 und 43 räumlich, um das DWDM-Ausgangssignal zu bilden, das mit der Reflexion des Ausgangsanschlusses 39 in dem Drehspiegel 35 ausgerichtet wird. Der Drehspiegel reflektiert das DWDM-Ausgangssignal in den Ausgangsanschluß.
2A und 2B zeigen Einzelheiten der Flüssigkristall-(LC)Polarisationssteuerung 16. Bei der in 1A und 1B gezeigten Ausführung des COADM 10 ist die LC-Polarisationssteuerung eine transmissive LC-Polarisationssteuerung. Die LC-Polarisationssteuerung weist eine Steuerzelle für jeden Kanal auf, der durch den COADM 10 gesteuert wird. Folglich weist bei dem gezeigten Fünfkanalbeispiel die LC-Polarisationssteuerung fünf Steuerzellen auf. Der Kanal, der durch jede Steuerzelle gesteuert wird, ist durch ein jeweiliges römisches Zahlzeichen angegeben. Jede Steuerzelle dreht abhängig von einem elektrischen Steuersignal die Polarisationsrichtungen des Paars spektraler Komponenten, die dieselbe durchlaufen, um einen Winkel von 0° oder 90° abhängig von dem Zustand des Steuersignals. Die Steuerzelle des Kanals I ist bei 50 gezeigt. Jede Steuerzelle kann optional in zwei Teilzellen unterteilt sein, von denen jede die Polarisationsrichtung einer spektralen Komponente steuert, falls erwünscht, um einen polarisationsabhängigen Verlust zu reduzieren.
Die LC-Polarisationssteuerung 16 ist aus der Schicht 52 aus Flüssigkristallmaterial gebildet, die zwischen den transparenten Abdeckplatten 53 und 54 angeordnet ist, die durch den Abstandhalter 55 voneinander getrennt sind. Die Abdeckplatte 53 trägt die gemeinsame Elektrode 56, die allen Steuerzellen gemeinsam ist. Alternativ kann die gemeinsame Elektrode segmentiert sein, um für jede Steuerzelle eine einzelne gemeinsame Elektrode zu liefern. Die Abdeckplatte 54 trägt eine Steuerelektrode für jede Steuerzelle. Die Steuerelektrode der Steuerzelle 50 ist bei 57 gezeigt. Das Material der gemeinsamen Elektrode und der Steuerelektroden ist ein transparentes, leitfähiges Material wie Indiumzinnoxid (ITO).
Die Steuerzellen sind mit Bezug auf den spektralen Demultiplexer 14 und den spektralen Multiplexer 15 so dimensioniert und die LC-Polarisationssteuerung 16 ist mit Bezug auf diese so ausgerichtet, daß das Paar spektraler Komponenten, die von dem optischen Signal abgeleitet sind, in jedem Kanal ausschließlich eine unterschiedliche Steuerzelle durchläuft. Beispielsweise durchlaufen die spektralen Komponenten 46 und 47 des Kanals I ausschließlich die Steuerzelle 50: Die Paare spektraler Komponenten, die von den optischen Signalen in den Kanälen II–V abgeleitet sind, durchlaufen jeweils eine unterschiedliche der verbleibenden Steuerzellen.
Die gemeinsame Elektrode 56 und jede der Steuerelektroden, einschließlich der Steuerelektrode 57 der Steuerzelle 50, sind elektrisch mit der Steuerung 58 verbunden. Das Flüssigkristallmaterial der Schicht 52 weist eine optische Achse auf, die relativ zu der LC-Polarisationssteuerung 16 ausgerichtet ist, und die LC-Polarisationssteuerung ist relativ zu den Polarisationsrichtungen ausgerichtet, die durch die optischen Eingangseinrichtungen 12 definiert sind, so daß, wenn das Steuersignal, das von der Steuerung erzeugt wird, sich in dem 0-Zustand befindet, das Paar spektraler Komponenten 46 und 47 die Steuerzelle 50 durchläuft, wobei seine Polarisationsrichtungen um einen Winkel von 0° gedreht werden. Wenn das Steuersignal, das an die Steuerelektrode 57 angelegt wird, sich in dem 0-Zustand befindet, wird das optische Signal des Kanals I eines DWDM-Eingangssignals an dem Eingangsanschluß 36 zu dem Auskopplungsanschluß 37 und das optische Signal des Kanals I eines DWDM-Additionssignals an dem Additionsanschluß 38 zu dem Ausgangsanschluß 39 gelenkt.
Die Steuerung 58, die das Steuersignal in seinem 1-Zustand zwischen die Steuerelektrode 57 und die gemeinsame Elektrode 56 anlegt, bewirkt, daß die Steuerzelle 50 die Polarisationsrichtungen des Paars spektraler Komponenten 46 und 47, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet sind, um etwa 90° dreht. Die tatsächliche Drehung hängt von der Wellenlänge der spektralen Komponenten ab. Wenn das Steuersignal, das an die Steuerelektrode 57 angelegt wird, sich in seinem 1-Zustand befindet, wird das optische Signal des Kanals I eines DWDM-Eingangssignals an dem Eingangsanschluß 36 zu dem Ausgangsanschluß 39 und das optische Signal des Kanals I eines DWDM-Additionssignals an dem Additionsanschluß 38 zu dem Auskopplungsanschluß 37 gelenkt.
Das Material der Flüssigkristallschicht 52 ist vorzugsweise ein nematisches Flüssigkristallmaterial. Die Stärke des elektrischen Felds, das an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, bestimmt den Winkel, um den die optische Achse des Materials der Flüssigkristallschicht gedreht wird. Somit wird vorzugsweise die Spannung, die dem 1-Zustand des Steuersignals entspricht, für jede Steuerzelle gemäß der Wellenlänge des Paars spektraler Komponenten, welche die Steuerzelle durchlaufen, einzeln ausgewählt. Die Spannung wird so gewählt, daß die Steuerzelle die Polarisationsrichtungen des Paars spektraler Komponenten, die sie durchlaufen, um einen Winkel nahe 90° dreht, wenn die Spannung angelegt wird. Dies minimiert einen Cross-Talk in dem entsprechenden Kanal des COADM 10. Bei Anwendungen, bei denen einen geringen Cross-Talk weniger bedeutsam ist, kann die Steuerung 58 dadurch vereinfacht werden, daß sie konfiguriert wird, die gleiche Spannung an die Steuerelektroden aller Steuerzellen bei dem 1-Zustand des Steuersignals anzulegen.
Die Steuerung 58 kann bei dem COADM 10 weggelassen werden und es können von außen zugeführte Steuersignale zwischen die Steuerelektroden, z. B. 57, und die gemeinsame Elektrode 56 angelegt werden, um den Betriebsmodus jedes Kanals des COADM zu bestimmen.
Nun wird mit Bezug auf 3A ein Betrieb des oben beschriebenen COADM 10 beschrieben, wobei sich der Kanal I in seinem Auskopplungsmodus befindet. In dem Auskopplungsmodus bewirkt das Steuersignal in seinem 0-Zustand, das an die Steuerzelle 50 der LC-Polarisationssteuerung 16 angelegt ist, daß der COADM das optische Signal des Kanals I des DWDM-Eingangssignals S_I, das an dem Eingangsanschluß 36 empfangen wird, zu dem Auskopplungsanschluß 37 lenkt, wo es zu dem optischen Signal des Kanals I des DWDM-Auskopplungssignals S_D wird. 3A–3D zeigen nur das optische Signal des Kanals I des DWDM-Eingangssignals, um die Zeichnungen zu vereinfachen.
Die optischen Eingangseinrichtungen 12 leiten die Polarisationskomponenten 40 und 41 von dem DWDM-Eingangssignal S_I ab. Die Polarisationskomponenten 40 und 41 umfassen die spektralen Komponenten 46 und 47, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet sind. Da das optische Signal des Kanals I, von dem die spektralen Komponenten abgeleitet sind, über den Eingangsanschluß 36 empfangen wird, ist die spektrale Komponente 46, die in der Polarisationskomponente 40 enthalten ist, die in den optischen Ausgangsweg A eingespeist wird, in der y-Richtung und die spektrale Komponente 47, die in der Polarisationskomponente 41 enthalten ist, die in den optischen Ausgangsweg B eingespeist wird, in der z-Richtung polarisiert, wie es oben mit Bezug auf 1B beschrieben ist.
Die Polarisationskomponenten 40 und 41 umfassen zusätzliche spektrale Komponenten mit den gleichen Polarisationsrichtungen wie den gezeigten, wenn das DWDM-Eingangssignal S_I optische Signale in Kanälen zusätzlich zu dem Kanal I umfaßt. Zudem umfassen die Polarisationskomponenten 40 und 41 zusätzliche spektrale Komponenten, die in Richtungen polarisiert sind, die orthogonal zu den gezeigten sind, wenn ein DWDM-Additionssignal zusätzlich an dem Additionsanschluß 38 anliegt. Derartige zusätzliche spektrale Komponenten verändern den Betrieb des Kanals I nicht und sind deshalb in den Figuren weggelassen, um die Zeichnungen zu vereinfachen.
Die Polarisationskomponenten 40 und 41 treten in den spektralen Demux/Mux 19 (1B) über die optischen Ausgangswege A bzw. B ein. Die optischen Ausgangswege sind parallel zueinander und zu der optischen Achse 18 und sind voneinander um eine Walk-Off-Einheit in der z-Richtung getrennt.
Bei dem spektralen Demux/Mux 19 (1B) tritt das Paar Polarisationskomponenten 40 und 41 in den spektralen Demultiplexer 14 ein, wo es das konvergierende Element 22 zu der frequenzdispersiven Einrichtung 20 durchläuft. Die frequenzdispersive Einrichtung 20 trennt das Paar Polarisationskomponenten 40 und 41 räumlich in Paare ihrer Spektralkomponentenbestandteile gemäß den Frequenzen der spektralen Komponenten. Die räumlich Trennung wird in der y-Richtung vorgenommen. 1A zeigt ein Beispiel, bei dem die Polarisationskomponente 41, die über den optischen Weg B empfangen wird, ausschließlich in der z-Richtung polarisiert ist und räumlich in die fünf spektralen Komponenten 44 getrennt wird, die alle in der z-Richtung polarisiert sind. Die fünf spektralen Komponenten, die in der y-Richtung polarisiert und von der Polarisationskomponente 40 abgeleitet sind, sind durch die spektralen Komponenten 44 verdeckt. Die Seitenansicht von 3A zeigt die räumliche Trennung in der z-Richtung zwischen den spektralen Komponenten 46 und 47 des Kanals I sowie zwischen den spektralen Komponenten 48 und 49 des Kanals I in dem frequenzdispergierten Abschnitt des optischen Wegs, der sich zwischen der frequenzdispersiven Einrichtung 20 und der frequenzdispersiven Einrichtung 21 erstreckt.
Es ist zu beachten, daß 1A einen Betriebsmodus zeigt, bei dem das DWDM-Eingangssignal ein optisches Signal in jedem der gezeigten fünf Kanäle umfaßt. Folglich weisen alle spektralen Komponenten 44 die gleiche Polarisation auf. Wenn der COADM 10 zusätzlich oder alternativ ein DWDM-Additionssignal über den Additionsanschluß 38 empfängt, sind diejenigen der spektralen Komponenten 44, die von dem DWDM-Additionssignal abgeleitet sind, orthogonal zu denjenigen der spektralen Komponenten polarisiert, die von dem DWDM-Eingangssignal abgeleitet sind.
Die Anzahl spektraler Komponenten, die in 1A gezeigt sind, ist bloß ein Beispiel. COADMs können in der Praxis so konfiguriert sein, daß sie mehr oder weniger Kanäle steuern, indem die LC-Polarisationssteuerung mit mehr oder weniger Steuerzellen als der gezeigten Anzahl versehen wird und indem der spektrale Demux/Mux 19, die Strahldurchmesser und die Steuerzellbreiten in der y-Richtung dementsprechend konfiguriert werden.
Die frequenzdispersive Einrichtung 20 lenkt die Paare spektraler Komponenten zurück durch das konvergierende Element 22. Nachdem sie das konvergierende Element 22 durchlaufen haben, bewegen sich die spektralen Komponenten in jedem Paar parallel zueinander und zu der optischen Achse 18 zu der LC-Polarisationssteuerung 16 hin, wie es in 1A und 3A gezeigt ist.
Jedes Paar spektraler Komponenten fällt an einer unterschiedlichen Steuerzelle der LC-Polarisationssteuerung 16 ein, wie es oben beschrieben und in 1A und 2A gezeigt ist. 3A zeigt die spektralen Komponenten 46 und 47 des Kanals I, die an der Steuerzelle 50 einfallen. In dem Auskopplungsmodus sind die spektralen Komponenten 46 und 47 in der y- bzw. der z-Richtung polarisiert und das Steuersignal, das an die Steuerzelle 50 angelegt wird, befindet sich in seinem 0-Zustand. Folglich dreht die Steuerzelle 50 die Polarisationsrichtungen der spektralen Komponenten 46 und 47 des Kanals I um einen Winkel von 0°. Die Steuerzelle gibt die spektralen Komponenten 48 und 49 des Kanals I aus, deren Polarisationsrichtungen relativ zu jenen der spektralen Komponenten 46 bzw. 47 im wesentlichen unverändert sind. Somit sind die spektralen Komponenten 48 und 49 in der y- bzw. der z-Richtung polarisiert, wie es in 3A gezeigt ist.
Die spektralen Komponenten 48 und 49 verlaufen von der LC-Polarisationssteuerung zurück zu dem spektralen Demux/Mux 19 (1B) und insbesondere zu dem spektralen Multiplexer 15.
Bei dem spektralen Multiplexer 15 lenkt das konvergierende Element 23 die spektralen Komponenten 48 und 49 zu der optischen Achse 18 hin ab, wie es in 1A und 3A gezeigt ist. Die spektralen Komponenten fallen an der frequenzdispersiven Einrichtung 21 ein, welche die spektralen Komponenten räumlich überlappt, um ein Polarisationskomponentenpaar zu bilden, das sich aus den Polarisationskomponenten 42 und 43 zusammensetzt. 1A zeigt die frequenzdispersive Einrichtung, welche die spektralen Komponenten 45, einschließlich der spektralen Komponente 49, räumlich überlappt, um die Polarisationskomponente 43 zu bilden. Die frequenzdispersive Einrichtung überlappt zusätzlich die spektralen Komponenten (nicht gezeigt) räumlich, welche die spektrale Komponente 48 umfassen, um die Polarisationskomponente 42 zu bilden.
Es ist zu beachten, daß 1A einen Betriebsmodus zeigt, bei dem die spektralen Komponenten 45 alle in der z-Richtung polarisiert sind. Folglich ist die Polarisationskomponente 43 ebenfalls ausschließlich in der z-Richtung polarisiert. Wenn jedoch der COADM 10 so betrieben wird, daß er einen oder mehrere ausgewählte Kanäle auskoppelt und die verbleibenden Kanäle durchläßt, weisen lediglich die spektralen Komponenten der Kanäle, die ausgekoppelt werden sollen, die in 3A gezeigten Polarisationen auf. Die spektralen Komponenten der Kanäle, die durchgelassen werden sollen, weisen Polarisationen auf, die orthogonal zu den gezeigten sind, d. h. wie es in 3B gezeigt ist. Bei einem derartigen gemischten Betriebsmodus setzt sich die Polarisationskomponente 42 aus spektralen Komponenten zusammen, die sowohl in der y-Richtung (Auskopplungskanäle) als auch der z-Richtung (Durchlaßkanäle) polarisiert sind, und ist die Polarisationskomponente 43 aus spektralen Komponenten gebildet, die sowohl in der z-Richtung (Auskopplungskanäle) als auch der y-Richtung (Durchlaßkanäle) polarisiert sind. Die Polarisationskomponenten 42 und 43 setzten sich ebenfalls jeweils aus spektralen Komponenten beider Richtungen zusammen, wenn der COADM 10 DWDM-Signale an sowohl dem Eingangsanschluß 36 als auch dem Additionsanschluß 38 empfängt.
Die Polarisationskomponenten 42 und 43 durchlaufen das konvergierende Element 23, das sie so ablenkt, so daß sie den spektralen Demux/Mux 19 (1B) verlassen, wobei sie sich parallel zueinander und zu der optischen Achse 18 bewegen, um eine Walk-Off-Einheit in der z-Richtung voneinander räumlich getrennt und mit den optischen Eingangswegen A' bzw. B' der optischen Ausgangseinrichtungen 13 ausgerichtet sind.
Die Polarisationskomponenten 42 und 43 treten in die optischen Ausgangseinrichtungen 13 ein. Die Polarisationskomponente 42, die über den optischen Eingangsweg A' eintritt, umfaßt die spektrale Komponente 48, die in der y-Richtung (langgestrichelte Linie) polarisiert ist, und die Polarisationskomponente 43, die über den optischen Eingangsweg B' eintritt, umfaßt die spektrale Komponente 49, die in der z-Richtung (kurzgestrichelte Linie) polarisiert ist. Die optischen Ausgangseinrichtungen überlappen die spektralen Komponenten 48 und 49 räumlich, um das optische Signal des Kanals I, das mit dem Auskopplungsanschluß 37 ausgerichtet ist wieder zu erzeugen, wie es oben mit Bezug auf 1B beschrieben ist. Dies liefert das optische Signal des Kanals I des DWDM-Auskopplungssignals S_D.
Nun wird mit Bezug auf 3B ein Betrieb des oben beschriebenen COADM 10 beschrieben, wobei sich der Kanal I in seinem Durchlaßmodus befindet. In dem Durchlaßmodus bewirkt das Steuersignal in seinem 1-Zustand, das an die Steuerzelle 50 der LC-Polarisationssteuerung 16 angelegt ist, daß der COADM das optische Signal in dem Kanal I des DWDM-Eingangssignals S_I, das an dem Eingangsanschluß 36 empfangen wird, zu dem Ausgangsanschluß 39 lenkt, wo es zu dem optischen Signal des Kanals I des DWDM-Ausgangssignals S_O wird.
Der Abschnitt des COADM 10 zwischen dem Eingangsanschluß 36 und dem Ausgang des spektralen Demultiplexers 14 ist an dem DWDM-Eingangssignal S_IN, das von dem Eingangsanschluß 36 empfangen wird, auf eine Weise wirksam, die identisch zu dieser ist, auf die dieser Abschnitt in dem Auskopplungsmodus wirksam ist. Der Betrieb dieses Abschnitts wird deshalb hier nicht erneut beschrieben.
Die spektralen Komponenten, die kollektiv von den optischen Eingangseinrichtungen 12 und dem spektralen Demultiplexer 14 erzeugt werden, einschließlich der spektralen Komponenten 46 und 47, die von dem optischen Eingangssignal des Kanals I abgeleitet sind und in der y- bzw. der z-Richtung polarisiert sind, werden von dem spektralen Demultiplexer 14 zu der LC-Polarisationssteuerung 16 hin ausgegeben. Die spektralen Komponenten bewegen sich parallel zueinander und zu der optischen Achse 18. Jedes Paar spektraler Komponenten trifft auf eine unterschiedliche Steuerzelle der LC-Polarisationssteuerung, wie es oben beschrieben und in 1A gezeigt ist.
In dem Durchlaßmodus befindet sich das Steuersignal, das an die Steuerzelle 50 der LC-Polarisationssteuerung 16 angelegt wird, in seinem 1-Zustand. Dies bewirkt, daß die Steuerzelle 50 die Polarisationsrichtung beider spekfraler Komponenten 46 und 47 des Kanals I um einen Winkel von 90° dreht, wenn die spektralen Komponenten die Steuerzelle durchlaufen. 3B zeigt die spektrale Komponente 46 des Kanals I, die an der LC-Polarisationssteuerung einfällt, als eine langgestrichelte Linie und die spektrale Komponente 48 des Kanals I, die von der LC-Polarisationssteuerung ausgegeben wird, als eine kurzgestrichelte Linie. 3B zeigt ferner die spektrale Komponente 47 des Kanals I, die an der LC-Polarisationssteuerung einfällt, als eine kurzgestrichelte Linie und die spektrale Komponente 49 des Kanals I, die von der LC-Polarisationssteuerung ausgegeben wird, als eine langgestrichelte Linie, um die geänderten Polarisationsrichtungen der spektralen Komponenten anzugeben.
Die spektralen Komponenten einschließlich der spektralen Komponenten 48 und 49 verlaufen von der LC-Polarisationssteuerung zu dem spektralen Multiplexer 15 des spektralen Demux/Mux 19 (1B). In dem spektralen Multiplexer 15 lenkt das konvergierende Element 23 die spektralen Komponenten zu der optischen Achse 18 hin ab, wenn sich diese zu der frequenzdispersiven Einrichtung 22 hin bewegen. Die frequenzdispersive Einrichtung überlappt die spektralen Komponenten, welche die spektrale Komponente 48 umfassen, räumlich, um die Polarisationskomponente 42 zu bilden, und überlappt die spektralen Komponenten 45, welche die spektrale Komponente 49 umfassen, um die Polarisationskomponente 43 zu bilden. Die Polarisationskomponenten 42 und 43 verlaufen zurück durch das konvergierende Element 23, wie es oben beschrieben ist.
Das konvergierende Element 23 lenkt die Polarisationskomponenten 42 und 43 so ab, daß sie aus dem spektralen Multiplexer 15 ausgegeben werden, wobei sie sich parallel zueinander und zu der optischen Achse 18 bewegen, um eine Walk-Off-Einheit in der –z-Richtung räumlich voneinander getrennt und mit den optischen Wegen A' bzw. B' ausgerichtet sind.
Die Polarisationskomponenten 42 und 43 treten in die optischen Ausgangseinrichtungen 13 ein. Die Polarisationsrichtungen der spektralen Komponenten 48 und 49 wurden um einen Winkel von 90° relativ zu diesen der spektralen Komponenten 46 bzw. 47 gedreht. Folglich umfaßt die Polarisationskomponente 42, die über den optischen Eingangsweg A' empfangen wird, die spektrale Komponente 48, die in der z-Richtung (kurzgestrichelte Linie) polarisiert ist, und die Polarisationskomponente 43, die über den optischen Eingangsweg B' empfangen wird, umfaßt die spektrale Komponente 49, die in der y-Richtung (langgestrichelte Linie) polarisiert ist. Die optischen Ausgangseinrichtungen überlappen die spektralen Komponenten 48 und 49 räumlich, um das optische Signal des Kanals I wieder zu erzeugen, das mit dem Ausganganschluß 39 ausgerichtet ist, wie es oben mit Bezug auf 1D beschrieben ist. Dies liefert das optische Signal des Kanals I des DWDM-Ausgangssignals S_O.
Nun wird mit Bezug auf 3C ein Betrieb des oben beschriebenen COADM 10 beschrieben, wobei sich der Kanal I in seinem Additionsmodus befindet. In dem Additionsmodus bewirkt das Steuersignal in seinem 0-Zustand, das an die Steuerzelle 50 der LC-Polarisationssteuerung 16 angelegt wird, daß der COADM das optische Signal des Kanals I des DWDM-Additionssignals S_A, das an dem Additionsanschluß 38 empfangen wird, zu dem Ausgangsanschluß 39 lenkt, wo es zu dem optischen Signal des Kanals I des DWDM-Ausgangssignals S_O wird.
Die optischen Eingangseinrichtungen 12 leiten die Polarisationskomponenten 40 und 41 von dem DWDM-Additionssignal S_A ab, das an dem Additionsanschluß 38 empfangen wird. Die Polarisationskomponenten umfassen die spektralen Komponenten 46 bzw. 47, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet sind. Da das DWDM-Additionssignal S_A, von dem die Polarisationskomponenten abgeleitet sind, von dem Additionsanschluß 38 empfangen wird, ist die spektrale Komponente 46, die in der Polarisationskomponente 40 enthalten ist, die in den optischen Ausgangsweg A eingespeist wird, in der z-Richtung polarisiert und ist die spektrale Komponente 47, die in der Polarisationskomponente 41 enthalten ist, die in den optischen Ausgangsweg B eingespeist wird, in der y-Richtung polarisiert, wie es oben mit Bezug auf 1C beschrieben ist. Es ist zu beachten, daß die Polarisationsrichtungen der spektralen Komponenten, die in die optischen Ausgangswege A und B eingespeist werden, orthogonal zu denjenigen der spektralen Komponenten sind, die von dem DWDM-Eingangssignal in dem Auskopplungs- und Durchlaßmodus abgeleitet sind.
Der spektrale Demux/Mux 19 (1B) und die LC-Polarisationssteuerung 16 sind ähnlich der Weise wirksam, die oben mit Bezug auf 3A (Auskopplungsmodus) beschrieben ist, mit dem einzigen Unterschied, daß die spektralen Komponenten 46 und 47, die von den optischen Wegen A bzw. B der optischen Eingangseinrichtungen 12 aus in den spektralen Demultiplexer 14 eintreten, in der z- bzw. der y-Richtung polarisiert sind. Die Polarisationskomponenten 42 und 43, die aus dem spektralen Multiplexer 15 austreten, sind mit den optischen Eingangswegen A' bzw. B' der optischen Ausgangseinrichtungen 13 ausgerichtet und umfassen die spektralen Komponenten 48 und 49, deren Polarisationsrichtungen relativ zu denjenigen der spektralen Komponenten 46 bzw. 47 im wesentlichen unverändert sind.
Die Polarisationskomponenten 42 und 43 treten in die optischen Ausgangseinrichtungen 13 ein. Die Polarisationskomponente 42, die über den optischen Eingangsweg A' eintritt, umfaßt die spektrale Komponente 48, die in der z-Richtung (kurzgestrichelte Linie) polarisiert ist, und die Polarisationskomponente 43, die über den optischen Eingangsweg A' eintritt, umfaßt die spektrale Komponente 49, die in der y-Richtung (langgestrichelte Linie) polarisiert ist. Die optischen Ausgangseinrichtungen überlappen die spektralen Komponenten 48 und 49 räumlich, um das optische Signal des Kanals I wieder zu erzeugen, das mit dem Ausganganschluß 39 ausgerichtet ist, wie es oben mit Bezug auf 1D beschrieben ist. Dies liefert ein optisches Signal des Kanals I des DWDM-Ausgangssignals S_O.
Nun wird mit Bezug auf 3D ein Betrieb des oben beschriebenen COADM 10 beschrieben, wobei sich der Kanal I in seinem Additions-Auskopplungs-Modus befindet. In dem Additions-Auskopplungs-Modus bewirkt das Steuersignal in seinem 1-Zustand, das an die Steuerzelle 50 der LC-Polarisationssteuerung 16 angelegt wird, daß der COADM 10 das optische Signal des Kanals I des DWDM-Additionssignals S_A, das an dem Additionsanschluß 38 empfangen wird, zu dem Auskopplungsanschluß 37 lenkt, wo es zu dem optischen Signal des Kanals I des DWDM-Auskopplungssignals S_D wird.
Ein Betrieb der optischen Eingangseinrichtungen 12, wobei das DWDM-Additionssignal S_A an dem Additionsanschluß 38 empfangen wird, ist oben mit Bezug auf 3C (Additionsmodus) beschrieben. Die optischen Eingangseinrichtungen führen die Polarisationskomponenten 40 und 41 dem spektralen Demux/Mux 19 (1B) zu. Die Polarisationskomponente 40, die in den optischen Ausgangsweg A eingespeist wird, umfaßt die spektrale Komponente 46, die in der z-Richtung polarisiert ist, und Polarisationskomponente 41, die in den optischen Ausgangsweg B eingespeist wird, umfaßt die spektrale Komponente 47, die in der y-Richtung polarisiert ist, wie es oben mit Bezug auf 1C beschrieben ist.
Der spektrale Demux/Mux 19 (1B) und die LC-Polarisationssteuerung 16 sind ähnlich der Weise wirksam, wie es oben mit Bezug auf 3B (Durchlaßmodus) beschrieben ist, mit dem einzigen Unterschied, daß die spektralen Komponenten 46 und 47, die in den Polarisationskomponenten 40 und 41 enthalten sind, die von den optischen Wegen B bzw. A der optischen Eingangseinrichtungen 12 aus in den spektralen Demultiplexer 14 eintreten, in der z- bzw. der y-Richtung polarisiert sind, wie eben beschrieben. Die Polarisationskomponenten 42 und 42, die aus dem spektralen Multiplexer 15 austreten, sind mit den optischen Eingangswegen A' bzw. B' der optischen Ausgangseinrichtungen ausgerichtet und umfassen die spektralen Komponenten 48 und 49, die in der y- bzw. der z-Richtung polarisiert sind.
Die Polarisationskomponenten 42 und 43 treten in die optischen Ausgangseinrichtungen 13 ein. Die Polarisationskomponente 42, die über den optischen Weg A' eintritt, umfaßt die spektrale Komponente 48, die in der y-Richtung (langgestrichelte Linie) polarisiert ist. Die Polarisationskomponente 43, die über den optischen Eingangsweg B' eintritt, umfaßt die spektrale Komponente 49, die in der z-Richtung (kurzgestrichelte Linie) polarisiert ist. Die optischen Ausgangseinrichtungen überlappen die spektralen Komponenten 48 und 49 räum lich, um das optische Signal des Kanals I zu bilden, das mit dem Auskopplungsanschluß 37 ausgerichtet ist, wie es oben mit Bezug auf 1B beschrieben ist. Dies liefert das optische Signal des Kanals I des DWDM-Auskopplungssignals S_D.
In 3A und 3C befindet sich das Steuersignal, das an die Steuerzelle 50 der LC-Polarisationssteuerung 16 angelegt wird, in seinem 0-Zustand, so daß der Kanal I des COADM 10 sich mit Bezug auf ein DWDM-Eingangssignal an dem Eingangsanschluß 36 in seinem Auskopplungsmodus befindet, und sich mit Bezug auf ein DWDM-Additionssignal an dem Additionsanschluß 38 in seinem Additionsmodus befindet. Dem Durchschnittsfachmann ist ersichtlich, daß, falls sowohl das DWDM-Eingangssignal als auch das DWDM-Additionssignal ein optisches Signal des Kanals I umfassen, der COADM das optische Signal des Kanals I des DWDM-Eingangssignals auskoppelt und das optische Signal des Kanals I des DWDM-Additionssignals addiert.
In 3B und 3D befindet sich das Steuersignal, das an die Steuerzelle 50 der LC-Polarisationssteuerung angelegt wird, in seinem 1-Zustand, so daß der Kanal I des COADM sich mit Bezug auf ein derartiges DWDM-Eingangssignal in seinem Durchlaßmodus befindet, und sich mit Bezug auf ein derartiges DWDM-Additionssignal in seinem Additions-Auskopplungs-Modus befindet. Dem Durchschnittsfachmann ist ersichtlich, daß, falls sowohl das DWDM-Eingangssignal als auch das DWDM-Additionssignal ein optisches Signal des Kanals I umfassen, der COADM das optische Signal des Kanals I des DWDM-Eingangssignals durchläßt und das optische Signal des Kanals I des DWDM-Additionssignals auskoppelt.
Ein Betrieb der Ausführungen des COADM gemäß der Erfindung ist in dieser Offenbarung mit Bezug auf den Kanal I des COADM als ein Beispiel beschrieben. Die verbleibenden Kanäle des COADM sind auf eine Weise wirksam, die diesem Kanal ähnlich und abhängig von diesem ist, außer daß die spektralen Komponenten, die von dem optischen Signal des Kanals abgeleitet sind, eine andere Steuerzelle der LC-Polarisationssteuerung als die Steuerzelle 50 durchlaufen. Jeder Kanal des COADM ist unabhängig gemäß dem Zustand des an die Steuerzelle angelegten Steuersignals entsprechend dem Kanal und dem DWDM-Signal oder den DWDM-Signalen an den Anschlüssen der optischen Eingangseinrichtungen wirksam.
Der COADM 10 wurde mit Bezug auf ein Beispiel beschrieben; bei dem die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 11 vier Anschlüsse umfassen und das folglich vier Betriebsmodi aufweist. Bei Variationen des in 1A gezeigten COADM 10 können die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen drei Anschlüsse umfassen. Ein Nur-Auskopplungs-COADM, bei dem das Steuersignal jeden Kanal in einen Durchlaßmodus oder einen Auskopplungsmodus versetzt, kann durch Modifizieren der optischen Eingangseinrichtungen 12 mit lediglich einem Eingangsanschluß aufgebaut sein. In diesem Fall sind der Additionsanschluß 38, der Drehspiegel 34 und die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung 30 weggelassen. Gleichermaßen kann ein Nur-Additions-COADM, bei dem das Steuersignal jeden Kanal in einen Durchlaßmodus oder Additionsmodus versetzt, durch Modifizieren der optischen Eingangseinrichtungen 13 mit lediglich einem Ausgangsanschluß aufgebaut sein. In diesem Fall sind der Drehspiegel 33 und der Auskopplungsanschluß 37 weggelassen. Alternativ sind die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung 30, der Drehspiegel 34 und der Ausgangsanschluß weggelassen, ist die Steuerlogik invertiert und wird der Auskopplungsanschluß 37 als der Ausgangsanschluß verwendet.
Bei den eben beschriebenen vereinfachten COADMs sind sowohl die optischen Eingangseinrichtungen 12 als auch die optischen Ausgangseinrichtungen 13 eingerichtet, aus einem DWDM-Signal eine erste Polarisationskomponente mit einer ersten Polarisationsrichtung und eine zweite Polarisationskomponente mit einer zweiten Polarisationsrichtung, die orthogonal zu der ersten Polarisationsrichtung ist, zu erzeugen und die erste und die zweite Polarisationskomponente über den ersten bzw. den zweiten optischen Weg auszugeben. Bei dem Nur-Additions-COADM jedoch sind nur die optischen Eingangseinrichtungen eingerichtet, die erste und die zweite Polarisationskomponente mit der ersten bzw. der zweiten Polarisationsrichtung, wenn das DWDM-Signal an einem der zwei Anschlüsse empfangen wird, und mit der zweiten bzw. der ersten Polarisationsrichtung auszugeben, wenn das DWDM-Signal an dem anderen der zwei Anschlüsse empfangen wird. Zudem sind bei dem Nur-Auskopplungs-COADM lediglich die optischen Ausgangseinrichtungen eingerichtet, die erste und die zweite Polarisationskomponente mit der ersten bzw. der zweiten Polarisationsrichtung, wenn das DWDM-Signal an einem der zwei Anschlüsse empfangen wird, und mit der zweiten bzw. der ersten Polarisationsrichtung auszugeben, wenn das DWDM-Signal an dem anderen der zwei Anschlüsse empfangen wird.
Bei weiteren Variationen können der Eingangsanschluß 36 und der Additionsanschluß 38 vertauscht sein, so wie der Auskopplungsanschluß 37 und der Ausgangsanschluß 39. Die Anschlußbezeichnungen, die gezeigt sind, sehen eine maximale Trennung zwischen dem Auskopplungsanschluß und dem Ausgangsanschluß vor. Bei der beabsichtigten Anwendung des COADM 10 ist es wichtig sicherzustellen, daß der Kanal des Netzwerks, der zuvor durch ein optisches Signal eingenommen war, das aus dem Netzwerk ausgekoppelt wurde, indem es zu dem Auskopplungsanschluß geleitet wurde, von Überbleibseln des ausgekoppelten optischen Signals freibleibt. Derartige Überbleibsel würden das Signal-Rausch-Verhältnis von irgendwelchen optischen Signalen verschlechtern, die später zu dem Kanal addiert werden.
Die Ausführungen 60, 70 und 90 des COADM, die unten beschrieben werden, können ebenfalls ähnlich den oben beschriebenen Weisen vereinfacht und modifiziert werden.
Die Darstellungen des COADM 10 gemäß der Erfindung in 1A und 1B sind in dem Sinne schematisch, daß eine Anzahl von optischen Elementen, die ein Verwalten der optischen Signale, Polarisationskomponenten und der spektralen Komponenten betreffen, wenn sie den COADM durchlaufen, weggelassen wurden, um die Zeichnungen zu vereinfachen. 1E zeigt einen Teil einer Ausführung des COADM, bei dem die oben angegebenen optischen Elemente enthalten sind.
Bei der in 1E gezeigten Ausführung sind sowohl der Eingangsanschluß 36 als auch der Additionsanschluß 38 aus einer Lichtleitfaser 24 und einer Linse 25 gebildet. Die optischen Eingangseinrichtungen 12 sind mit 90° zu der optischen Achse 18 des spektralen Demultiplexers 14 ausgerichtet und der doppel-telezentrische Reimager 25 und der Drehspiegel 27 sind zwischen den optischen Eingangseinrichtungen und dem spektralen Multiplexer angeordnet. Die optischen Ausgangseinrichtungen 13 sind ähnlich konfiguriert.
Die Linse 25 vergrößerte das optische Signal stark, das von der Lichtleitfaser 24 ausgegeben wird, so daß die Ausgabe des optischen Signals an der polarisationsdispersiven Einrichtung 28 oder 30 in einem stark vergrößerten Zustand einfällt. Das Vergrößern des Lichts, das an der polarisationsdispersiven Einrichtung einfällt, reduziert einen Cross-Talk zwischen den Polarisationskomponenten, das von dem optischen Signal erzeugt wird, wenn die Polarisationskomponenten die polarisationsdispersive Einrichtung durchlaufen. Der doppeltelezentrische Reimager verkleinert die Polarisationskomponenten, nachdem sie die polarisationsdispersive Einrichtung durchlaufen haben. Das Verkleinern der Polarisationskomponenten reduziert die erforderliche Größe des spektralen Demux/Mux 19 (1A) und der Polarisationssteuerung 16, die den COADM 10 bilden, und reduziert deshalb die Gesamtgröße des COADM.
Der doppel-telezentrische Reimager kehrt zusätzlich die Reihenfolge der optischen Wege A und B im Vergleich zu der in 1A und 1B gezeigten Ausführung um. Bei der in 1E gezeigten Ausführung bewegt sich die Polarisationskomponente 40, die von dem optischen Weg A ausgegeben wird, durch den spektralen Demultiplexer 14 weiter von der optischen Achse 18 weg als die Polarisationskomponente 41, die von dem optischen Weg B ausgegeben wird, wohingegen sich bei der in 1B gezeigten Ausführung die Polarisationskomponente 40 näher an der optischen Achse bewegt als die Polarisationskomponente 41.
Der Betrieb des in 1E gezeigten Abschnitts des COADM wird mit Bezug auf ein Beispiel beschrieben, bei dem ein optisches Signal an dem Eingangsanschluß 36 empfangen wird. Der Additionsanschluß 38 ist ähnlich strukturiert und auf ähnliche Weise wirksam. Der Abschnitt des COADM zwischen der LC-Polarisationssteuerung und dem Ausgangs- und dem Auskopplungsanschluß (nicht gezeigt) ist symmetrisch strukturiert und auf ähnliche Weise wirksam. Lediglich die o-Polarisationskomponenten, welche die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung 28 und die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung 30 ohne eine seitliche Abweichung durchlaufen, sind in 1E gezeigt, um die Zeichnung zu vereinfachen. Die e-Polarisationskomponenten sind weggelassen.
Die Linse 25 fokussiert das optische Signal, das von dem Ende der Lichtleitfaser 24 divergiert, an dem Abgriffspiegel 32. Der telezentrische Reimager refokussiert die Polarisationskomponente, die von dem optischen Signal abgeleitet ist, das von dem Abgriffspiegel 32 divergiert, an dem Punkt P. Die Länge des optischen Wegs zwischen dem Punkt P und dem konvergierenden Element 22 des spektralen Demultiplexers 14 ist gleich der Entfernung der LC-Polarisationssteuerung 16 von dem konvergierenden Element 22. Das konvergierende Element 22 kollimiert die Polarisationskomponente, die von dem Punkt P divergiert, so daß die Polarisationskomponente sich als ein paralleler Strahl zu der frequenzdispersiven Einrichtung 20 bewegt. Die spektralen Komponenten, die von der Polarisationskomponente durch die frequenzdispersive Einrichtung abgeleitet werden, kehren als parallele Strahlen zu dem konvergierenden Elemente zurück. Das konvergierende Element 22 fokussiert die spektralen Komponenten an den jeweiligen Steuerelementen des LC-Polarisationsmodulators 16.
4A und 4B zeigen eine zweite Ausführung 60 eines COADM gemäß der Erfindung. Der COADM 60 basiert auf dem COADM 10, der in 1A und 1B gezeigt ist. Jedoch setzt sich der spektralen Demux/Mux 69 aus lediglich der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung 20, dem konvergierenden Element 22 und den Drehspiegeln 64 und 65 in einer gefalteten Konfiguration zusammen. Eine derartige Konfiguration ermöglicht, daß die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung 20 sowohl die Polarisationskomponenten räumlich in spektrale Komponenten trennt als auch die spektralen Komponenten räumlich überlappt, um Polarisationskomponenten zu bilden. Folglich ist der COADM 60 kompakter und kann mit weniger Teilen und mit weniger Ausrichtungsschritten hergestellt werden. Elemente des COADM 60, die den Elementen des COADM 10 entsprechen, sind unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen angegeben und werden hier nicht erneut beschrieben.
Die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 61 setzten sich aus den optischen Eingangsrichtungen 62 und den optischen Ausgangseinrichtungen 63 zusammen, die in der z-Richtung benachbart zueinander angeordnet sind. Die optischen Ausgangseinrichtungen sind ein Spiegelbild der optischen Eingangseinrichtungen in der x-z-Ebene. Das Anordnen der optischen Eingangseinrichtungen und der optischen Ausgangseinrichtungen nebeneinander in dieser Weise ermöglicht, daß die Drehspiegel 34 und 35, die in 1A und 1B gezeigt sind, weggelassen werden können und daß der Additionsanschluß 38 und der Ausgangsanschluß 39 direkt mit dem optischen Ausgangsweg B bzw. dem optischen Eingangsweg B' ausgerichtet sein können. Das Anordnen der optischen Eingangseinrichtungen und der optischen Ausgangseinrichtungen nebeneinander auf diese Weise plaziert zusätzlich die optischen Eingangswege A' und B' parallel zu den optischen Ausgangswegen A und B, aber von der optischen Achse 18 mit unterschiedlichen Entfernungen in der y-z-Ebene versetzt. Die optischen Eingangseinrichtungen 62 sind ansonsten strukturell und funktional mit den optischen Eingangseinrichtungen 12 identisch und werden nicht weiter beschrieben. Die optischen Ausgangseinrichtungen 63 unterscheiden sich in ähnlicher Weise von den optischen Ausgangseinrichtungen 13.
Bei dem gezeigten Beispiel ist der Versatz des Additionsanschlusses 38 von der optischen Achse 18 in der y-z-Ebene um eine Versatzentfernung d größer als jener des Ausgangsanschlusses 39.
Bei dem spektralen Demux/Mux 69 sind die Drehspiegel 64 und 65 als mit 135° bzw. 45° zu der x-Achse angewinkelt gezeigt. Die Drehspiegel sind einander gegenüberliegend angeordnet und voneinander in der y-z-Ebene mit einer Entfernung getrennt, die näherungsweise gleich der oben erwähnten Versatzentfernung d ist. Die LC-Polarisationssteuerung 16 ist zwischen den Drehspiegeln angeordnet, wobei ihre gemeinsame Elektrode 56 (2B) parallel zu der x-y-Ebene ist. Spektrale Komponenten werden durch den spektralen Demux/Mux 69 ausgegeben und bewegen sich in der –x-Richtung, aber werden durch den Drehspiegel 64 um im wesentlichen 90° reflektiert. Somit gibt der spektrale Demux/Mux 69 die spektralen Komponenten in der z-Richtung aus. Folglich durchlaufen die spektralen Komponenten die LC-Polarisationssteuerung 16 mit einem Einfallswinkel von Null. Nachdem sie die LC-Polarisationssteuerung durchlaufen haben, bewegen sich die spektralen Komponenten in der z-Richtung, um zu dem spektralen Demux/Mux zurückzukehren, und werden durch den Drehspiegel 65 um im wesentlichen 90° reflektiert. Nach der Reflexion bewegen sich die spektralen Komponenten in der x-Richtung, um wieder in den spektralen Demux/Mux 69 einzutreten.
4B zeigt, wie die optischen Eingangseinrichtungen 62 die Polarisationskomponente 40, die in der y-Richtung polarisiert ist, und die Polarisationskomponente 41, die in der z-Richtung polarisiert ist, von einem DWDM-Eingangssignal ableiten, das von dem Eingangsanschluß 36 empfangen wird, und diese Polarisationskomponenten auf eine Weise, die den oben mit Bezug auf 1B beschriebenen optischen Eingangseinrichtungen 12 ähnlich ist, zu den optischen Wegen A bzw. B lenken.
4C zeigt, wie die optischen Eingangseinrichtungen 62 die Polarisationskomponente 40, die in der z-Richtung polarisiert ist, und die Polarisationskomponente 41, die in der y-Richtung polarisiert ist, von einem DWDM-Additionssignal ableiten, das von dem Additions anschluß 38 empfangen wird, und diese Polarisationskomponenten auf eine Weise, die den oben mit Bezug auf 1C beschriebenen optischen Eingangseinrichtungen 12 ähnlich ist, zu den optischen Wegen A bzw. B lenken. Die räumliche Trennung der Polarisationskomponenten, die von dem DWDM-Additionssignal abgeleitet sind, ist gleich und entgegengesetzt zu jener der Polarisationskomponenten, die von dem DWDM-Eingangssignal abgeleitet sind.
4B zeigt, wie die optischen Ausgangseinrichtungen 63 ein DWDM-Auskopplungssignal von der Polarisationskomponente 42, die über den optischen Weg A' empfangen wird und in der y-Richtung polarisiert ist, und der Polarisationskomponente 43, die über den optischen Weg B' empfangen wird und in der z-Richtung polarisiert ist, ableiten und das Auskopplungssignal auf eine Weise, die den oben mit Bezug auf 1B beschriebenen optischen Ausgangseinrichtungen 13 ähnlich ist, zu dem Auskopplungsanschluß 37 lenken.
4D zeigt, wie die optischen Ausgangseinrichtungen 63 das DWDM-Ausgangssignal S_O von der Polarisationskomponente 42, die über den optischen Weg A' empfangen wird und in der z-Richtung polarisiert ist, und der Polarisationskomponente 43, die über den optischen Weg B' empfangen wird und in der y-Richtung polarisiert ist, ableiten und das Ausgangssignal auf eine Weise, die den oben mit Bezug auf 1D beschriebenen optischen Ausgangseinrichtungen 13 ähnlich ist, zu dem Ausgangsanschluß 39 lenken.
Der Betrieb des oben beschriebenen COADM 60, wobei sich der Kanal I in seinem Auskopplungsmodus befindet, wird nun mit Bezug auf 5A kurz beschrieben. Weitere betriebliche Einzelheiten sind oben in der Beschreibung von 3A zu finden.
Die optischen Eingangseinrichtungen 62 leiten die Polarisationskomponenten 40 und 41 von dem DWDM-Eingangssignal S_I ab, das von dem Eingangsanschluß 36 empfangen wird. Die Polarisationskomponenten umfassen die spektralen Komponenten 46 und 47, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet sind. Da das optische Signal des Kanals I, von dem die spektralen Komponenten abgeleitet sind, über den Eingangsanschluß 36 empfangen wird, ist die spektrale Komponente 46 in der Polarisationskomponente 40, die in den optischen Ausgangsweg A eingespeist wird, in der y-Richtung und die spektrale Komponente 47 in der Polarisationskomponente 41, die in den optischen Ausgangsweg B eingespeist wird, in der z-Richtung polarisiert, wie es oben mit Bezug auf 4B beschrieben ist.
Die Polarisationskomponenten 40 und 41 treten über die optischen Wege A bzw. B in den spektralen Demux/Mux 69 (4B) ein. Die optischen Wege sind parallel zueinander und zu der optischen Achse 18 und sind voneinander um eine Walk-Off-Einheit in der z-Richtung getrennt.
Bei dem spektralen Demux/Mux 69 lenkt das konvergierende Element 22 die Polarisationskomponenten zu der frequenzdispersiven Einrichtung 20. Die optischen Eingangseinrichtungen befinden sich relativ nahe an der optischen Achse 18. Folglich fallen die Polarisationskomponenten an der frequenzdispersiven Einrichtung mit einer relativ geringen Einfallswinkelkomponente in der x-z-Ebene ein. Die frequenzdispersive Einrichtung trennt das Polarisationskomponentenpaar 40 und 41 räumlich in der y-Richtung, um jeweilige Paare spektraler Komponenten zu erzeugen, wie es oben beschrieben ist. Die spektralen Komponenten werden gemäß ihren Frequenzen räumlich getrennt. 4A zeigt ein Beispiel, bei dem die Polarisationskomponente 41 (von der Polarisationskomponente 43 verdeckt) räumlich in die fünf spektralen Komponenten 44 getrennt wird. Die fünf spektralen Komponenten, die von der Polarisationskomponente 40 (auch von der Polarisationskomponente 43 verdeckt) abgeleitet sind, sind durch die gezeigten spektralen Komponenten 44 verdeckt. In der Praxis können COADMs so konfiguriert sein, daß sie mehr oder weniger als die fünf Kanäle, die der Veranschaulichung halber gezeigt sind, steuern, indem die LC-Polarisationssteuerung mit mehr oder weniger Steuerzellen als der gezeigten Anzahl versehen wird. Die Seitenansicht von 5A zeigt die räumliche Trennung in der z-Richtung zwischen den spektralen Komponenten 46 und 47 des Kanals I und zwischen den spektralen Komponenten 48 und 49 des Kanals I in dem frequenzdispergierten Abschnitt des optischen Wegs, der sich von der frequenzdispersiven Einrichtung 20 durch die LC-Polarisationssteuerung 16 hindurch und zurück zu der frequenzdispersiven Einrichtung erstreckt.
Die frequenzdispersive Einrichtung 20 lenkt die räumlich getrennten spektralen Komponenten durch das konvergierende Element 22 zurück. In der x-z-Ebene ist die Komponente des Reflexionswinkels der spektralen Komponenten, die von der frequenzdispersiven Einrichtung erzeugt werden, gleich der Komponente des Einfallswinkels der Polarisationskomponenten, die von den optischen Eingangseinrichtungen 62 empfangen werden. Das konvergierende Element 22 lenkt die spektralen Komponenten so ab, daß sie sich parallel zu der x-Achse bewegen und mit einer Entfernung, die näherungsweise gleich der Trennung des Additionsanschlusses 38 von der gleichen Achse ist, von der optischen Achse 18 getrennt sind. Der Drehspiegel 64 ist so angeordnet, daß er die spektralen Komponenten abfängt und sie mit im wesentlichen 90° reflektiert, so daß sie die LC-Polarisationssteuerung 16 mit einem Einfallswinkel von Null durchlaufen.
Jedes Paar spektraler Komponenten durchläuft eine unterschiedliche Steuerzelle der LC-Polarisationssteuerung, wie es oben beschrieben und in 2A und 4A gezeigt ist. 5A zeigt die spektralen Komponenten 46 und 47 des Kanals I, die in der y- bzw. der z-Richtung polarisiert sind, an der Steuerzelle 50 einfallend. In dem Auskopplungsmodus befindet sich das Steuersignal, das an die Steuerzelle 50 angelegt wird, in seinem 0-Zustand. Folglich dreht die Steuerzelle 50 die Polarisationsrichtungen der spektralen Komponenten 46 und 47 um einen Winkel von 0°. Die Steuerzelle gibt die spektralen Komponenten 48 und 49 des Kanals I aus, deren Polarisationsrichtungen relativ zu jenen der spektralen Komponenten 46 bzw. 47 im wesentlichen unverändert sind. Die spektralen Komponenten 48 und 49 sind in der y- bzw. der z-Richtung polarisiert, wie es in 5A gezeigt ist.
Die spektralen Komponenten 48 und 49 verlaufen von der LC-Polarisationssteuerung 16 zurück zu dem zweiten Drehspiegel 65. Der zweite Drehspiegel reflektiert die spektralen Komponenten mit im wesentlichen 90°, so daß die spektralen Komponenten sich erneut parallel zu der x-Achse zurück zu dem spektralen Demux/Mux 69 hin bewegen. Die spektralen Komponenten sind mit einer Entfernung gleich jener des Abgriffspiegels 33 von der optischen Achse 18 von dieser getrennt.
Bei dem spektralen Demux/Mux 69 lenkt das konvergierende Element 22 die spektralen Komponenten zu der frequenzdispersiven Einrichtung 20. In der x-z-Ebene fallen die spektralen Komponenten, die von der LC-Polarisationssteuerung 16 empfangen werden, an der frequenzdispersiven Einrichtung mit einer Einfallswinkelkomponente ein, die größer als diejenige der Polarisationskomponenten ist, die von den optischen Eingangseinrichtungen 62 empfangen werden.
Die frequenzdispersive Einrichtung 20 überlappt die Paare spektraler Komponenten räumlich, um ein Polarisationskomponentenpaar zu bilden, das sich aus den Polarisationskomponenten 42 und 43 zusammensetzt. Die Polarisationskomponente 43 ist von der Polarisationskomponente 42 in der –z-Richtung räumlich getrennt, wie es in 5A gezeigt ist. Die Polarisationskomponenten werden mit einem Reflexionswinkel erzeugt, dessen Komponente in der x-z-Ebene gleich derjenigen des Einfallswinkels der spektralen Komponenten an der frequenzdispersiven Einrichtung ist. Folglich werden die Polarisationskomponenten 42 und 43 nach einer Ablenkung durch das konvergierende Element 22 von dem spektralen Demux/Mux 69 ausgegeben und bewegen sich parallel zu der x-Achse um eine Walk-Off-Einheit in der z-Richtung voneinander getrennt und um eine Entfernung gleich der Trennung des Ausgangsanschlusses 39 von der optischen Achse von der optischen Achse 18 getrennt. Die Polarisationskomponenten 42 und 43 sind deshalb mit den optischen Eingangswegen A' bzw. B' der optischen Ausgangseinrichtungen 63 ausgerichtet.
Die Polarisationskomponenten 42 und 43 treten in die optischen Ausgangseinrichtungen 63 ein. Die Polarisationskomponente 42, die über den optischen Eingangsweg A' eintritt, umfaßt die spektrale Komponente 48, die in der y-Richtung polarisiert ist, und die Polarisationskomponente 43, die über den optischen Eingangsweg B' eintritt, umfaßt die spektrale Komponente 49, die in der z-Richtung polarisiert ist. Die optischen Ausgangseinrichtungen überlappen die spektralen Komponenten 48 und 49 räumlich, um das optische Signal des Kanals I des DWDM-Auskopplungssignals S_D zu bilden, und lenken dieses Signal zu dem Auskopplungsanschluß 37, wie es oben mit Bezug auf 4B beschrieben ist.
5B, 5C und 5D zeigen den Betrieb des COADM 60, wobei sich der Kanal I in seinem Durchlaß-, Additions- bzw. Additions-Auskopplungs-Modus befindet. Der Betrieb des COADM 60, wobei sich der Kanal I in diesen Modi befindet, ist ähnlich dem Betrieb des COADM 10, wobei sich der Kanal I in diesen Modi befindet, was oben mit Bezug auf 3B, 3C bzw. 3D beschrieben ist. Folglich werden die 5B, 5C und 5D lediglich kurz beschrieben.
In 5B (Durchlaßmodus) empfangen die optischen Eingangseinrichtungen 62 das DWDM-Eingangssignal S_I, welches das optische Signal des Kanals I umfaßt, von dem Eingangsanschluß 36. Folglich umfaßt die Polarisationskomponente 40, die in den optischen Ausgangsweg A eingespeist wird, die spektrale Komponente 46, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet und in der y-Richtung polarisiert ist, und umfaßt die Polarisationskomponente 41, die in den optischen Weg B eingespeist wird, die spektrale Komponente 47, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet ist und in der z-Richtung polarisiert ist, wie es oben mit Bezug auf 4B beschrieben ist.
In dem Durchlaßmodus dreht die Steuerzelle 50 die Polarisationsrichtungen der spektralen Komponenten 46 und 47 um einen Winkel von 90°, so daß die Polarisationskomponenten 42 und 43, die von dem spektralen Demux/Mux 69 in die optischen Wege A' bzw. B' der optischen Ausgangseinrichtungen 63 eintreten, die spektralen Komponenten 48 und 49 umfassen, die in der z- bzw. der y-Richtung polarisiert sind. Die optischen Ausgangseinrichtungen überlappen die spektralen Komponenten 48 und 49 räumlich, um das optische Signal des Kanals I des DWDM-Ausgangssignals S_O zu bilden, und lenken dieses Signal zu dem Ausgangsanschluß 39, wie es oben mit Bezug auf 4D beschrieben ist.
In 5C (Additionsmodus) empfangen die optischen Eingangseinrichtungen 62 das DWDM-Additionssignal S_A, welches das optische Signal des Kanals I umfaßt, von dem Additionsanschluß 38. Folglich umfaßt die Polarisationskomponente 40, die in den optischen Weg A eingespeist wird, die Polarisationskomponente 46, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet und in der z-Richtung polarisiert ist, und umfaßt die Polarisationskomponente 41, die in den optischen Weg B eingespeist wird, die Polarisationskomponente 47, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet ist und in der y-Richtung polarisiert ist, wie es oben mit Bezug auf 4C beschrieben ist.
In dem Additionsmodus dreht die Steuerzelle 50 die Polarisationsrichtungen der spektralen Komponenten 46 und 47 um einen Winkel von 0°, so daß die Polarisationskomponenten 42 und 43, die von dem spektralen Demux/Mux 69 in die optischen Wege A' bzw. B' der optischen Ausgangseinrichtungen 63 eintreten, die spektralen Komponenten 48 und 49 umfassen, die in der z- bzw. der y-Richtung polarisiert sind. Die optischen Ausgangseinrichtungen überlappen die spektralen Komponenten 48 und 49 räumlich, um das optische Signal des Kanals I des DWDM-Ausgangassignals S_O zu bilden, und lenken dieses Signal zu dem Ausgangsanschluß 39, wie es oben mit Bezug auf 4D beschrieben ist.
In 5D (Additions-Auskopplungs-Modus) empfangen die optischen Eingangseinrichtungen 62 das DWDM-Additionssignal S_A, welches das optische Signal des Kanals I umfaßt, von dem Additionsanschluß 38. Folglich umfaßt die Polarisationskomponente 40, die in den optischen Weg A eingespeist wird, die Polarisationskomponente 46, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet und in der z-Richtung polarisiert ist, und umfaßt die Polarisationskomponente 41, die in den optischen Weg B eingespeist wird, die Polarisationskomponente 47, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet ist und in der y-Richtung polarisiert ist, wie es oben mit Bezug auf 4C beschrieben ist.
In dem Additions-Auskopplungs-Modus dreht die Steuerzelle 50 die Polarisationsrichtungen der spektralen Komponenten 46 und 47 um einen Winkel von 90°, so daß die Polarisationskomponenten 42 und 43, die von dem spektralen Demux/Mux 69 in die optischen Wege A' bzw. B' der optischen Ausgangseinrichtungen 63 eintreten, die spektralen Komponenten 48 und 49 umfassen, die in der y- bzw. der z-Richtung polarisiert sind. Die optischen Ausgangseinrichtungen überlappen die spektralen Komponenten 48 und 49 räumlich, um das optische Signal des Kanals I des DWDM-Auskopplungssignals S_D zu bilden, und lenken dieses Signal zu dem Auskopplungsanschluß 37, wie es oben mit Bezug auf 4B beschrieben ist.
6A und 6B zeigen eine dritte Ausführung 70 eines COADM gemäß der Erfindung. Der COADM 70 basiert auf dem COADM 10, der in 1A und 1B gezeigt ist. Der COADM 70 verwendet jedoch eine gefaltete Konfiguration, welche die reflektierende LC-Polarisationssteuerung 76 umfaßt, und der spektrale Demux/Mux 79 setzt sich lediglich aus der einzel-frequenzdispersiven Einrichtung 20 und dem konvergierenden Element 22 zusammen. Elemente des COADM 70, die den Elementen des COADM 10 entsprechen, sind unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen angegeben und werden hier nicht erneut beschrieben.
Bei dem COADM 70 wird die reflektierende LC-Polarisationssteuerung 76 mit einem Einfallswinkel von Null an ihren reflektierenden Steuerelektroden betrieben, wie es unten beschrieben wird. Folglich bewegt sich Licht, das von der reflektierende LC-Polarisationssteuerung reflektiert wird, entlang dem gleichen Weg zurück, wie Licht, das an der reflektierenden LC-Polarisationssteuerung einfällt. Folglich fallen die optischen Ausgangswege A und B mit den optischen Eingangswegen A' bzw. B' zusammen. Die reziproken Lichtwege ermöglichen, daß die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 71 vereinfacht werden können und nur die polarisationsdispersiven optischen Einrichtungen 72, die sich aus der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung 28, der doppel-polarisationsdispersiven Einrichtung 30 und dem Abgriffspiegel 32 zusammensetzten, den Zirkulator 74 mit drei Anschlüssen, den Zirkulator 75 mit drei Anschlüssen und die Anschlüsse 36–39 umfassen. Die Zirkulatoren 74 und 75 mit drei Anschlüssen trennen das Licht, das von der LC-Polarisationssteuerung 76 reflektiert wird, von dem Licht, das von dem Eingangsanschluß 36 und dem Additionsanschluß 38 empfangen wird.
Die reflektierende LC-Polarisationssteuerung 76 ist der transmissiven LC-Polarisationssteuerung 16 ähnlich, die in 2A und 2B gezeigt ist, aber unterscheidet sich dahingehend, daß die Steuerelektroden, wie die Steuerelektrode 57, reflektierend sind. Zusätzlich kann die Abdeckplatte 54 lichtundurchlässig sein. Bei einer Ausführung wird ein Siliziumchip als die Abdeckplatte 54 verwendet. Elektronische Schaltungen zum Treiben der Steuerelektroden können in oder an den Abschnitten des Siliziumchips unterhalb der Steuerelektroden unter Verwendung herkömmlicher Halbleiterfertigungsprozesse gebildet werden. Bei den Ausführungen, die den transmissiven LC-Polarisationsmodulator 16 verwenden, kann ein Siliziumchip, in dem die Treiberschaltungen gefertigt sind, an der Abdeckplatte 54 befestigt sein (2B).
Die polarisationsdispersiven optischen Einrichtungen 72 setzten sich aus der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung 28, dem Abgriffspiegel 32 und der doppel-polarisationsdispersiven Einrichtung 30 zusammen, die in dieser Reihenfolge in der Richtung der –x-Achse angeordnet sind. In der Reihenfolge von Elementen in der Richtung der –x-Achse folgt der Zirkulator 75, der den Ausgangsanschluß 39, den Additionsanschluß 38 und den Eingang/Ausgang(I/O)-Anschluß 77 im Uhrzeigersinn umfaßt. Der I/O-Anschluß 77 ist parallel zu der x-Achse.
Der Abgriffspiegel 32 ist mit 45° zu der x-Achse ausgerichtet gezeigt. Dies ist jedoch für die Erfindung nicht entscheidend. Der Abgriffspiegel kann in einem anderen Winkel als 45° zu der optischen Achse ausgerichtet sein. Der Zirkulator 74 ist in der –y-Richtung von dem Abgriffspiegel versetzt. Der Zirkulator 74 umfaßt entgegen dem Uhrzeigersinn den Auskopplungsanschluß 37, den Eingangsanschluß 36 und den I/O-Anschluß 78. Der I/O-Anschluß 78 ist parallel zu der y-Achse ausgerichtet.
Die Reflexion des I/O-Anschlusses 78 in dem Abgriffspiegel 32 definiert die Lage der optischen Wege A und A' in der y-z-Ebene. Die optischen Wege B und B' sind von den optischen Wegen A und A' um eine Walk-Off-Einheit in der –z-Richtung versetzt. Der I/O-Anschluß 77 des Zirkulators 75 ist mit den optischen Wegen B und B' ausgerichtet.
In der y-z-Ebene sind die reflektierende LC-Polarisationssteuerung 76 und die optischen Wege A und B der optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 71 symmetrisch um die optische Achse 18 des spektralen Demux/Mux 79 angeordnet.
6C zeigt, wie die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 71 ein Polarisationskomponentenpaar, das sich aus der Polarisationskomponente 40, die in der y-Richtung polarisiert ist, und der Polarisationskomponente 41 zusammensetzt, die in der z-Richtung polarisiert ist, von einem DWDM-Eingangssignal, das an dem Eingangsanschluß 36 empfangen wird, ableiten und die Polarisationskomponenten zu den optischen Wegen A bzw. B lenken. Der Zirkulator 75, die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung 30 und das Licht, das von der LC-Polarisationssteuerung 76 reflektiert wird, wurden in 6C weggelassen, um die Zeichnung zu vereinfachen. Das DWDM-Eingangssignal verläuft von dem Eingangsanschluß 36 entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Zirkulator 74 hindurch und wird von dem I/O-Anschluß 78 zu dem Abgriffspiegel 32 hin ausgegeben. Der Abgriffspiegel und die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung 28 sind dann auf die Weise wirksam, die oben mit Bezug auf 1B beschrieben ist.
6D zeigt, wie die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 71 ein Polarisationskomponentenpaar, das sich aus der Polarisationskomponente 40, die in der z-Richtung polarisiert ist, und der Polarisationskomponente 41 zusammensetzt, die in der y-Richtung polarisiert ist, von einem DWDM-Additionssignal, das an dem Additionsanschluß 38 empfangen wird, ableiten und die Polarisationskomponenten zu den optischen Wegen A bzw. B lenken. Der Zirkulator 74 und das Licht, das von der LC-Polarisationssteuerung 76 reflektiert wird, wurden in 6D weggelassen, um die Zeichnung zu vereinfachen. Das DWDM-Additionssignal verläuft im Uhrzeigersinn durch den Zirkulator 75 hindurch und wird von dem I/O-Anschluß 77 zu der doppel-polarisationsdispersiven Einrichtung 30 hin ausgegeben. Die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung und die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung 28 sind auf die Weise wirksam, die ähnlich derjenigen ist, die oben mit Bezug auf 1C beschrieben ist. Die räumliche Trennung der Polarisationskomponenten, die von dem DWDM-Additionssignal abgeleitet sind, ist gleich und entgegengesetzt zu derjenigen der Polarisationskomponenten, die von dem DWDM-Eingangssignal abgeleitet sind.
6E zeigt, wie die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 71 ein DWDM-Auskopplungssignal von einem Polarisationskomponentenpaar ableiten, das sich aus der Polarisationskomponente 42, die in der y-Richtung polarisiert ist, und der Polarisationskomponente 43 zusammensetzt, die in der z-Richtung polarisiert ist, die von den optischen Wegen A' bzw. B' empfangen werden, und das DWDM-Auskopplungssignal zu dem Auskopplungsanschluß 37 lenken. Der Zirkulator 75, die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung 30 und Licht, das von dem Eingangsanschluß 36 oder dem Additionsanschluß 38 empfangen wird, wurden in 6E weggelassen, um die Zeichnung zu vereinfachen. Die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung 28 und der Abgriffspiegel 32 sind auf die Weise wirksam, die oben mit Bezug auf 1B beschrieben ist, um aus den Polarisationskomponenten das DWDM-Auskopplungssignal zu erzeugen, das mit dem Abgriffspiegel 32 ausgerichtet ist. Das DWDM-Auskopplungssignal wird von dem Abgriffspiegel zu dem I/O-Anschluß 78 des Zirkulators 74 hin reflektiert. Nachdem es durch den I/O-Anschluß 78 eingetreten ist, verläuft das DWDM-Auskopplungssignal entgegen dem Uhrzeigersinn durch den Zirkulator 74 hindurch und wird von dem Auskopplungsanschluß 37 ausgegeben.
6F zeigt, wie die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 71 ein DWDM-Ausgangssignal von einem Polarisationskomponentenpaar ableiten, das sich aus der Polarisationskomponente 42, die in der z-Richtung polarisiert ist, und der Polarisationskomponente 43 zusammensetzt, die in der y-Richtung polarisiert ist, die von den optischen Wegen A' bzw. B' empfangen werden, und das DWDM-Ausgangssignal zu dem Ausgangsanschluß 39 lenken. Der Zirkulator 74 und Licht, das von dem Eingangsanschluß 36 oder dem Additionsanschluß 38 empfangen wird, wurden in 6F weggelassen, um die Zeichnung zu vereinfachen. Die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung 28 und die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung 30 sind auf die Weise wirksam, die derjenigen ähnlich ist, die oben mit Bezug auf 1D beschrieben ist, um aus den Polarisationskomponenten das DWDM-Ausgangssignal zu erzeugen, das mit dem I/O-Anschluß 77 des Zirkulators 75 ausgerichtet ist. Das DWDM-Ausgangssignal tritt durch den I/O-Anschluß 77 hindurch in den Zirkulator 75 ein, verläuft im Uhrzeigersinn durch den Zirkulator 75 hindurch und wird von dem Ausgangsanschluß 39 ausgegeben.
Der Betrieb des oben beschriebenen COADM 70, wobei sich der Kanal I in seinem Auskopplungsmodus befindet, wird nun mit Bezug auf 7A kurz beschrieben. Weitere betriebliche Einzelheiten sind oben in der Beschreibung von 3A zu finden.
Die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 71 leiten die Polarisationskomponenten 40 und 41 von dem DWDM-Eingangssignal S_I ab, das an dem Eingangsanschluß 36 empfangen wird, wie es oben mit Bezug auf 6C beschrieben ist. Die Polarisationskomponenten umfassen die spektralen Komponenten 46 und 47 des Kanals I, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet sind. Da das optische Signal des Kanals I, von dem die spektralen Komponenten abgeleitet sind, über den Eingangsanschluß 36 empfangen wird, ist die spektrale Komponente 46 in der Polarisationskomponente 40, die in den optischen Ausgangsweg A eingespeist wird, in der y-Richtung und die spektrale Komponente 47 in der Polarisations komponente 41, die in den Ausgangsweg B eingespeist wird, in der z-Richtung polarisiert, wie es oben beschrieben ist.
Pfeile geben die Richtung und die Polarisationszustände der Polarisationskomponenten und der spektralen Komponenten, kollektiv Komponenten, an verschiedenen Punkten in dem COADM 70 an. Ein durchgezogener Pfeil gibt eine Polarisation in der y-Richtung an. Ein hohler Pfeil gibt eine Polarisation in der z-Richtung an. Zum Beispiel sind die Polarisationskomponente 40, die in der y-Richtung polarisiert ist, und die Polarisationskomponente 41, die in der z-Richtung polarisiert ist, die von der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung 28 ausgegeben werden, durch einen hohlen Pfeil bzw. einen durchgezogenen Pfeil angegeben. Zudem ist die Polarisationsrichtung einer Komponente, deren Polarisationsrichtung von der LC-Polarisationssteuerung 76 um einen Winkel von 0° gedreht wird, unter Verwendung der oben beschriebenen Übereinkunft bezüglich langgestrichelter Linie/kurzgestrichelter Linie angegeben. Eine Komponente, deren Polarisationsrichtung durch die reflektierende LC-Polarisationssteuerung verändert wird, ist durch eine Strichpunktlinie angegeben.
Die Polarisationskomponenten 40 und 41 treten über die optischen Wege A bzw. B in den spektralen Demux/Mux 79 ein. Die optischen Wege sind parallel zueinander und zu der optischen Achse 18 und sind voneinander um eine Walk-Off-Einheit in der z-Richtung getrennt.
Der spektrale Demux/Mux 79 erzeugt wie oben mit Bezug auf 3A beschrieben aus den Polarisationskomponenten spektrale Komponenten, die räumlich in der y-Richtung getrennt sind, und gibt die spektralen Komponenten parallel zu der optischen Achse 18 aus, wie es in der Draufsicht von 6A gezeigt ist. Die Seitenansicht von 7A zeigt die räumliche Trennung in der z-Richtung zwischen den spektralen Komponenten 46 und 47 des Kanals I sowie zwischen den spektralen Komponenten 48 und 49 des Kanals I in dem frequenzdispergierten Abschnitt des optischen Wegs von der frequenzdispersiven Einrichtung 20, durch die LC-Polarisationssteuerung 16 hindurch und zurück zu der frequenzdispersiven Einrichtung.
Der spektrale Demux/Mux 79 gibt die spektralen Komponenten 44 parallel zu der optischen Achse 18 und von dieser mit einer Entfernung getrennt aus, die näherungsweise gleich der Trennung des Zirkulators 75 von derselben Achse ist. Die reflektierende LC-Polarisationssteuerung 76 ist angeordnet, um die spektralen Komponenten abzufangen, die an der reflektierenden LC-Polarisationssteuerung 76 mit einem Einfallswinkel von Null einfallen.
Jedes Paar spektraler Komponenten fällt an einer unterschiedlichen Steuerzelle der reflektierenden LC-Polarisationssteuerung 76 ein, wie es oben beschrieben und in 6A gezeigt ist. 7A zeigt die spektralen Komponenten 46 und 47 des Kanals I, die in der y- bzw. der z-Richtung polarisiert sind und an der Steuerzelle 50 einfallen. In dem Auskopplungsmodus befindet sich das Steuersignal, das an die Steuerzelle 50 angelegt ist, in seinem 0-Zustand. Folglich werden die spektralen Komponenten 46 und 47 von der Steuerzelle 50 reflektiert, wobei ihre Polarisationsrichtungen um einen Winkel von 0° gedreht werden, und werden als die spektralen Komponenten 48 und 49 des Kanals I ausgegeben, die in der y- bzw. der z-Richtung polarisiert sind, wie es in 7A gezeigt ist.
Die reflektierende LC-Polarisationssteuerung 76 reflektiert die spektralen Komponenten zurück zu dem spektralen Demux/Mux 79 hin entlang dem gleichen Weg wie jenem, von dem sie von dem spektralen Demux/Mux ausgegeben wurden. Der spektrale Demux/Mux überlappt wie oben beschrieben die Paare spektraler Komponenten räumlich, um ein Polarisationskomponentenpaar zu bilden, das sich aus den Polarisationskomponenten 42 und 43 zusammensetzt. Die Polarisationskomponenten bewegen sich parallel zu der x-Achse um eine Walk-Off-Einheit in der z-Richtung voneinander getrennt und mit den optischen Eingangswegen A' bzw. B' der optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 71 ausgerichtet.
Die Polarisationskomponenten 42 und 43 treten in die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 71 ein. Die Polarisationskomponente 42, die über den optischen Eingangsweg A' eintritt, umfaßt die spektrale Komponente 48, die in der y-Richtung polarisiert ist, und die Polarisationskomponente 43, die über den optischen Eingangsweg B' eintritt, umfaßt die spektrale Komponente 49, die in der z-Richtung polarisiert ist. Folglich überlappen die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen die spektralen Komponenten 48 und 49 räumlich, um das optische Signal des Kanals I des DWDM-Auskopplungssignals S_D zu bilden, und lenken dieses Signal zu dem Auskopplungsanschluß 37, wie es oben mit Bezug auf 6E beschrieben ist.
7B, 7C und 7D zeigen den Betrieb des COADM 70, wobei sich der Kanal I in seinem Durchlaß-, Additions- bzw. Additions-Auskopplungs-Modus befindet. Der Betrieb des COADM 70, wobei sich der Kanal I in diesen Modi befindet, ist dem Betrieb des COADM 10 ähnlich, wobei sich der Kanal I in diesen Modi befindet, was oben mit Bezug auf 3B, 3C bzw. 3D beschrieben ist. Folglich werden 7B, 7C und 7D nur kurz beschrieben.
In 7B (Durchlaßmodus) empfangen die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 71 das DWDM-Eingangssignal S_I, welches das optische Signal des Kanals I umfaßt, über den Eingangsanschluß 36. Folglich umfaßt die Polarisationskomponente 40, die in den optischen Weg A eingespeist wird, die Polarisationskomponenten 46, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet und in der y-Richtung polarisiert sind, und umfaßt die Polarisationskomponente 41, die in den optischen Weg B eingespeist wird, die Polarisationskomponente 47, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet ist und in der z-Richtung polarisiert ist, wie es oben mit Bezug auf 6C beschrieben ist.
In dem Durchlaßmodus dreht die Steuerzelle 50 die Polarisationsrichtungen der spektralen Komponenten 46 und 47 um einen Winkel von 90°, so daß die Polarisationskomponenten 42 und 43, die in die optischen Eingangswege A' und B' der optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen von dem spektralen Demux/Mux 79 aus eintreten, die spektralen Komponenten 48 und 49 umfassen, die in der z- bzw. der y-Richtung polarisiert sind. Folglich überlappen die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen die spektralen Komponenten räumlich, um das optische Signal des Kanals I des DWDM-Ausgangssignals So zu bilden, und lenken dieses Signal zu dem Ausgangsanschluß 39, wie es oben mit Bezug auf 6F beschrieben ist.
In 7C (Additionsmodus) empfangen die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 71 das DWDM-Additionssignal S_A, welches das optische Signal des Kanals I umfaßt, an dem Additionsanschluß 38. Folglich umfaßt die Polarisationskomponente 40, die in den optischen Weg A eingespeist wird, die Polarisationskomponenten 46, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet und in der z-Richtung polarisiert sind, und umfaßt die Polarisationskomponente 41, die in den optischen Weg B eingespeist wird, die Polarisationskomponente 47, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet und in der y-Richtung polarisiert ist, wie es oben mit Bezug auf 6D beschrieben ist.
In dem Additionsmodus dreht die dreht die Steuerzelle 50 die Polarisationsrichtungen der spektralen Komponenten 46 und 47 um einen Winkel von 0°, so daß die Polarisationskomponenten 42 und 43, die in die optischen Eingangswege A' und B' der optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 71 von dem spektralen Demux/Mux 79 aus eintreten, die spektralen Komponenten 48 und 49 umfassen, die in der z- bzw. der y-Richtung polarisiert sind. Folglich überlappen die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen die spektralen Komponenten 48 und 49 räumlich, um das optische Signal des Kanals I des DWDM-Ausgangssignals S_O zu bilden, und lenken dieses Signal zu dem Ausgangsanschluß 39, wie es oben mit Bezug auf 6F beschrieben ist.
In 7D (Additions-Auskopplungs-Modus) empfangen die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 71 das DWDM-Additionssignal S_A, welches das optische Signal des Kanals I umfaßt, an dem Additionsanschluß 38. Folglich umfaßt die Polarisationskomponente 40, die in den optischen Weg A eingespeist wird, die Polarisationskomponenten 46, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet und in der z-Richtung polarisiert sind, und umfaßt die Polarisationskomponente 41, die in den optischen Weg B eingespeist wird, die Polari sationskomponente 47, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet und in der y-Richtung polarisiert ist, wie es oben mit Bezug auf 6D beschrieben ist.
In dem Additions-Auskopplungs-Modus dreht die Steuerzelle 50 die Polarisationsrichtungen der spektralen Komponenten um einen Winkel von 90°, wie es oben mit Bezug auf 7B beschrieben ist, so daß die Polarisationskomponenten 42 und 43, die in die optischen Wege A' bzw. B' der optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 71 von dem spektralen Demux/Mux 79 aus eintreten, die spektralen Komponenten 48 und 49 umfassen, die in der y- bzw. der z-Richtung polarisiert sind. Folglich überlappen die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen die spektralen Komponenten 48 und 49 räumlich, um das optische Signal des Kanals I des DWDM-Auskopplungssignals S_D zu bilden, und lenken dieses Signal zu dem Auskopplungsanschluß 37, wie es oben mit Bezug auf 6E beschrieben ist.
Die Erfindung wurde mit Bezug auf Ausführungen beschrieben, in denen der spektrale Demux/Mux ein transmissives konvergierendes Element umfaßt, zum Beispiel die Linse 22. Dies ist jedoch für die Erfindung nicht entscheidend. Der spektrale Demux/Mux kann alternativ reflektierende konvergierende Elemente umfassen.
8A und 8B zeigen eine Ausführung 90 eines COADM gemäß der Erfindung, bei dem sich der spektrale Demux/Mux 99 aus dem Offner-Spektrometer 94 und den Drehspiegeln 64 und 65 zusammensetzt. Der COADM 90 basiert auf dem in 4A und 4B gezeigten COADM 60. Elemente des COADM 90, die Elementen des COADM 60 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen angegeben und werden hier nicht erneut beschrieben. Einem Durchschnittsfachmann ist ersichtlich, daß die COADMs 10 und 70 auf ähnliche Weise modifiziert werden können, so daß sie einen spektralen Demux/Mux umfassen, der auf einem Offner-Spektrometer basiert.
Bei dem spektralen Demux/Mux 99 setzt sich das Offner-Spektrometer 94 aus den konkaven sphärischen Spiegeln 95 und 96 und dem reflektierenden, konvexen, sphärischen Beugungsgitter 97 zusammen. Die konkaven Spiegel weisen ein gemeinsames Krümmungszentrum auf und haben jeweils einen Radius von näherungsweise 2r. Das konvexe Gitter ist konzentrisch bezüglich der konkaven Spiegel und weist einen Radius von r auf. Die konkaven Spiegel dienen als konvergierende Elemente und das Gitter dient als eine frequenzdispersive Einrichtung. Das konvexe Gitter 97 ist in der y-z-Ebene zwischen den optischen Ausgangseinrichtungen 61 und der LC-Polarisationssteuerung 16 zentriert und ist zwischen den optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen und dem konkaven Spiegel 95 angeordnet. Die Mitte des konvexen Gitters definiert die Position der optischen Achse 98 des Offner-Spektrometers. Die optische Achse erstreckt sich in der x-Richtung. Der konkave Spiegel 95 ist axial mit den optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen ausgerichtet und der konkave Spiegel 96 ist axial mit der LC-Polarisationssteuerung ausgerichtet. Der konkave Spiegel 95 ist so angeordnet, daß Licht, das über die optischen Wege A und B der optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen ausgegeben wird und sich parallel zu der optischen Achse 98 bewegt, zu der Mitte des konvexen Gitters 97 gelenkt wird. Der konkave Spiegel 96 ist so angeordnet, daß Licht, das sich nach dem Durchlaufen der LC-Polarisationssteuerung und der Reflexion an dem Drehspiegel 64 parallel zu der optischen Achse 98 bewegt, zu der Mitte des konvexen Gitters 97 gelenkt wird.
Das konvexe Gitter 97 ist aus einem Beugungsgitter gebildet, das an einem konvexen Reflektor befestigt ist. Die spektrale Dispersion des Gitters ist so gewählt, daß jedes Paar spektraler Komponenten, das von dem Gitter aus einem Polarisationskomponentenpaar erzeugt wird, an einer anderen Steuerzelle der transmissiven LC-Polarisationssteuerung 16 einfällt.
Der Betrieb des COADM 90 mit seinem Kanal I in seinen verschiedenen Betriebsmodi wird mit Bezug auf 9A–9D beschrieben. In Seitenansichten ähnlich jenen, die oben verwendet wurden, um den Betrieb der COADMs gemäß der Erfindung zu veranschaulichen, verdecken die spektralen Komponenten, die sich zwischen dem konkaven Spiegel 96 und der LC-Polarisationssteuerung 16 über die Drehspiegel 64 und 65 bewegen, die Polarisationskomponenten, die sich zwischen den optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 61 und dem konkaven Spiegel 95 bewegen. Folglich wird ein unterschiedlicher Ansatz verwendet. 9A und 9B zeigen lediglich den Abschnitt des optischen Wegs zwischen den optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 61 und der LC-Polarisationssteuerung 16, wenn ein DWDM-Signal über den Eingangsanschluß bzw. über den Additionsanschluß empfangen wird. 9C und 9D zeigen lediglich den Abschnitt des optischen Wegs zwischen der LC-Polarisationssteuerung und den optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 61, wenn das DWDM-Signal zu dem Auskopplungsanschluß bzw. dem Ausgangsanschluß gelenkt wird.
Der Betrieb des oben beschriebenen COADM 90, wobei sich der Kanal I in seinem Auskopplungsmodus befindet, wird nun mit Bezug auf 9A und 9C kurz beschrieben. Zunächst hinsichtlich 9A leiten die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 61 die Polarisationskomponenten 40 und 41 von dem DWDM-Eingangssignal S_I ab und geben die Polarisationskomponenten über die optischen Ausgangswege A bzw. B zu dem spektralen Demux/Mux 99 aus, wie es oben beschrieben ist. Die optischen Ausgangswege sind parallel zueinander und zu der optischen Achse 98 und sind um eine Walk-Off-Einheit in der z-Richtung voneinander getrennt. Die Polarisationskomponenten 40 und 41 umfassen die spektralen Komponenten 46 bzw. 47, die von dem optischen Signal des Kanals I abgeleitet sind. Da das optische Signal des Kanals I, von dem die spektralen Komponenten abgeleitet sind, über den Eingangsanschluß empfangen wird, ist die spektrale Komponente 46 in der Polarisationskomponente 40, die in den optischen Ausgangsweg A eingespeist wird, in der y-Richtung polari siert, und ist die spektrale Komponente 47 in der Polarisationskomponente 41, die in den optischen Ausgangsweg B eingespeist wird, in der z-Richtung polarisiert, wie es oben mit Bezug auf 4B beschrieben ist.
Bei dem spektralen Demux/Mux 99 treten die Polarisationskomponenten 40 und 41 in das Offner-Spektrometer 94 ein, wo der konkave Spiegel 95 die Polarisationskomponenten zu dem konvexen Gitter 97 lenkt. Das konvexe Gitter trennt das Polarisationskomponentenpaar räumlich in der y-Richtung in Paare spektraler Komponenten gemäß den Frequenzen der spektralen Komponenten. 8A zeigt ein Beispiel, bei dem die fünf spektralen Komponenten 44, die in der z-Richtung polarisiert sind, von der Polarisationskomponente 41 abgeleitet sind, die über den optischen Weg B von den optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 61 ausgegeben wird. Die Polarisationskomponente 41 ist in der Zeichnung durch die Polarisationskomponente 43 verdeckt. Zudem sind die fünf spektralen Komponenten, die in der y-Richtung polarisiert und von der Polarisationskomponente 40 abgeleitet sind, durch die spektralen Komponenten 44 verdeckt. In dem frequenzdispergierten Abschnitt des optischen Wegs, der sich von dem konvexen Gitter 97 durch die LC-Polarisationssteuerung 16 hindurch und zurück zu dem konvexen Gitter erstreckt, zeigen die Seitenansichten von 9A und 9B die räumliche Trennung in der z-Richtung zwischen den spektralen Komponenten 46 und 47 des Kanals I und die Seitenansichten von 9C und 9D die räumliche Trennung in der z-Richtung zwischen den spektralen Komponenten 48 und 49 des Kanals I.
Das konvexe Gitter 97 reflektiert die räumlich getrennten spektralen Komponenten zu dem konkaven Spiegel 96 hin. Der konkave Spiegel 96 lenkt die spektralen Komponenten so ab, daß sie sich parallel zu der optischen Achse 98 bewegen. Der Drehspiegel 64 ist so angeordnet, daß er die spektralen Komponenten abfängt und sie um im wesentlichen 90° reflektiert, so daß sie an der LC-Polarisationssteuerung 16 mit einem Einfallswinkel von Null einfallen.
Jedes Paar spektraler Komponenten durchläuft eine unterschiedliche Steuerzelle der LC-Polarisationssteuerung, wie es oben beschrieben und in 8A und 8B gezeigt ist. 9A zeigt die spektralen Komponenten 46 und 47 des Kanals I, die in der y- bzw. der z-Richtung polarisiert sind und an der Steuerzelle 50 einfallen. In dem Auskopplungsmodus befindet sich das Steuersignal, das an die Steuerzelle 50 angelegt wird, in seinem 0-Zustand, so daß die spektralen Komponenten 46 und 47 um einen Winkel von 0° gedreht werden, wenn sie die Steuerzelle 50 durchlaufen, und als die spektralen Komponenten 48 und 49 des Kanals I ausgegeben werden, die in der y- bzw. der z-Richtung polarisiert sind, wie es in 9C gezeigt ist.
Die spektralen Komponenten, die aus der LC-Polarisationssteuerung 16 austreten, werden durch den zweiten Drehspiegel 65 um im wesentlichen 90° reflektiert, so daß sie sich erneut parallel zu der optischen Achse 98 zurück zu dem Offner-Spektrometer 94 hin bewegen. Die spektralen Komponenten befinden sich auf der gegenüberliegenden Seite der optischen Achse 98 bezüglich der spektralen Komponenten, die an dem Drehspiegel 64 einfallen, und sind mit der gleichen Entfernung von der optischen Achse getrennt.
In dem Offner-Spektrometer 94 reflektiert der konkave Spiegel 96 die spektralen Komponenten zu dem konvexen Gitter 97 hin. Das konvexe Gitter 97 überlappt die Paare spektraler Komponenten räumlich, um ein Polarisationskomponentenpaar zu bilden. Das Polarisationskomponentenpaar setzt sich aus den Polarisationskomponenten 42 und 43 zusammen. Das konvexe Gitter reflektiert die Polarisationskomponenten zu dem konkaven Spiegel 95 hin. Der konkave Spiegel 95 lenkt die Polarisationskomponenten so, daß sie sich erneut parallel zueinander und zu der optischen Achse 98 bewegen und voneinander um eine Walk-Off-Einheit in der z-Richtung getrennt sind. Somit gibt der spektrale Demux/Mux 99 die Polarisationskomponenten 42 und 43 mit den optischen Eingangswegen A' bzw. B' der optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 61 ausgerichtet aus.
Die Polarisationskomponenten 42 und 43 treten in die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen 61 ein. Die Polarisationskomponente 42, die über den optischen Eingangsweg A' eintritt, umfaßt die spektrale Komponente 48, die in der y-Richtung (langgestrichelte Linie) polarisiert ist, und die Polarisationskomponente 43, die über den optischen Eingangsweg B' eintritt, umfaßt die spektralen Komponenten 49, die in der z-Richtung (kurzgestrichelte Linie) polarisiert sind. Die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen überlappen die spektralen Komponenten 48 und 49 räumlich, um das optische Signal des Kanals I des DWDM-Auskopplungssignals S_D zu bilden, und lenken dieses Signal zu dem Auskopplungsanschluß, wie es oben mit Bezug auf 4B beschrieben ist.
Der Betrieb des oben beschriebenen COADM 90 ist mit dem Kanal I in seinem Durchlaßmodus in 9A und 9D, in seinem Additionsmodus in 9B und 9C und in seinem Additions-Auskopplungs-Modus in 9B und 9C gezeigt. In dem Additionsmodus dreht die Steuerzelle 50 die Polarisationsrichtungen der spektralen Komponenten, die sie durchlaufen, um einen Winkel von 0°. In dem Durchlaß- und dem Additions-Auskopplungs-Modus dreht die Steuerzelle 50 die Polarisationsrichtungen der spektralen Komponenten, die sie durchlaufen, um einen Winkel von 90°. Der Betrieb des COADM 90 wird nicht weiter beschrieben.
Andere Formen reflexionsbasierter Spektrometer, beispielsweise ein Dyson-Spektrometer, können anstelle des Offner-Spektrometers 99 bei dem COADM 90 verwendet werden.
Das Verfahren 100 gemäß der Erfindung zum Auskoppeln eines optischen Auskopplungssignals aus einem optischen Multifrequenzsignal, beispielsweise einem optischen DWDM- Signal, wird nun mit Bezug auf 10 beschrieben. Bei einem Schritt 102 wird das optische Multifrequenzsignal empfangen.
Bei einem Schritt 104 wird das optische Multifrequenzsignal räumlich in eine erste Polarisationskomponente und eine zweite Polarisationskomponente getrennt, die orthogonale Polarisationsrichtungen aufweisen.
Bei einem Schritt 106 werden die erste Polarisationskomponente und die zweite Polarisationskomponente räumlich in erste spektrale Komponenten bzw. zweite spektrale Komponenten getrennt. Die ersten spektralen Komponenten und die zweiten spektralen Komponenten umfassen eine erste spektrale Auskopplungskomponente bzw. eine zweite spektrale Auskopplungskomponente, die von dem optischen Auskopplungssignal stammen.
Bei einem Schritt 108 werden die Polarisationen der ersten spektralen Auskopplungskomponente und der anderen der ersten spektralen Komponenten so eingestellt, daß sie orthogonal zueinander sind, und die Polarisationen der zweiten spektralen Auskopplungskomponente und der anderen der zweiten spektralen Komponenten werden so eingestellt, daß sie orthogonal zueinander sind. Dies kann durch Drehen der Polarisationen der ersten spektralen Auskopplungskomponente und der zweiten Auskopplungskomponente um 90° und Drehen der Polarisationen der anderen der ersten spektralen Komponenten und der anderen der zweiten spektralen Komponenten um 0° vorgenommen werden. Alternativ können die Polarisationen der ersten spektralen Auskopplungskomponente und der zweiten spektralen Auskopplungskomponente um 0° und die Polarisationen der anderen der ersten spektralen Komponenten und der anderen der zweiten spektralen Komponenten um 90° gedreht werden, wie bei dem in 3B gezeigten Beispiel.
Bei zusätzlichen der ersten und der zweiten spektralen Komponenten sind die Polarisationen parallel zu denjenigen der ersten spektralen Auskopplungskomponente bzw. der zweiten spektralen Auskopplungskomponente eingestellt, wenn die optischen Signale, von denen diese zusätzlichen der spektralen Komponenten stammen, zusätzlich zu dem optischen Auskopplungssignal ausgekoppelt werden sollen.
Bei einem Schritt 110 werden die ersten spektralen Komponenten räumlich überlappt, um eine dritte Polarisationskomponente zu erzeugen. Die dritte Polarisationskomponente umfaßt die erste spektrale Auskopplungskomponente, die orthogonal zu den anderen der ersten spektralen Komponenten polarisiert ist. Zusätzlich werden die zweiten spektralen Komponenten räumlich überlappt, um eine vierte Polarisationskomponente zu erzeugen, die räumlich von der dritten Polarisationskomponente getrennt ist. Die vierte Polarisationskomponente umfaßt die zweite spektrale Auskopplungskomponente, die orthogonal zu den anderen der zweiten spektralen Komponenten polarisiert ist.
Schließlich werden bei einem Schritt 112 die dritte Polarisationskomponente und die vierte Polarisationskomponente polarisationsabhängig räumlich überlappt, um das optische Auskopplungssignal aus der ersten spektralen Auskopplungskomponente und der zweiten spektralen Auskopplungskomponente zu erzeugen.
Obwohl in 10 nicht gezeigt, kann das Verfahren 100 zusätzlich ein polarisationsabhängiges räumliches Überlappen der dritten Polarisationskomponente und der vierten Polarisationskomponente in einer Richtung entgegen der Richtung umfassen, in der die erste spektrale Auskopplungskomponente und die zweite spektrale Auskopplungskomponente überlappt werden, um ein zweites optisches Multifrequenzsignal zu erzeugen, dem das optische Auskopplungssignal fehlt. Das zweite optische Multifrequenzsignal wird aus den anderen der ersten spektralen Komponenten, die in der dritten Polarisationskomponente enthalten sind, und den anderen der zweiten spektralen Komponenten erzeugt, die in der vierten Polarisationskomponente enthalten sind.
11 zeigt das Verfahren 120 gemäß der Erfindung zum Addieren eines optischen Additionssignals zu einem ersten optischen Multifrequenzsignal, um ein zweites optisches Multifrequenzsignal zu erzeugen, welches das optische Additionssignal umfaßt. Bei einem Schritt 122 werden das optische Additionssignal und das optische Multifrequenzsignal empfangen.
Bei einem Schritt 124 wird das erste optische Multifrequenzsignal räumlich in eine erste Polarisationskomponente und eine zweite Polarisationskomponente getrennt, die orthogonale Polarisationen aufweisen.
Bei einem Schritt 126 wird das optische Additionssignal räumlich in eine dritte Polarisationskomponente, die orthogonal zu der ersten Polarisationskomponente polarisiert ist, und eine vierte Polarisationskomponente getrennt, die orthogonal zu der zweiten Polarisationskomponente ist.
Bei einem Schritt 128 werden die erste und die dritte Polarisationskomponente zusammen als eine fünfte Polarisationskomponente ausgegeben, und die zweite und die vierte Polarisationskomponente werden zusammen als eine sechste Polarisationskomponente ausgegeben.
Bei einem Schritt 130 werden die fünfte Polarisationskomponente und die sechste Polarisationskomponente räumlich in erste spektrale Komponenten bzw. zweite spektrale Komponenten getrennt. Die ersten spektralen Komponenten und die zweiten spektralen Komponenten umfassen eine erste spektrale Additionskomponente bzw. eine zweite spektrale Additionskomponente, die von dem optischen Additionssignal stammen.
Bei einem Schritt 132 werden die Polarisationen der ersten spektralen Additionskomponente und der anderen der ersten spektralen Komponenten so eingestellt, daß diese parallel zueinander sind, und die Polarisationen der zweiten spektralen Additionskomponente und der anderen der zweiten spektralen Komponenten werden so eingestellt, daß diese parallel zueinander sind. Dies kann durch Drehen der Polarisationen der ersten spektralen Additionskomponente und der zweiten spektralen Additionskomponente um 90° und Drehen der Polarisationen der anderen der ersten spektralen Komponenten und der anderen der zweiten spektralen Komponenten um 0° vorgenommen werden. Alternativ können die Polarisationen der ersten spektralen Additionskomponente und der zweiten spektralen Additionskomponente um 0° gedreht werden, wie bei dem in 3C gezeigten Beispiel, und die Polarisationen der anderen der ersten spektralen Komponenten und der anderen der zweiten spektralen Komponenten können um 90° gedreht werden, wie bei dem in 3B gezeigten Beispiel.
Bei zusätzlichen der ersten und der zweiten spektralen Komponenten, die von einem oder mehreren zusätzlichen optischen Additionssignalen stammen, können die Polarisationen parallel zu denjenigen der ersten spektralen Additionskomponente bzw. der zweiten spektralen Additionskomponente eingestellt sein. Die optischen Signale, von denen diese zusätzlichen der spektralen Komponenten stammen, werden dann zusätzlich zu dem optischen Additionssignal zu dem ersten optischen Multifrequenzauskopplungssignal addiert.
Bei einem Schritt 134 werden die ersten spektralen Komponenten, einschließlich der ersten spektralen Additionskomponente, räumlich überlappt, um eine siebte Polarisationskomponente zu erzeugen, und die zweiten spektralen Komponenten, einschließlich der zweiten spektralen Additionskomponente, werden räumlich überlappt, um eine achte Polarisationskomponente zu erzeugen, die räumlich von der siebten Polarisationskomponente getrennt ist.
Schließlich werden bei einem Schritt 136 diejenigen der ersten spektralen Komponenten, welche die gleiche Polarisation wie die erste spektrale Additionskomponente in der siebten Polarisationskomponente aufweisen, und diejenigen der zweiten spektralen Komponenten, welche die gleiche Polarisation wie die zweite spektrale Additionskomponente in der achten Polarisationskomponente aufweisen, polarisationsabhängig räumlich überlappt, um das zweite optische Multifrequenzsignal zu erzeugen.
Obwohl in 11 nicht gezeigt, kann das Verfahren 120 zusätzlich ein optisches Auskopplungssignal mit der gleichen optischen Frequenz wie das optische Additionssignal aus dem ersten optischen Multifrequenzsignal auskoppeln. In diesem Fall umfassen bei dem Schritt 130 die ersten spektralen Komponenten zusätzlich eine erste spektrale Auskopplungskomponente und die zweiten spektralen Komponenten zusätzlich eine zweite spektrale Auskopplungskomponente, die von dem optischen Auskopplungssignal stammen. Bei dem Schritt 132 werden die Polarisationen der ersten spektralen Auskopplungskomponente und der ersten spektralen Additionskomponente so eingestellt, daß sie orthogonal zueinander sind, und diejenigen der zweiten spektralen Auskopplungskomponente und der zweiten spektralen Additionskomponente werden so eingestellt, daß sie orthogonal zueinander sind. Zusätzlich werden die siebte Polarisationskomponente und die achte Polarisationskomponente polarisationsabhängig räumlich in einer Richtung entgegen der Richtung überlappt, in der sie überlappt sind, um das zweite optische Multifrequenzsignal zu erzeugen. Das Überlappen der siebten und der achten Polarisationskomponente in dieser entgegengesetzten Richtung erzeugt das optische Auskopplungssignal aus der ersten spektralen Auskopplungskomponente und der zweiten spektralen Auskopplungskomponente.
Die Erfindung ist oben mit Bezug auf exemplarische Ausführungen beschrieben. Einem Durchschnittsfachmann ist ersichtlich, daß die optischen Funktionen, die oben beschrieben sind, unter Verwendung optischer Anordnungen erhalten werden können, die sich von den gezeigten unterscheiden. Beispielsweise können bei der in 1A und 1B gezeigten Ausführung die Drehspiegel 34 und 35 zwischen den einzel-polarisationsdispersiven Einrichtungen 28 bzw. 29 und den Abgriffspiegeln 32 bzw. 33 angeordnet sein. Bei einer derartigen Anordnung sind die doppel-polarisationsdispersiven Einrichtungen 30 und 31 orthogonal zu den einzel-polarisationsdispersiven Einrichtungen angeordnet.
Zudem wurde die Erfindung mit Bezug auf exemplarische Ausführungen beschrieben, bei denen die einzel- und die doppel-polarisationsdispersiven Einrichtungen 28–31 einfache Walk-Off-Kristalle sind. Die gewöhnliche Polarisationskomponente durchläuft einen Walk-Off-Kristall ohne eine Abweichung und lediglich die außergewöhnliche Polarisationskomponente erfährt eine Abweichung. Derartige Ausführungen sind geeignet, wenn die optischen Signale mit relativ niederfrequenten Informationssignalen moduliert werden. Jedoch bringen die unterschiedlichen Durchgangszeiten der Polarisationskomponenten durch den Walk-Off-Kristall hindurch eine zeitliche Streuung zwischen den Polarisationskomponenten ein. Die zeitliche Streuung kann Probleme bewirken, wenn höhere Modulationsfrequenzen verwendet werden. Dieses Problem kann durch Verwenden einer Savant-Platte oder eines anderen Elements mit einer zeitliche Streuung von Null für jede polarisationsdispersive Einrichtung überwunden werden. Einrichtungen mit einer zeitliche Streuung von Null liefern gleiche optische Weglängen für die o-Polarisationskomponente und die e-Polarisationskomponente.
Die Erfindung wurde ferner mit Bezug auf exemplarische Ausführungen beschrieben, bei denen die einzel- und die doppel-polarisationsdispersiven Einrichtungen 28–31 doppelbre chende Materialien umfassen. Dies ist jedoch nicht entscheidend für die Erfindung. Die polarisationsdispersiven Einrichtungen können jeweils ein Periskop umfassen, das sich aus einem Polarisationsstrahlteiler und einem Reflektor zusammensetzt.
Obwohl diese Offenbarung veranschaulichende Ausführungen der Erfindung detailliert beschreibt, ist klar, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen genauen Ausführungen begrenzt ist und daß verschiedene Modifikationen innerhalb des Bereichs der Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, vorgenommen werden können.

Claims

Konfigurierbarer optischer Multiplexer, umfassend: optische Eingangs-/Ausgangseinrichtungen (11) mit: zwei Anschlüssen (36, 38); einem ersten optischen Weg (A) und einem zweiten optischen Weg (B), die räumlich voneinander mit einer ersten Entfernung in einer ersten Richtung getrennt sind, und polarisationsdispersive optische Einrichtungen (28, 30), die zwischen den Anschlüssen (36, 38) und den optischen Wegen (A, B) angeordnet und eingerichtet sind, aus einem optischen Signal ein Polarisationskomponentenpaar zu erzeugen, das sich aus einer ersten und einer zweiten Polarisationskomponente (40, 41) mit orthogonalen Polarisationsrichtungen zusammensetzt, und die erste und die zweite Polarisationskomponente (40, 41) über den ersten bzw. zweiten optischen Weg (A, B) auszugeben, wobei die erste und die zweite Polarisationskomponente (40, 41) eine erste beziehungsweise zweite Polarisationsrichtung aufweisen, wenn das optische Signal an einem der Anschlüsse (36, 38) empfangen wird, und die zweite beziehungsweise erste Polarisationsrichtung aufweisen, wenn das optische Signal an dem anderen Anschluß (38, 36) empfangen wird; einer Flüssigkristall-Polarisationssteuerung (16), und einer spektralen Demultiplex/Multiplexeinrichtung (19), um aus einem ersten Paar orthogonaler Polarisationskomponenten, die von den optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen (11) empfangen werden, erste Paare spektraler Komponenten zu erzeugen, die in einer Richtung voneinander getrennt sind, die orthogonal zu der ersten Richtung ist, um die ersten Paare spektraler Komponenten an die Flüssigkristall-Polarisationssteuerung (16) auszugeben, um jeweilige zweite Paare spektraler Komponenten von der Flüssigkristall-Polarisationssteuerung (16) zu empfangen, und um die zweiten Paare spektraler Komponenten zum Erzeugen eines zweiten Paars von Polarisationskomponenten (42, 43) räumlich zu überlappen, um diese an die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen (11) zurückzuleiten, wobei eines von dem ersten und dem zweiten Polarisationskomponentenpaar (42, 43) zwischen der spektralen Demulti plex/Multiplexeinrichtung (19) und den optischen Eingang/Ausgangseinrichtungen (11) über die optischen Wege (A, B) geführt wird, wobei: die Flüssigkristall-Polarisationssteuerung (16) positioniert ist, um die ersten Paare spektraler Komponenten mit einem Einfallswinkel von 0° zu empfangen, und dazu dient, die Polarisation eines jeden der ersten Paare spektraler Komponenten individuell und selektiv um einen Winkel von entweder (a) 0° oder (b) 90° zu drehen, um eines der zweiten Paare spektraler Komponenten zu erzeugen.
Multiplexer nach Anspruch 1, wobei: die Anschlüsse ein Eingangsanschluß (36) und ein Additionsanschluß (38) sind; die polarisationsdispersiven optischen Einrichtungen (28, 30) optische Eingangseinrichtungen (12) sind und das erste Polarisationskomponentenpaar erzeugen; das erste Paar Polarisationskomponenten (40, 41) ausgehend von den polarisationsdispersiven optischen Einrichtungen (12, 13) über den ersten und zweiten optischen Weg (A, B) an die spektrale Demultiplex/Multiplexeinrichtung (19) geführt wird, wobei der Multiplexer ferner umfaßt: einen Auskopplungsanschluß (37) und einen Ausgangsanschluß (39); einen dritten optischen Weg (A') und einen vierten optischen Weg (B'), und weitere polarisationsdispersive optische Einrichtungen (29, 31), die zwischen dem Auskopplungsanschluß (37), dem Ausgangsanschluß (39) und dem dritten optischen Weg (A') und dem vierten optischen Weg (B') angeordnet sind; und das zweite Polarisationskomponentenpaar (42, 43) ausgehend von der spektralen Demultiplex/Multiplexeinrichtung (19) über den dritten und vierten optischen Weg (A', B') zu den weiteren polarisationsdispersiven optischen Einrichtungen (29, 31) geführt wird.
Multiplexer nach Anspruch 1, wobei: die Anschlüsse durch einen Eingangsanschluß (36) und einen Additionsanschluß (38) gebildet sind; der Multiplexer ferner einen Auskopplungsanschluß (37) und einen Ausgangsanschluß (39) umfaßt; und die optischen Eingangs-/Ausgangseinrichtungen ferner umfassen: eine erste Zirkulatoreinrichtung (74) mit Anschlüssen, die mit dem Eingangsanschluß (36), dem Auskoppelungsanschluß (37) und den polarisationsdispersiven optischen Einrichtungen (28, 30) verbunden sind, und eine zweite Zirkulatoreinrichtung (75) mit Anschlüssen, die mit dem Additionsanschluß (38), dem Ausgangsanschluß (39) und den polarisationsdispersiven optischen Einrichtungen (28, 30) verbunden sind.
Multiplexer nach Anspruch 1, wobei ein jeder Anschluß (36, 38) optisch mit dem ersten oder den zweiten optische Weg (A, B) ausgerichtet ist; und die polarisationsdispersiven optischen Einrichtungen umfassen: eine doppel-polarisationsdispersive Einrichtung (30); einen Abgriff-Spiegel (32), und eine einzel-polarisationsdispersive Einrichtung (28), die in Reihenfolge zwischen einem der Anschlüsse (36, 38) und den optischen Wegen (A, B) angeordnet sind, wobei die doppel-polarisationsdispersive Einrichtung (30) eine Walk-Off-Entfernung aufweist, die doppelt so groß wie die der einzel-polarisationsdispersiven Einrichtung (28) ist.
Multiplexer nach Anspruch 4, wobei eine Reflektion eines der Anschlüsse (36, 38) in dem Abgriff-Spiegel (32) mit einem der optischen Wege (A, B) optisch ausgerichtet ist.
Multiplexer nach Anspruch 5, wobei: die polarisationsdispersiven optischen Einrichtungen ferner einen Drehspiegel (34) umfassen; und eine Reflektion des anderen Anschlusses (36, 38) in dem Drehspiegel (34) optisch mit dem anderen der beiden optischen Wege (A, B) ausgerichtet ist.
Multiplexer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei: die einzel-polarisationsdispersive Einrichtung (28) eine Walk-Off-Entfernung aufweist; und die erste Entfernung gleich der Walk-Off-Entfernung ist.
Multiplexer nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die spektrale Demultiplex/Multiplexeinrichtung (19) einen Spektral-Demultiplexer umfaßt, mit: einem lichtdurchlässigen konvergierenden Element (22, 23); und einer frequenzdispersiven Einrichtung (20, 21), die angeordnet ist, um von dem konvergierenden Element (22) Licht zu empfangen, und um Licht an das konvergierende Element (22) zurückzusenden.
Multiplexer nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die spektrale Demultiplex/Multiplexeinrichtung (19) nicht mehr als ein frequenzdispersives Element (20, 21) umfaßt.
Multiplexer nach Anspruch 9, wobei: die spektrale Demultiplex/Multiplexeinrichtung (19) ferner umfaßt: einen ersten Drehspiegel (34), der angeordnet ist, um die ersten spektralen Komponenten von dem frequenzdispersiven Element (20, 21) zu empfangen, und einen zweiten Drehspiegel (35), der angeordnet ist, um die zweiten spektralen Komponenten zurück an das frequenzdispersive Element (20, 21) zu lenken; und die Flüssigkristall-Polarisationssteuerung (16) zwischen dem ersten Drehspiegel (34) und dem zweiten Drehspiegel (35) angeordnet ist.
Multiplexer nach Anspruch 9, wobei: die Spektral-Demultiplex/Multiplexeinrichtung (19) einen Weg umfaßt, durch den die ersten Spektral-Komponentenpaare ausgegeben werden; und die Flüssigkristall-Polarisationssteuerung (16) eine reflektierende Flüssigkristall-Polarisationssteuerung ist, die die zweiten Spektralkomponentenpaare über den Weg zurück an die Spektral-Demultiplex/Multiplexeinrichtung (19) reflektiert.
Multiplexer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei: die spektrale Demultiplex/Multiplexeinrichtung (19) einen ersten spektralen Demultiplexer (14) umfaßt, der Rücken an Rücken mit einem zweiten spektralen Demultiplexer (15) angeordnet ist; und die Flüssigkristall-Polarisationssteuerung (16) eine lichtdurchlässige Flüssigkristall-Polarisationssteuerung ist, die zwischen dem ersten spektralen Demultiplexer (14) und dem zweiten spektralen Demultiplexer (15) angeordnet ist.
Multiplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: die spektrale Demultiplex/Multiplexeinrichtung (19; 99) einen spektralen Demultiplexer (14, 15) aufweist, der umfaßt: eine konvexe frequenzdispersive Einrichtung (97); und einen ersten konkaven Spiegel (95), der angeordnet ist, um das erste Polarisationskomponentenpaar auf einen Punkt der konvexen frequenzdispersiven Einrichtung (97) zu lenken; und einen zweiten konkaven Spiegel (96), der angeordnet ist, um die ersten spektralen Komponentenpaare, die von dem Punkt auf der konvexen frequenzdispersiven Einrichtung (96) divergieren, an die Flüssigkristall-Polarisationssteuerung (16) hin zulenken.
Multiplexer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die spektrale Demultiplex/Multiplexeinrichtung (19, 99) einen spektralen Demultiplexer mit einem Offner-Spektrometer (94) umfaßt.
Verfahren zum Auskoppeln eines optischen Auskopplungssignals aus einem ersten optischen Multifrequenzsignal, wobei das Verfahren umfaßt: Empfangen eines ersten optischen Multifrequenzsignals; räumliches Trennen des ersten optischen Multifrequenzsignals in eine erste Polarisationskomponente (40) und eine zweite Polarisationskomponente (41), wobei diese orthogonale Polarisationsrichtungen aufweisen; räumliches Trennen der ersten Polarisationskomponente (40) und der zweiten Polarisationskomponente (41) in jeweilige erste spektrale Komponenten und zweite spektrale Komponenten, wobei die ersten spektralen Komponenten und die zweiten spektralen Komponenten jeweils eine erste spektrale Auskopplungskomponente und eine zweite spektrale Auskopplungskomponente umfassen, die von dem optischen Auskopplungssignal stammen; Einstellen der Polarisationen der ersten spektralen Auskopplungskomponente und der anderen der ersten spektralen Komponenten, so daß diese orthogonal zueinander sind, sowie Einstellen der zweiten spektralen Auskopplungskomponente und der anderen der zweiten spektralen Komponenten, so daß diese orthogonal zueinander sind; räumliches Überlappen der ersten spektralen Komponenten, um eine dritte Polarisationskomponente (42) zu erzeugen, wobei die dritte Polarisationskomponente (42) die erste spektrale Auskopplungskomponente umfaßt, die orthogonal zu den anderen der ersten spektralen Komponenten polarisiert ist, und räumliches Überlappen der zweiten spektralen Komponenten, um eine vierte Polarisationskomponente (43) zu erzeugen, die von der dritten Polarisationskomponente räumlich getrennt ist, wobei die vierte Polarisationskomponente (43) die zweite spektrale Auskopp lungskomponente umfaßt, die orthogonal zu den anderen der zweiten spektralen Komponenten polarisiert ist; polarisationsabhängiges räumliches Überlappen der dritten Polarisationskomponente (42) mit der vierten Polarisationskomponente (43), um aus der ersten spektralen Auskopplungskomponente und der zweiten spektralen Auskopplungskomponente das optische Auskopplungssignal zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei: bei dem polarisationsabhängigen räumlichen Überlappen der dritten Polarisationskomponente (42) mit der vierten Polarisationskomponente (43) die Auskopplungs-Polarisationskomponenten in eine erste Richtung überlappt werden; wobei das Verfahren ferner das räumliche Überlappen der dritten Polarisationskomponente (42) mit der vierten Polarisationskomponente (43) in eine Richtung umfaßt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, um aus den anderen der ersten spektralen Komponenten, die in der dritten Polarisationskomponente enthalten sind, sowie aus den anderen der zweiten spektralen Komponenten, die in der vierten Polarisationskomponente enthalten sind, ein zweites optisches Multifrequenzsignal zu erzeugen, in dem das optische Auskopplungssignal fehlt.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Einstellen der Polarisationen das Drehen entweder (a) der Polarisationen der ersten spektralen Auskopplungskomponente und der zweiten spektralen Auskopplungskomponente oder (b) der Polarisationen der anderen der ersten spektralen Komponenten und der anderen der zweiten spektralen Komponenten um einen Winkel von 90° umfaßt.
Verfahren zur Addition eines optischen Additionssignals zu einem ersten optischen Multifrequenzsignal, um ein zweites optisches Multifrequenzsignal zu erzeugen, welches das optische Additionssignal umfaßt, wobei das Verfahren umfaßt: Empfangen des optischen Additionssignals und des optischen Multifrequenzsignals; räumliches Trennen des ersten optischen Multifrequenzsignals in eine erste Polarisationskomponente (40) und eine zweite Polarisationskomponente (41), die orthogonale Polarisationen aufweisen; räumliches Trennen des optischen Additionssignals in eine dritte Polarisationskomponente (42), die orthogonal zu der ersten Polarisationskomponente (40) polarisiert ist, und eine vierte Polarisationskomponente (43), die orthogonal zu der zweiten Polarisationskomponente (41) polarisiert ist; Ausgeben der ersten und dritten Polarisationskomponente (40, 42) als fünfte Polarisationskomponente und Ausgeben der zweiten und vierten Polarisationskomponente (41, 43) als sechste Polarisationskomponente; räumliches Trennen der fünften Polarisationskomponente und der sechsten Polarisationskomponente in erste spektrale Komponenten bzw. zweite spektrale Komponenten, wobei die ersten spektralen Komponenten und zweiten spektralen Komponenten eine erste spektrale Additionskomponente bzw. eine zweite spektrale Additionskomponente umfassen, die von dem optischen Additionssignal stammen; Einstellen der Polarisationen der ersten spektralen Additionskomponente und der anderen der ersten spektralen Komponenten, so daß diese parallel zueinander sind, und Einstellen der Polarisationen der zweiten spektralen Additionskomponenten und der anderen der zweiten spektralen Komponenten, so daß diese parallel zueinander sind; räumliches Überlappen der ersten spektralen Komponenten, einschließlich der spektralen Additionskomponente, um eine siebte Polarisationskomponente zu erzeugen, und räumliches Überlappen der zweiten spektralen Komponente einschließlich der zweiten spektralen Additionskomponente, um eine achte Polarisationskomponente zu erzeugen, die räumlich von der siebten Polarisationskomponente getrennt ist, polarisationsabhängiges räumliches Überlappen derjenigen der ersten spektralen Komponenten, die die gleiche Polarisation wie die erste spektrale Additionskomponente in der siebten Polarisationskomponente aufweisen, und derjenigen der zweiten spektralen Komponenten, die die gleiche Polarisation wie die zweite spektrale Additionskomponente in der achten Polarisationskomponente aufweisen, um das zweite optische Multifrequenzsignal zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei: das erste optische Multifrequenzsignal ein optisches Auskopplungssignal mit einer Frequenz umfaßt, die gleich der Frequenz des optischen Additionssignals ist; die ersten spektralen Komponenten ferner eine erste spektrale Auskopplungskomponente umfassen, und die zweiten spektralen Komponenten ferner eine zweite spektrale Auskopplungskomponente umfassen; während des Schritts des Einstellens der Polarisationen die Polarisationen der ersten spektralen Auskopplungskomponente und der ersten spektralen Additionskomponente zueinander orthogonal eingestellt werden, und die Polarisationen der zweiten spektralen Auskopplungskomponente und der zweiten spektralen Additionskomponente zueinander orthogonal eingestellt werden; während des Schritts des räumlichen polarisationsabhängigen Überlappens der siebten Polarisationskomponente mit der achten Polarisationskomponente die siebte Polarisationskomponente und die achte Polarisationskomponente in eine erste Richtung räumlich überlappt werden; und das Verfahren ferner das polarisationsabhängige räumliche Überlappen der siebten Polarisationskomponente mit der achten Polarisationskomponente in eine Richtung umfaßt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, um aus der ersten spektralen Auskopplungskomponente und der zweiten spektralen Ausführungskomponente das optische Auskopplungssignal zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Einstellen der Polarisationen das Drehen entweder der (a) Polarisationen der ersten spektralen Additionskomponente und der zweiten spektralen Additionskomponente oder (b) die Polarisationen der anderen der ersten Spektralkomponenten und der anderen der zweiten Spektralkomponenten um einem Winkel von 90° umfaßt.