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DE19529497B4 - Optical switch for switching two or more optical wavelength bands - Google Patents

Optical switch for switching two or more optical wavelength bands Download PDF

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DE19529497B4
DE19529497B4 DE19529497A DE19529497A DE19529497B4 DE 19529497 B4 DE19529497 B4 DE 19529497B4 DE 19529497 A DE19529497 A DE 19529497A DE 19529497 A DE19529497 A DE 19529497A DE 19529497 B4 DE19529497 B4 DE 19529497B4
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optical
switch
wavelength bands
length difference
switching
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Dipl.-Phys. Reichelt Achim
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Abstract

Optischer Schalter (1) zum gleichzeitigen Schalten optischer Eingangsleistung (I0) auf zwei oder mehreren voneinander verschiedenen optischen Wellenlängenbändern (Δλi, i = 1, 2, ... k ≥ 2) mit jeweils einer anderen Zentralwellenlänge (λi) von einem Eingang (10) des Schalters (1) zumindest anteilmäßig und wahlweise auf den einen oder anderen von zwei Ausgängen (11, 12) des Schalters (1), bestehend aus – einem Mach-Zehnder-Interferometer (11), das die dem Eingang (10) des Schalters (1) zugeführte Eingangsleistung (I0) in zwei jeweils sämtliche Wellenlängenbänder (Δλ1) aufweisende Leistungsanteile (I01, I02) aufteilt, diese beiden Leistungsanteile nach Durchlauf zweier sich um eine bestimmte optische Weglängendifferenz (Δ(nL)) voneinander unterscheidender optischer Wege (111, 112) einander überlagert und die bei dieser Überlagerung entstandene optische Leistung anteilmäßig als zwei Ausgangsleistungen (I1, I2), die jeweils die zwei oder mehr voneinander verschiedenen optischen Wellenlängenbänder (Δλi, i = 1, 2, ... k ≥ 2) umfassen, auf die beiden Ausgänge (11, 12) des Schalters (1) verteilt,...Optical switch (1) for the simultaneous switching of optical input power (I0) on two or more different optical wavelength bands (Δλi, i = 1, 2, ... k ≥ 2), each with a different central wavelength (λi) from one input (10 ) of the switch (1) at least partially and optionally on one or the other of two outputs (11, 12) of the switch (1), consisting of - a Mach-Zehnder interferometer (11), which the the input (10) of Splits input power (I0) supplied to switch (1) into two power components (I01, I02) each having all wavelength bands (Δλ1), these two power components after passing through two optical paths (111 that differ from one another by a certain optical path length difference (Δ (nL)) , 112) superimposed on one another and the optical power resulting from this superimposition proportionately as two output powers (I1, I2), the two or more of which differ from one another en include optical wavelength bands (Δλi, i = 1, 2, ... k ≥ 2), distributed over the two outputs (11, 12) of the switch (1), ...

Description

Zur Konfiguration optischer Netze werden Raumschalter benötigt, die optische Signale von einem oder mehreren Eingängen auf mehrere Ausgänge verteilen können. Neben elektromagnetischen Faserrelais werden zunehmend integriert optische Wellenleiter-Schalter entwickelt, die auf Strominjektion (siehe G. Müller, L. Stoll. G. Schulte-Roth, U. Wolff: Low current plasma effect optical switch an InP, Electronics Letters 26, 1990, S. 115–116), elektrooptischem Effekt (siehe M. Izutsu, Y. Yamane, T. Sueta: Broadband traveling-wave modulator using a LiNbO3 optical waveguide, IEEE j. Quantum Electronics, QE-13 (1977), S. 287–290) oder thermooptischer Verstimmung (siehe M. Okuno, K. Katho, Y. Ohmori, A. Himeno: Strictly nonblocking 16×16 matrix switch using silica-based planar liithgwave circuits, Proc. 20. ECOC, Florenz 1994, Post deadline papers 83–86 und N. Keil, H. H. Yoa, C. Zawadzki, B. Strebel, C. Caspar: 4×4 polymer thermo-optic directional coupler switch at 1.55 μm, Optical Fiber Communication OFC 94, San José, Kalifornien, 1994, PD 14, 1–4). Diese Wellenleiterschalter haben gegenüber den elektromagnetischen Schaltern den Vorteil, sich durch monolithische Integration zu komplexeren Architekturen, beispielsweise 16×16 Schaltmatrizen (siehe M. Okuno, K. Katho, Y. Ohmori, A. Himeno: Strictly nonblocking 16×16 matrix switch using silica-based planar liithgwave circuits, Proc. 20. ECOC, Florenz 1994, Post deadline papers 83–86) verbinden zu lassen. Weil Wellenleiterschalter auf optischen Interferenzen beruhen, haben sie jedoch gegenüber den elektromagnetischen Schaltern nur eine verringerte optische Bandbreite, d. h. sie funktionieren nur in einem engen optischen Wellenlängenband.To configure optical networks, space switches are needed that can distribute optical signals from one or more inputs to multiple outputs. In addition to electromagnetic fiber relays, optical waveguide switches are increasingly being developed which are based on current injection (see G. Müller, L. Stoll, G. Schulte-Roth, U. Wolff: Low current plasma effect optical switch to InP, Electronics Letters 26, 1990, Pp. 115-116), electro-optic effect (see M. Izutsu, Y. Yamane, T. Sueta: Broadband traveling-wave modulator using a LiNbO 3 optical waveguide, IEEE j. Quantum Electronics, QE-13 (1977), p. 287-290) or thermo-optic detuning (see M. Okuno, K. Katho, Y. Ohmori, A. Himeno: Strictly nonblocking 16x16 matrix switch using silica-based planar liithgwave circuits, Proc. 20. ECOC, Florence 1994, Post deadline papers 83-86 and N. Keil, HH Yoa, C. Zawadzki, B. Strebel, C. Caspar: 4 × 4 polymer thermo-optic directional coupler switch at 1.55 μm, Optical Fiber Communication OFC 94, San Jose, California, 1994, PD 14, 1-4). These waveguide switches have the advantage over the electromagnetic switches of monolithic integration into more complex architectures, such as 16x16 switching arrays (see M. Okuno, K. Katho, Y. Ohmori, A. Himeno: Strictly Nonblocking 16x16 matrix switch using silica -based planar liithgwave circuits, proc. 20. ECOC, Florence 1994, Post deadline papers 83-86). However, because waveguide switches are based on optical interference, they have only a reduced optical bandwidth over the electromagnetic switches, ie, they only function in a narrow optical wavelength band.

Um größere optische Wellenlängenbereiche zu schalten, wurde bereits vorgeschlagen, elektronische Schalter zwischen optoelektronischen und elektrooptischen Wandlern zu verwenden, mechanische, insbesondere elektromechanische Faser-Relais einzusetzen und/oder verschiedene Wellenlängenbänder optisch zu filtern und unabhängig zu schalten.In order to switch larger optical wavelength ranges, it has already been proposed to use electronic switches between optoelectronic and electro-optical converters, to use mechanical, in particular electromechanical, fiber relays and / or to optically filter different wavelength bands and switch them independently.

In der Druckschrift R. G. Walker, J. Urquhart, I. Bennion, A. C. Carter: 1.3/1.53 μm Mach-Zehnder wavelength duplexers for integrated optoelectronic transceiver modules. In: IEEE Proceedings Vol. 137, Nr. 1, 1990, S. 33–38 ist ein passiver Filter beschrieben, der zwei Wellenlängen permanent trennt und die getrennten, unterschiedlichen Wellenlängen an zwei unterschiedlichen Ausgängen bereitstellt.Walker, J. Urquhart, I. Bennion, A.C. Carter: 1.3 / 1.53 μm Mach-Zehnder wavelength duplexers for integrated optoelectronic transceiver modules. In: IEEE Proceedings Vol. 137, No. 1, 1990, pages 33-38, a passive filter is described which permanently separates two wavelengths and provides the separate, different wavelengths at two different outputs.

In der Druckschrift Takato, N. et al: ”Silica-Based Integrated Optic Mach-Zehnder Multi/Demultiplexer Family with Channel Spacing of 0.01–250 nm”, IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS Vol. 8, No. 6 (1990), S. 1120–1127 wird die Verwendung eines Mach-Zehnder-Interferometer in WDM-Anwendungen beschrieben. Das Mach-Zehnder-Interferometer wird dabei als Multiplexer/Demultiplexer oder frequenzselektiver Schalter eingesetzt. Optische Signale werden durch eine „Familie” von Mach-Zehnder-Interferometern gemultiplext und gedemultiplext. Dabei werden beispielsweise optische Signale von 16 Frequenzbändern dem Eingang zugeführt und eine selektierte Frequenz am Ausgang ausgekoppelt oder die Signale von 8 Frequenzbändern werden dem Eingang zugeführt und auf 8 verschiedene Ausgänge verteilt.Takato, N. et al., "Silica-Based Integrated Optic Mach-Zehnder Multi / Demultiplexer Family with Channel Spacing of 0.01-250 nm", IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS Vol. 6 (1990), pp. 1120-1127 describes the use of a Mach-Zehnder interferometer in WDM applications. The Mach-Zehnder interferometer is used as a multiplexer / demultiplexer or frequency-selective switch. Optical signals are multiplexed and demultiplexed by a "family" of Mach-Zehnder interferometers. In this case, for example, optical signals of 16 frequency bands fed to the input and coupled out a selected frequency at the output or the signals of 8 frequency bands are fed to the input and distributed to 8 different outputs.

In der Druckschrift Takato, N. et al.: ”Silica-Based Single-Mode Waveguides an Silicon and their Application to Guided-Wave Optical Interferometers”, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY Vol. 6, No. 6 (1988), S. 1003–1010 wird der klassische Aufbau eine Mach-Zehnder-Interferomerters und ein Multiplexen von optischen Signalen mit Mittenfrequenzen beziehungsweise ein Demultiplexen beschrieben.Takato, N. et al., "Silica-Based Single-Mode Waveguides to Silicon and their Application to Guided Wave Optical Interferometers", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY Vol. 6 (1988), pp. 1003-1010, the classical construction of a Mach-Zehnder interferometer and a multiplexing of optical signals with center frequencies or a demultiplexing is described.

Das Dokument US 4 900 112 A beschreibt die Nutzung eines Mach-Zehnder-Interferomters als Demultiplexer. Zwei optische Eingangssignale mit unterschiedlichen Frequenzen werden an zwei Ausgängen getrennt.The document US 4 900 112 A describes the use of a Mach-Zehnder interferometer as a demultiplexer. Two optical input signals with different frequencies are separated at two outputs.

Die im Anspruch 1 angegebene Erfindung hat den Vorteil, dass mindestens zwei optische Wellenlängenbänder gleichzeitig geschaltet werden können.The invention defined in claim 1 has the advantage that at least two optical wavelength bands can be switched simultaneously.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Preferred and advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail in the following description with reference to the figures by way of example. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schalters und 1 a schematic representation of a switch according to the invention and

2a und 2b jeweils eine graphische Darstellung der relativen Transmission eines erfindungsgemäßen Schalters in Abhängigkeit von der optischen Wellenlänge, wobei 2a den ungeschalteten und 2b den geschalteten Zustand des Schalters zeigt. 2a and 2 B in each case a graphical representation of the relative transmission of a switch according to the invention as a function of the optical wavelength, wherein 2a the unswitched and 2 B shows the switched state of the switch.

Der in 1 dargestellte erfindungsgemäße optische Schalter 1 zum Schalten optischer Eingangsleistung I0 auf zwei oder mehreren optischen Wellenlängenbänden Δλi mit i = 1, 2, ... k ≥ 2 mit jeweils einer anderen Zentralwellenlänge λi von einem Eingang 10 des Schalters 1 zumindest anteilmäßig und wahlweise auf den einen oder anderen von zwei Ausgängen 11, 12 des Schalters 1 besteht aus einem Mach-Zehnder-Interferometer 11 und einer Einrichtung 12 zum wahlweisen Verändern einer bestimmten Größe des Interferometers 11.The in 1 illustrated inventive optical switch 1 for switching optical input power I 0 to two or more optical wavelength bands Δλ i with i = 1, 2, ... k ≥ 2, each having a different central wavelength λ i from one input 10 of the switch 1 at least proportionately and optionally on one or the other of two exits 11 . 12 of the switch 1 consists of a Mach-Zehnder interferometer 11 and one Facility 12 for selectively changing a particular size of the interferometer 11 ,

Das Interferometer 11 teilt die dem Eingang 10 des Schalters 1 zugeführte und in den Schalter 1 eingekoppelte Eingangsleistung I0 in einem Leistungsteiler 110 in zwei Leistungsanteile I01 und I02 auf, deren jeder sämtliche Wellenlängenbänder Δλi aufweist.The interferometer 11 divide the entrance 10 of the switch 1 fed and in the switch 1 coupled input power I 0 in a power divider 110 in two power components I 01 and I 02 , each of which has all the wavelength bands Δλ i .

Einer der beiden Leistungsanteile I01 und I02, beispielsweise der Leistungsanteil I01, durchläuft einen optischen Weg 111 bestimmter optischer Weglänge und der andere Leistungsanteil 102 einen anderen optischen Weg 112 bestimmter optischer Weglänge. Die optische Weglänge ist definiert durch das Produkt nL aus einer Brechzahl n und einer geometrischen Länge L des betreffenden optischen Weges 111 bzw. 112.One of the two power components I 01 and I 02 , for example the power component I 01 , goes through an optical path 111 certain optical path length and the other power component 102 another optical path 112 certain optical path length. The optical path length is defined by the product nL of a refractive index n and a geometric length L of the relevant optical path 111 respectively. 112 ,

Die optischen Weglängen beider optischen Wege 111 und 112 sind verschieden voneinander gewählt und unterscheiden sich um eine bestimmte optische Weglängendifferenz Δ(nL) voneinander.The optical path lengths of both optical paths 111 and 112 are different from each other and differ by a certain optical path length difference Δ (nL) from each other.

Nach Durchlauf durch der beiden Leistungsanteile I01 und I02 durch die beiden optischen Wege 111 und 112 werden sie in einer optischen Überlagerungseinrichtung 113 optisch einander überlagert und die bei dieser Überlagerung entstandene optische Leistung anteilmäßig auf die beiden Ausgänge 11 und 12 des Schalters 1 verteilt, so daß an einem Ausgang 11 eine optische Ausgangsleistung I1 und am anderen Ausgang 12 eine optische Ausgangsleistung I2 auskoppelbar ist. Das Verhältnis der Ausgangsleistungen I1 und I2 relativ zueinander hängt vom Schaltzustand des Schalters 1 ab, worauf später eingegangen wird.After passing through the two power components I 01 and I 02 through the two optical paths 111 and 112 they are in an optical overlay device 113 visually superimposed on each other and the optical power resulting from this superimposition in proportion to the two outputs 11 and 12 of the switch 1 distributed so that at an exit 11 an optical output I 1 and at the other output 12 an optical output power I 2 can be coupled out. The ratio of the output powers I 1 and I 2 relative to each other depends on the switching state of the switch 1 which will be discussed later.

Zur Definition des Schaltzustandes des Schalters 1 ist eine Einrichtung 12 zum wahlweisen Verändern der bestimmten optischen Weglängendifferenz Δ(nL) vorgesehen.To define the switching state of the switch 1 is a facility 12 for selectively changing the determined optical path difference Δ (nL).

Erfindungsgemäß sind die verschiedenen Zentralwellenlängen λi der Weglängenbänder Δλi und die optische Weglängendifferenz Δ (nL) derart aufeinander abgestimmt, daß für jede der verschiedenen Zentralwellenlängen λi der Quotient Δ(nL)/λi aus der Weglängendifferenz Δ(nL) dividiert durch diese Zentralwellenlange λi jeweils im wesentlichen eine ganze Zahl ist und sich bei der wahlweisen Veränderung der optischen Weglängendifferenz Δ(nL) nur um einen Bruchteil von eins ändert.According to the invention, the different central wavelengths λ i of the path length bands Δλ i and the optical path length difference Δ (nL) are coordinated such that for each of the various central wavelengths λ i the quotient Δ (nL) / λ i is divided by the path length difference Δ (nL) Central wavelength λ i is essentially an integer and changes only by a fraction of one in the optional change of the optical path length difference Δ (nL).

Vorzugsweise unterscheiden sich zwei zu benachbarten Zentralwellenlängen λi, λi+1 gehörende unveränderte Quotient Δ(nL)/λi und Δ(nL)/λi+1 im wesentlichen um eins voneinander. Bei zwei Wellenlängenbändern Δλ1 und Δλ2 mit ihren Zentralwellenlängen λ1 und λ2 bedeutet dies beispielsweise Δ(nL)/λ1 = m und Δ(nL)/λ2 = m + 1, wobei m eine vorgebbare ganze Zahl ist und das Gleichheitszeichen im Idealfall gilt.Preferably, two unchanged quotient Δ (nL) / λ i and Δ (nL) / λ i + 1 belonging to adjacent central wavelengths λ i , λ i + 1 differ essentially by one from one another. For two wavelength bands Δλ 1 and Δλ 2 with their central wavelengths λ 1 and λ 2 , this means, for example Δ (nL) / λ 1 = m and Δ (nL) / λ 2 = m + 1, where m is a predefinable integer and the equals sign ideally applies.

Der Bruchteil von eins, um den sich jeder Quotient Δ(nL)/λi ändert, sollte im Hinblick auf ein gutes Schaltverhalten des Schalters 1 möglichst gleich 1/2 sein.The fraction of one by which each quotient Δ (nL) / λ i changes should, in view of a good switching behavior of the switch 1 be equal to 1/2.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sei der Fall betrachtet, daß zwei Wellenlängenbänder Δλ1 und Δλ2 geschaltet werden, wobei Δλ1 die Zentralwellenlänge λ1 und Δλ2 die Zentralwellenlänge λ2 aufweist.For a better understanding of the invention, the case is considered that two wavelength bands Δλ 1 and Δλ 2 are switched, wherein Δλ 1, the central wavelength λ 1 and Δλ 2, the central wavelength λ 2 .

In einem idealen Mach-Zehnder-Interferometer 11, das keine Dispersion, keine Verluste und einen exakt wellenlängenunabhängigen Leistungsteiler 10 mit einem Leistungsverhältnis I01/I02 von 50%/50% und einer exakt wellenlängenunabhängigen Überlagerungseinrichtung 13 mit ebenfalls einem Leistungsverhältnis I01/I02 von 50%/50% und I1/I2 von 50%/50% gilt: Tx = I2/I0 = cos2(Φ/2) Tp = I1/I0 = sin2(Φ/2), mit Φ = 2π·Δ(nL/λ) = 2π·(Δn·L + n·ΔL)/λ, wobei Δn = |n1 – n2| ein Brechzahldifferenzbetrag zwischen einer Brechzahl n1 eines der beiden optischen Wege 111 und 112, beispielsweise des Weges 111 und einer Brechzahl n2 des anderen optischen Weges 112, ΔL = |L1 – L2| ein Langendifferenzbetrag zwischen einer geometrischen Länge L1 des einen optischen Weges 111 und einer geometrischen Länge L2 des anderen optischen Weges 111 und λ die Wellenlänge ist, bei der das Interferometer betrieben wird.In an ideal Mach-Zehnder interferometer 11 , no dispersion, no losses and an exactly wavelength-independent power splitter 10 with a power ratio I 01 / I 02 of 50% / 50% and an exactly wavelength-independent superposition device 13 also having a power ratio I 01 / I 02 of 50% / 50% and I 1 / I 2 of 50% / 50%: T x = I 2 / I 0 = cos 2 (Φ / 2) T p = I 1 / I 0 = sin 2 (Φ / 2), with Φ = 2π · Δ (nL / λ) = 2π · (Δn · L + n · ΔL) / λ, where Δn = | n1 - n2 | a refractive index difference amount between a refractive index n 1 of one of the two optical paths 111 and 112 for example the way 111 and a refractive index n 2 of the other optical path 112 , ΔL = | L 1 - L 2 | a long difference amount between a geometric length L 1 of the one optical path 111 and a geometric length L 2 of the other optical path 111 and λ is the wavelength at which the interferometer is operated.

Die Bedingungen für die beiden Schaltzustände des Schalters 1 lauten im Idealfall für einen Schaltzustand, bei dem I1 am einen Ausgang 11 des Schalters 1 gleich I0 und I2 am anderen Ausgang 12 des Schalters 1 null ist, gleich Tp = 1, und für einen Schaltzustand, bei dem I1 am einen Ausgang 11 des Schalters 1 null und I2 am anderen Ausgang 12 des Schalters 1 gleich I0 ist, gleich Tx = 1. The conditions for the two switching states of the switch 1 are ideally for a switching state in which I 1 at an output 11 of the switch 1 equal to I 0 and I 2 at the other exit 12 of the switch 1 zero is equal Tp = 1, and for a switching state in which I 1 at an output 11 of the switch 1 zero and I 2 at the other exit 12 of the switch 1 equal to I 0 , equal T x = 1.

Aus Tp = 1 folgt Φ/2 = mπ oder Δ(nL/λ) = m, wobei m eine ganze Zahl ist,
und
aus Tx = 1 folgt Φ/2 = (m + 1/2)π oder Δ(nL/λ) = m + 1/2.
From T p = 1 follows Φ / 2 = mπ or Δ (nL / λ) = m, where m is an integer,
and
from T x = 1 follows Φ / 2 = (m + 1/2) π or Δ (nL / λ) = m + 1/2.

Die Abhängigkeit eines solchen Schalters von der Wellenlänge λ ist gegeben durch dΦ / dλ = d / dλ( 2π / λ·Δ(nL)) = – 1 / λ²·2π·Δ(nL) = – Φ / λ. The dependence of such a switch on the wavelength λ is given by dΦ / dλ = d / dλ (2π / λ · Δ (nL)) = - 1 / λ² · 2π · Δ (nL) = - Φ / λ.

Um einen möglichst breitbandigen Schalter zu bauen, muß Φ möglichst klein sein. Beim symmetrischen Mach-Zehnder-Interferometer, bei dem die geometrische Längendifferenz ΔL null ist, ergibt sich als Bedingung für vollständiges Schalten m = 0 und damit Φ = n.In order to build a wideband switch, Φ must be as small as possible. In the case of the symmetrical Mach-Zehnder interferometer, in which the geometric length difference ΔL is zero, the condition for complete switching is m = 0 and thus Φ = n.

Bei dem erfindungsgemäßen Schalter 1 ist das Mach-Zehnder-Interferometer 11 so verwendet, daß zwei oder mehrere gemeinsam zu schaltende optische Wellenlängenbänder Δλi in verschiedenen Ordnungen, denen verschiedene ganze Zahlen m zugeordnet sind, liegen. Dabei werden Ordnungen bevorzugt, die benachbart sind, wobei benachbarte Ordnungen durch zwei ganze Zahlen definiert sind, die sich nur um 1 voneinander unterscheiden.In the switch according to the invention 1 is the Mach-Zehnder interferometer 11 used so that two or more optical wavelength bands Δλ i to be switched together lie in different orders, to which different integers m are assigned. In this case, orders are preferred that are adjacent, with adjacent orders being defined by two integers that are only around 1 differ from each other.

Für zwei optische Wellenlängenbänder Δλ1 und Δλ2 mit den Zentralwellenlängen λ1 und λ2 bedeutet dies beispielsweise

Figure 00080001
undFor two optical wavelength bands Δλ 1 and Δλ 2 with the central wavelengths λ 1 and λ 2 , this means, for example
Figure 00080001
and

Figure 00080002
Figure 00080002

Ein konkretes Ausführungsbeispiel für einen derartigen erfindungsgemäßen Schalter 1 zum gleichzeitigen Schalten zweier optischer Wellenlängenbänder Δλ1, Δλ2 mit den Zentralwellenlängen λ1 und λ2 ist wie folgt ausgelegt:
λ1 = 1,3 μm
λ2 = 1,56 μm
m = 5
L = 5000 μm
ΔL = 5,57 μm
n = 1,4.
A concrete embodiment of such a switch 1 according to the invention for the simultaneous switching of two optical wavelength bands Δλ 1 , Δλ 2 with the central wavelengths λ 1 and λ 2 is designed as follows:
λ 1 = 1.3 μm
λ 2 = 1.56 μm
m = 5
L = 5000 μm
ΔL = 5.57 μm
n = 1.4.

Die Einrichtung 12 zum wahlweisen Verändern der optischen Weglängendifferenz Δ(nL) erzeugt diese Veränderung durch eine Veränderung der Brechzahl n um eine Brechzahldifferenz δn = 1,4 × 10–4. Die Weglängendifferenz Δ(nL) selbst ist demnach durch die geometrische Längendifferenz ΔL erzeugt.The device 12 for selectively changing the optical path length difference Δ (nL), this change is caused by a change in refractive index n by a refractive index difference δn = 1.4 × 10 -4 . The path length difference Δ (nL) itself is accordingly generated by the geometric length difference ΔL.

Das Schaltverhalten des durch dieses beispielhaften erfindungsgemäßen Schalters 1 ist in der 2a für den nichtgeschalteten Zustand und in der 2b für den geschalteten Zustand dargestellt, wobei die gestrichelte Kurve für Tp und die durchgezogene Kurve für Tx gilt. Der Schaltbereich für 20 dB Schaltauslöschung beträgt nach diesen Figuren sowohl für Tp als auch Tx knapp 10 nm.The switching behavior of this exemplary inventive switch 1 is in the 2a for the non-switched state and in the 2 B for the switched state, with the dashed curve for T p and the solid curve for T x . The switching range for 20 dB switching cancellation according to these figures for both T p and T x is just under 10 nm.

Claims (3)

Optischer Schalter (1) zum gleichzeitigen Schalten optischer Eingangsleistung (I0) auf zwei oder mehreren voneinander verschiedenen optischen Wellenlängenbändern (Δλi, i = 1, 2, ... k ≥ 2) mit jeweils einer anderen Zentralwellenlänge (λi) von einem Eingang (10) des Schalters (1) zumindest anteilmäßig und wahlweise auf den einen oder anderen von zwei Ausgängen (11, 12) des Schalters (1), bestehend aus – einem Mach-Zehnder-Interferometer (11), das die dem Eingang (10) des Schalters (1) zugeführte Eingangsleistung (I0) in zwei jeweils sämtliche Wellenlängenbänder (Δλ1) aufweisende Leistungsanteile (I01, I02) aufteilt, diese beiden Leistungsanteile nach Durchlauf zweier sich um eine bestimmte optische Weglängendifferenz (Δ(nL)) voneinander unterscheidender optischer Wege (111, 112) einander überlagert und die bei dieser Überlagerung entstandene optische Leistung anteilmäßig als zwei Ausgangsleistungen (I1, I2), die jeweils die zwei oder mehr voneinander verschiedenen optischen Wellenlängenbänder (Δλi, i = 1, 2, ... k ≥ 2) umfassen, auf die beiden Ausgänge (11, 12) des Schalters (1) verteilt, und aus – einer schaltbaren Einrichtung (12) zum wahlweisen Verändern der Weglängendifferenz (Δ(nL)), wobei – das Verhältnis der beiden Ausgangsleistungen (I1, I2) relativ zueinander von dem Schaltzustand der Einrichtung (12) zum wahlweisen Verändern der Weglängendifferenz (Δ(nL)) abhängt, – bei einem Schalten der Einrichtung (12) die optische Eingangsleistung beider Wellenlängenbänder (Δλi, i = 1, 2, ... k ≥ 2) zumindest anteilmäßig gleichzeitig auf den einen oder anderen der zwei Ausgänge (11, 12) des Schalters (1) gelegt wird, und – die verschiedenen Zentralwellenlängen (λi) und die Weglängendifferenz (Δ(nL)) derart aufeinander abgestimmt sind, daß für jede der verschiedenen Zentralwellenlängen (λi) der Quotient (Δ(nL)/λi) aus der Weglängendifferenz (Δ(nL)) dividiert durch diese Zentralwellenlängen (λi) jeweils im wesentlichen eine ganze Zahl ist und sich bei der wahlweisen Veränderung der Weglängendifferenz (Δ(nL)) nur um einen Bruchteil von eins ändert.Optical switch ( 1 ) for simultaneous switching of optical input power (I 0 ) on two or more different optical wavelength bands (Δλ i , i = 1, 2, ... k ≥ 2) each having a different central wavelength (λ i ) from one input ( 10 ) of the switch ( 1 ) at least proportionately and optionally to one or the other of two outputs ( 11 . 12 ) of the switch ( 1 ), consisting of - a Mach-Zehnder interferometer ( 11 ), which is the entrance ( 10 ) of the switch ( 1 ) supplied input power (I 0 ) in two each of all wavelength bands (Δλ 1 ) having power components (I 01 , I 02 ) divides, these two power components after passing through two different by a certain optical path length difference (Δ (nL)) optical paths ( 111 . 112 superimposed on each other, and the optical power resulting from this superimposing as a proportion of two output powers (I 1 , I 2 ), each of the two or more different optical wavelength bands (Δλ i , i = 1, 2, ... k ≥ 2) include, on the two outputs ( 11 . 12 ) of the switch ( 1 ), and - a switchable device ( 12 ) for selectively varying the path length difference (Δ (nL)), wherein - the ratio of the two output powers (I 1 , I 2 ) relative to each other from the switching state of the device ( 12 ) for selectively varying the path length difference (Δ (nL)), - when switching the device ( 12 ) the optical input power of both wavelength bands (Δλ i , i = 1, 2, ... k ≥ 2) at least proportionally simultaneously to one or the other of the two outputs ( 11 . 12 ) of the switch ( 1 ), and - the different central wavelengths (λ i ) and the path length difference (Δ (nL)) are matched to each other such that for each of the different central wavelengths (λ i ) the quotient (Δ (nL) / λ i ) is obtained from the The path-length difference (Δ (nL)) divided by these central wavelengths (λ i ) is each substantially an integer and changes only by a fraction of one in the optional variation of the path-length difference (Δ (nL)). Schalter nach Anspruch 1, wobei sich zwei zu benachbarten Zentralwellenlängen (λi, λi+1) gehörende unveränderte Quotienten (Δ(nL)/λi, Δ(nL)/λi-1) im wesentlichen um eins voneinander unterscheiden.A switch as claimed in claim 1, wherein two adjacent central wavelengths (λ i , λ i + 1 ) belonging unchanged quotients (Δ (nL) / λ i , Δ (nL) / λ i-1 ) differ substantially by one. Schalter nach Anspruch 1 und 2, wobei der Bruchteil von eins, um den sich jeder Quotient (Δ(nL)/λi) beim Schalten ändert, im wesentlichen 1/2 beträgt.A switch according to claim 1 and 2, wherein the fraction of one by which each quotient (Δ (nL) / λ i ) changes on switching is substantially 1/2.
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