DE3631971A1 - Optische verstaerkungsvorrichtung mit stoerschutzfilterfunktion - Google Patents

Optische verstaerkungsvorrichtung mit stoerschutzfilterfunktion

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Description

Die Erfindung betrifft eine optische Verstärkungsvorrichtung mit Störschutzfilterfunktion, umfassend einen Körper, der aus einer Vielzahl von Schichten aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut ist.
In faseroptischen Systemen wird das optische Signal gedämpft, u. a. in Fasern und Zweigen. Diese Systeme sind daher mit Verstärkern in geeigneten Abständen ausgerüstet, um diese Dämpfung zu kompensieren. Die Verstärkung kann in optischen Halbleiterverstärkern stattfinden, z. B in solchen, die in IEEE Spectrum, May 1984, Soichi Kobayashi und Tatsuya Kimura beschrieben sind unter dem Titel "Halbleiter-optische Verstärker". Diese Verstärker umfassen im wesentlichen eine Halbleiterdiode, deren beide Endoberflächen halbreflektierend sind, die als sogenannte Fabry-Perot-Verstärker bezeichnet werden, oder antireflexions-behandelt sind, welche als sogenannte Wanderwellenverstärker bezeichnet sind, wobei diese Verstärker durch einen elektrischen Strom oder eine Lichtquelle betrieben werden. Die Wanderwellenverstärker haben den Nachteil, Breitbandrauschen während der Verstärkung zu erzeugen. Sie haben jedoch den Vorteil, große Toleranzen in den Wellenlängen eines ankommenden Signales zuzulassen. Es muß daher ein Breitbandfilter vorgesehen sein, so daß ein annehmbares Signalrauschverhältnis erhalten wird. Ein Fabry-Perot- Verstärker mit reflektierenden Endoberflächen kann als ein solches Filter dienen, wobei durch Auswahl der Reflexionskraft der Endoberflächen in geeigneter Weise ein Kompromiß zwischen Rauschfilterung und Wellenlängentoleranz erhalten wird. Dieses Filter weist den Nachteil auf, daß das gesendete Signal während der Filterung verstärkt wird und erneut rückreflektiert wird längs der ankommenden optischen Faser, wodurch die Möglichkeit der Instabilität im Sendesystem geschaffen wird. Diese Instabilität kann auch bei Verstärkern mit antireflexions-behandelten Endoberflächen auftreten, da es schwierig ist, eine vollkommende Antifreflexions- Behandlung zu erreichen. Wenn die Instabilität verhindert werden soll, muß das reflektierte Signal gedämpft werden, was sogenannte optische Isolatoren erfordert, die zwischen den Verstärkern eingebaut werden müssen. Dieses macht die Sendesysteme kompliziert, da die Isolatoren nicht in integrierter Weise mit den Verstärkern ausgebildet werden können.
Die oben genannten Schwierigkeiten werden durch eine Verstärkungsvorrichtung nach der Erfindung beseitigt, in denen Reflexionen eines ankommenden Signales vermieden werden und in denen das Rauschen ausgefiltert wird.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruches 1. Weitere Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen
Fig. 1A in schematischer Weise eine erfindungsgemäße Verstärkungsvorrichtung,
Fig. 1B eine alternative erfindungsgemäße Verstärkungsvorrichtung,
Fig. 2 ein Diagramm von Verteilungs- oder Streukurven für die Verstärkungsvorrichtung,
Fig. 3 eine Filtercharakteristik der Verstärkungsvorrichtung,
Fig. 4A die spektrale Verteilung eines ankommenden Lichtsignales,
Fig. 4B die spektrale Verteilung eines verstärkten Lichtsignales,
Fig. 5A die spektrale Verteilung eines Stör- oder Rauschsignales,
Fig. 5B die spektrale Verteilung eines gefilterten und verstärkten Rausch- oder Störsignales,
Fig. 6A einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Verstärkungsvorrichtung,
Fig. 6B eine Endansicht der Verstärkungsvorrichtung gemäß Fig. 6A,
Fig. 6C ein Diagramm der Brechungsindizes für Materialien in dieser Verstärkungsvorrichtung,
Fig. 7 in schematischer Weise eine weitere Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 8 einen Querschnitt durch die alternative Ausführungsform der Verstärkungsvorrichtung nach Fig. 6A.
Eine erfindungsgemäße optische Verstärkungsvorrichtung mit Rausch- oder Störfilter ist in schematischer Weise in Fig. 1A gezeigt. Die Vorrichtung ist im wesentlichen ein optischer Richtungskoppler, dessen einer Wellenleiter ein optischer Verstärker vom Wandlerwellentyp ist. Die Verstärkungsvorrichtung ist aufgebaut aus einer Vielzahl von Schichten mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen. Dies ist aus Fig. 1A nicht ersichtlich, die nur das Grundkonzept der Erfindung veranschaulichen soll und die Art und Weise, in der die Vorrichtung funktioniert. Die Verstärkungsvorrichtung weist einen ersten passiven Wellenleiter 1 auf, dessen Eingang 2 und dessen Ausgang 3 mit optischen Fsern 4 für die Signalübertragung verbunden werden kann. Ein zweiter Wellenleiter 5 der Verstärkungsvorrichtung ist der erwähnte Wanderwellenverstärker, der in der oben erwähnten Literaturstelle "Halbleiter-optischer Verstärker" näher beschrieben ist. Wenn der Energiebandabstand in diesem ersten Wellenleiter 1 mit E g1 und im zweiten Wellenleiter 5 mit E g5 und der Energiepegel der Signalfrequenz mit E gs bezeichnet ist, dann ergibt sich
E g1 ≦λτ E gs ≦λτ E g5.
Der Wellenleiter 5 weist einen p-n-Übergang in seiner oberen und unteren begrenzenden Oberfläche auf. Durch Strominjektion, d. h. durch elektrisches Pumpen, kann im Wellenleiter 5 eine Populations- bzw. Besetzungsumkehr geschaffen werden, so daß eine optische Verstärkung erhalten wird. Die Verstärkungsvorrichtung weist Elektroden 8 auf, die mit einer externen Spannungsquelle verbunden sein kann, mit einem Polpotential U, so daß ein elektrischer Strom I erzeugt werden kann, welcher durch die Wellenleiter fließt. Dieser Strom treibt den Wanderwellenverstärker in Übereinstimmung mit dem oben erwähnten, welcher ein ankommendes Lichtsignal I s verstärkt. Eine alternative Ausführungsform der Verstärkungsvorrichtung ist in Fig. 1B gezeigt, wo ein Körper 7 a vorgesehen ist, mit einem ersten passiven Wellenleiter 1 a, dessen Eingang 2 a und Ausgang 3 a mit den optischen Fasern 4 für die Signalübertragung verbunden sein kann. Ein zweiter Wellenleiter 5 a ist der Wanderwellenverstärker, der durch eine nicht näher spezifierte Lichtquelle 8 a beeinflußt bzw. angesteuert wird. Letzterer gibt einen Lichtfluß Q ab, der die erwähnte Besetzungsumkehr im Wellenleiter 5 a erreicht, das sogenannte optische Pumpen, so daß die Verstärkung des ankommenden Lichtsignals I s erhalten werden kann. Es gibt auch andere bekannte Möglichkeiten den Verstärker anzusteuern, z. B. das sogenannte chemische Pumpen, wo die Besetzungsumkehr chemisch erzielt wird. Die beiden Wellenleiter 1 und 5 liegen dicht zueiander längs einer Wechselwirkungslänge von der Größe 2L. Sie bilden den oben erwähnten optischen Richtungskoppler. Das ankommende Lichtsignal I s kann konventionell zwischen den Wellenleitern längs der Wechselwirkungslänge mit Hilfe von gekoppelten elektromagnetischen Schwingungen durchwandern. Der Richtungskoppler kann vervollständigt werden, so daß er ein Wellenlängen abhängiges Filter für das ankommende Licht bildet, wie dies z. B. in IEEE Journal of Quantum Elektronics, Band QE-M, No. 11, November 1978, von R. C. Alferness und Peter S. Cross unter dem Titel "Filtercharakteristiken von mitrichtungs-gekoppelten Wellenleitern mit gewichteter Kopplung" beschrieben ist. Bei einer stattfindenden Filterung müssen die Wellenleiter unterschiedliche Verteilungen aufweisen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Der effektive Brechungsindex der Wellenleiter ist hier mit N eff bezeichnet, während λ die Wellenlänge des ankommenden Lichtsignals I s bezeichnet. Der effektive Brechungsindex für einen Wellenleiter gibt den Phasenwert für die Lichtwelle im Wellenleiter vor und hängt ab vom Brechungsindex N des Wellenleiters. Dieser ist eine Materialkonstante. Er hängt auch von der transversalen Ausdehnung der Wellenleiter in bezug auf die Ausbreitungsrichtung des Lichtes ab. Im Wellenleiter 1 ändert sich der Brechungsindex N eff mit der Wellenlänge λ entsprechend einer Kurve A, während der Wellenleiter 5 die Brechungsindexänderung den Kurvenverlauf von B aufweist. Für eine Wellenlänge λ 0 weist der Brechungsindex den gleichen Wert N eff0 in beiden Wellenleitern auf. Typische Werte für den effektiven Brechungsindex liegen zwischen 3,2 und 3,3 für eine Wellenlänge λ 0 = 1,3 µm. Licht der Wellenlänge λ 0 kann den Richtungskoppler passieren, vorausgesetzt daß die Wechselwirkungslänge ein gerades Vielfaches der Kopplungslänge des Richtungskopplers im Ausführungsbeispiel von Fig. 1A ist. Der Richtungskoppler in Fig. 1A weist eine Kopplungslänge L auf, so daß die Wechselwirkungslänge 2L zwei Kopplungslängen entspricht. Der Richtungskoppler wird dann eingestellt, so daß das Licht passieren kann. Er weist eine Filtercharakteristik auf, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist. Hier ist die Wellenlänge mit λ bezeichnet, während G die Beziehung zwischen den ankommenden und der abgehenden Lichtleistung ist und während Δλ die Bandpaßfilterbreite ist. Typische Werte für diesen Bandpaß liegen innerhalb des Bereiches 1 bis 10 nm. Das ankommende Lichtsignal I s weist ein niedriges Wellenlängenspektrum der zentralen Wellenlänge λ 0 und eine Bandbreite Δλ s entsprechend Fig. 4A auf, in der P den Leistungspegel des Lichtes bezeichnet. Typische Werte für die Lichtsignalbandbreite liegen im Intervall von 0,1 bis 1 nm. Das Lichtsignal, welches einen Maximumleistungspegel P 1 aufweist, wandert insgesamt vom ersten Wellenleiter 1 zum zweiten Wellenleiter 5 auf der Hälfte der Wechselwirkungslänge L, wie dies in gestrichelter Linie in Fig. 1 gezeigt ist. Darauffolgend wandert das Lichtsignal insgesamt wieder zurück zum ersten Wellenleiter, und zwar am Ende (2L) der Wechselwirkungslänge und verläßt den Verstärker am Ausgang 3. Das Ausgangsspektrum des Lichtsignales ist praktisch ungeändert verglichen mit dem ankommenden Lichtsignal, wie dies in Fig. 4B gezeigt ist. Das Lichtsignal wird verstärkt und weist am Ausgang 3 einen Maximumwirkungspegel P 2 auf, wie dies in der Figur gezeigt ist und welches weiter unten beschrieben wird. Ein Breitbandstör- oder Rauschsignal I b begleitet oft das Signal I s und weist einen Maximumwirkungspegel P 3 auf, wie z. B. in Fig. 5A gezeigt ist. Ein typischer Wert für die Rausch- oder Störbandbreite liegt bei 130 nm. Wenn diese Störung den Richtungskoppler passiert, findet eine Filterung gemäß der Kurve von Fig. 3 statt, so daß ein Rausch- oder Störsignal von beachtlich niedrigerem Bandcharakter gemäß Fig. 5B den Ausgang 3 erreicht. Der Teil des Stör- oder Rauschsignales, welcher die Verstärkungsvorrichtung passiert, wird verstärkt und weist am Ausgang 3 ein Maximumresultat von P 4 auf, wie dies aus der Figur ersichtlich ist. Der Teil des Rausch- oder Störsignales I b , welcher ausgefiltert wird, wird zu einem Endbereich 6 des Wellenleiters 5 übertragen, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist, wo er gespreizt und absorbiert wird. Der elektrische Strom I der Elektrode 8 erreicht den Endbereich 6 nicht. Aufgrund des fehlenden Stromes in diesem Bereich weist dieser Bereich einen großen Absorptionskoeffizienten auf. Die Störung kann daher vollständig absorbiert werden, ohne daß sie an der Endoberfläche des Wellenleiters reflektiert wird.
Wie eingangs erwähnt, arbeitet der Wellenleiter 5 gemäß Fig. 1A und gemäß Fig. 1B als bekannter Wanderwellenverstärker. Eine Lichtwelle, die längs des Wellenleiters 5 von Fig. 1A übertragen wird, wird verstärkt, wenn die Elektrode 8 einen Strom injiziert, der größer ist als der Strom, welcher erforderlich ist, um den Lichtwellenleiter 5 zu veranlassen, für das ankommende Signal transparent zu sein. Der Wellenleiter von Fig. 1B verstärkt ein Lichtsignal, wenn der Lichtfluß Q einen Grenzwert überschreitet, bei dem der Wellenleiter für das Lichtsignal transparent wird. In Übereinstimmung mit der Erfindung wird die Lichtwelle in den Verstärker in der folgenden Weise gekoppelt. Das ankommende Lichtsignal I s wandert transversal vom ersten Wellenleiter 1 zum zweiten Wellenleiter 5, wie bereits erwähnt. Während dieser Wanderung durch den Wellenleiter 5 wird das Lichtsignal verstärkt und wandert darauffolgend erneut zum Wellenleiter 1 zurück, um dann die Verstärkervorrichtung über den Ausgang 3 zu verlassen. Da das Lichtsignal in dem Wanderwellenverstärker transversal bzw. quer gekoppelt wird, werden bei diesem Kopplungsvorgang Reflexionen vermieden, wodurch außerdem vermieden wird, daß reflektierte Signale über den Eingang 2 zur ankommenden optischen Faser 4 übertragen werden. Diese Nicht- Reflexionseigenschaften werden erhalten, obwohl der Wellenleiter 5 keine Endoberflächen mit Antireflexions- Behandlung aufweist. Die Verteilungen oder Streuungen der Wellenleiter werden in der Verstärkung eingestellt, wie dies bereits erwähnt wurde, so daß das verstärkte Signal im wesentlichen die gleiche spektrale Verteilung aufweist wie das ankommende Signal I. Das ankommende Stör- oder Rauschsignal I b wandert ebenfalls quer vom Wellenleiter 1 zum Wellenleiter 5, wo es verstärkt wird. Die in Verbindung mit den Fig. 3, 5A und 5B beschriebene Filterung findet jedoch zur gleichen Zeit statt, so daß nur ein Teil des verstärkten Stör- oder Rauschsignales erneut zum Wellenleiter 1 zurückwandert. Abgesehen von der Interferenz bzw. Störung vom Rausch- oder Störsignal I b wird das ankommende Lichtsignal I s auch gestört durch das Breitbandrauschen, das im Wellenleiter 5 erzeugt wird, wenn die ankommenden Lichtsignale verstärkt werden. Diese im Verstärker erzeugte Störung bzw. Rauschen wird auch gefiltert, so daß das abgehende Rausch- oder Störsignal als Niedrigbandspektrum vorliegt. Die Lichtenergie im Rauschen, welche ausgefiltert bzw. weggefiltert wird, wird über den Endbereich 6 des Wellenleiters 5 gespreizt, wie dies in Verbindung mit Fig. 1A erwähnt wurde.
Eine erfindungsgemäße Verstärkungsvorrichtung wurde schematisch in den Fig. 1A und 1B gezeigt, deren Funktion beschrieben wurde. Eine detalliertere Ausführungsform der Erfindung, die für die Wellenlänge λ 0 = 1,3 µm geeignet ist, wird nun in Verbindung mit den Fig. 6A, 6B und 6C beschrieben.
In Fig. 6A ist eine Verstärkungsvorrichtung 10 gezeigt, die fünf Schichten 11 bis 15 aus Halbleitermaterial einbezieht, die eine über der anderen angeordnet sind mit der folgenden Zusammensetzung: Die Schicht 11 ist das Grundmaterial der Verstärkungsvorrichtung und umfaßt Indiumphosphid InP. Die Schicht 12, welche der passive Wellenleiter in der Verstärkungsvorrichtung ist, umfaßt Indium-Gallium-Arsenid-Phosphid In0,95, GA0,05, As0,1, P0,9. Die Schicht 13 umfaßt das Grundmaterial Indium- Phosphid, während die Schicht 14, welche den oben erwähnten Wanderwellenverstärker beinhaltet, Indium- Gallium-Arsenid-Phosphid In0,7, Ga0,3, As0,7, und P0,3 aufweist. Schließlich umfaßt die Schicht 15 das Grundmaterial Indium-Phosphid. Die Schichten 11 und 15 haben jeweils eine Elektrode 16 auf ihren Außenseiten, um den elektrischen Strom I durch die Halbleiterschichten zu erzeugen. Beide Wellenleiter, die Schichten 12 und 14, haben unterschiedliche Verhältnisse bzw. Proportionen zwischen Indium, Gallium, Arsenid und Phosphor, welche durch die Indizis in den Kurzzeichen In, Ga, As und P kenntlich gemacht ist. Die Verhältnisse werden ausgewählt so, daß die Wellenleiter gewünschte optische Eigenschaften aufweisen, wie dies unten beschrieben ist. Sie weisen ebenfalls eine kristalline Struktur auf, die für das Grundmaterial geeignet ist, so daß die kristallinen Materialien eines über dem anderen gezogen werden bzw. wachsen können. Die Materialschichten haben unterschiedliche Dicken, wie dies in der Fig. 6A gezeigt ist. Die Dicken sind angepaßt, so daß die gewünschten effektiven Brechungsindizes N eff erhalten werden, wie dies in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wurde. Der erste Wellenleiter, die Schicht 12, weist eine Dicke von 0,4 µm im Auführungsbeispiel auf, während der zweite Wellenleiter, die Schicht 14, die Dicke von 0,2 µm hat. Die Zwischenschicht 13 aus dem Grundmaterial weist eine Dicke von 1 µm auf. Die Verstärkungsvorrichtung 10 weist eine Länge l 1 auf, die z. B. im Intervall von 0,2 mm bis 2 mm liegt. Die Elektroden 16 sind kürzer als die Halbleiterschichten 11 bis 15, deren Enden um einen Abstand l 2 über die Außenenden der Elektroden herausragen. l 2 kann im Intervall zwischen 0,1 bis 0,5 mm beispielsweise liegen. Der Strom I fehlt innerhalb der Länge l 2 in den Wellenleitern, so daß die Störung bzw. das Rauschen, welches ausgefiltert wurde, absorbiert werden kann, wie dies in Verbindung mit Fig. 1A beschrieben wurde. Ein bestimmter Wert zur Absorption des übertragenen Signales findet auch hier statt, welches in einer alternativen Ausführungsform, die in Verbindung mit Fig. 8 beschrieben ist, vermieden ist.
Eine Endansicht der Verstärkungsvorrichtung 10 ist in Fig. 6B gezeigt. Seine Wellenleiter 12 und 14 sind seitlich durch die Schicht 18 aus Halbleitermaterial umgeben, welches durch das Grundmaterial I n P der Verstärkungsvorrichtung gebildet sein kann. Die Wellenleiter haben eine Breite b, welche innerhalb des Intervalles von 2 bis 6 µm liegen kann.
Wie bereits erwähnt, hängt der effektive Brechungsindex N eff der Verstärkungsvorrichtungswellenleiter ab von den Querschnittsdimensionen der Wellenleiter und auch vom Materialbrechungsindex N, welcher eine Materialkonstante ist. Der Brechungsindex N für die unterschiedlichen Halbleiterschichten 11 bis 15 ist durch ein Diagramm in Fig. 6C gezeigt, in dem die Halbleiterschichten durch gestrichelte Linien angedeutet sind. Das Grundmaterial Indium-Phosphid weist einen Brechungsindex N 0 ≈ 3,2 auf. Der erste Wellenleiter (die Schicht 12) weist einen Brechungsindex auf, der N 0 µm den Wert Δ N 1 ≦λτ 0,4 überschreitet. Der zweite Wellenleiter (die Schicht 14) weist einen Brechungsindex, der den Wert N 0 µm den Wert Δ N 2 ≦λτ 0,3 überschreitet, auf. Der effektive Brechungsindex N eff0 ist größer als N 0 für λ = 1,3 µm. Er ist jedoch stets kleiner als N 0 + Δ N 1 und N 0 + Δ N 2.
Die Verstärkungsvorrichtung 10 der oben beschriebenen Art wird aus den Materialien Indium-Phosphid udn Indium- Gallium-Arsenid-Phosphid hergestellt, welche unter einer größeren Gruppe von Halbleitermaterialien vorkommen, welche in unnärer, binärer, tertiärer und quatränärer Form vorliegen können. Die Elemente, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, kommen beispielsweise unter der dritten oder fünften Gruppe des periodischen Systemes vor. Es besteht eine große Freiheit in der Auswahl der Materialien für eine Verstärkungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Was entscheidend für die Materialauswahl ist, ist der Umstand, daß die Integration von aktiven und passiven Wellenleitern mit unterschiedlicher Verteilung gemäß Fig. 2 erhalten werden kann. Abgesehen von den Beispielen der zuvor erwähnten Materialien können die Materialien Gallium-Arsenid und Gallium-Aluminium-Arsenid ebenfalls in Betracht gezogen werden.
In der Verstärkungsvorrichtung mit optischen Pumpen, wie es in Verbindung mit Fig. 1B beschrieben wurde, wird der Wellenleiter 5 a (Wanderwellenverstärker) aus Quarz erzeugt, welches mit Neodym, Nd dotiert wurde oder aus Yttrium- Aluminiumgrant, welches mit der gleichen Substanz Neodym dotiert wurde. Die Verstärkungsvorrichtung, welche in Verbindung mit den Fig. 1A und 1B beschrieben wurde, weist nur einen Wellenleiter 5 auf. Diese Verstärkungsvorrichtung ist ein Wanderwellenverstärker. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in Fig. 7 gezeigt. Hier weist eine optische Verstärkungsvorrichtung 20 einen ersten Wellenleiter 21 auf, dessen Eingänge und Ausgänge mit optischen Fasern 22 verbunden werden können, und zwar zur Signalübertragung des Lichtsignales I s . Auf beiden Seiten des Wellenleiters 21 ist ein Wellenleiter 23 vorgesehen, welcher ein Wanderwellenverstärker ist. Die Verstärkungsvorrichtung weist Elektroden 24 zur Erzeugung eines elektrischen Stromes I auf, der durch die Wellenleiter fließt. Das Lichtsignal I s wandert anschließend zurück zum Wellenleiter 21, wie dies durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Die Verstärkung, Rausch- und Störfilterung und die Auslöschung oder Beseitigung des Rausch- oder Störsignales findet in der Weise statt, wie dies in Verbindung mit der optischen Verstärkungsvorrichtung nach Fig. 1A beschrieben wurde.
In Verbindung mit Fig. 1 wurde erwähnt, daß das ausgefilterte Rauschen durch den Endbereich 6 des Wanderwellenverstärkers 5 absorbiert wurde. Eine alternative Ausführung dieses Teiles der Verstärkungsvorrichtung besteht darin, daß der Endbereich durch Ätzen entfernt ist, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Diese Figur zeigt einen Teil der Verstärkungsvorrichtung gemäß Fig. 6A. Die Teile der Schichten 13, 14 und 15, welche durch Ätzen entfernt wurden, sind durch gestrichelte Linien dargestellt. Die Schicht 14 (der Wanderwellenverstärker) weist eine geätzte Endoberfläche 17 auf, in der das Licht kräftig und wirksam gespreizt bzw. gestreut wird, so daß es nicht reflektiert werden kann und nicht zurück zum Eingang des Wellenleiters 12 wandern kann.

Claims (8)

1. Optische Verstärkungsvorrichtung mit einer Störschutzfilterfunktion mit einem Körper, der aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Materialschichten aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Schichten (1, 1 a, 12) ein Lichtwellenleiter ist, daß mindestens eine der weiteren Schichten (5, 5 a, 14) ein Lichtwellenleiter ist und eine Lichtwelle (I s , I b ) verstärkt, die in dieser Schicht sich ausbreitet, wenn die Erregung (I, Q) von einer Treibeinrichtung (8, 8 a, 16) einen Wert überschreitet, der erforderlich ist, um diese weitere Schicht (5, 5 a, 14) für die Lichtwelle transparent zu machen, daß der effektive Brechungsindex (N eff ) der Lichtwellenleitungsschichten (1, 1 a, 12 und 5, 5 a, 14) sich mit der Lichtwellenlänge (λ) entsprechend unterschiedlicher Beziehungen (A und B) für diese beiden Schichten ändert, wobei der effektive Brechungsindex (N eff ) so ausgewählt ist, daß er für die für die Verstärkung vorgesehene Wellenlänge (λ 0) einen Wert (N eff0) aufweist, der den beiden Lichtwellenleitungsschichten gemeinsam ist und daß die Lichtwellenleitungsschichten (1, 1 a, 12 und 5, 5 a, 14) optisch gekoppelt sind, so daß ein Richtungskoppler geschaffen wird, dessen Wechselwirkungslänge (2L) im wesentlichen eine gerade Zahl der Kopplungslängen (L) für die Wellenlängen (λ 0) ist, die für die Verstärkung vorgesehen ist, so daß eine Verstärkungsfunktion sowie eine Filterfunktion erhalten wird.
2. Optische Verstärkungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibeinrichtung Elektroden (16) auf beiden Seiten des Körpers (11, 12, 13, 14, 15) aufweist, zwischen denen ein elektrischer Strom (I) zur Erregung der weiteren Schicht (14) gesendet werden bzw. fließen kann.
3. Optische Verstärkungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treib- oder Steuereinrichtung eine Lichtquelle (8 a) auf einer Seite des Körpers (7 a) aufweist, wobei die Lichtquelle einen Lichtstrom (Q) zum Erregen der weiteren Schicht (5 a) ausstrahlt.
4. Optische Verstärkungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiterschichten (12, 14) aus Indium- Gallium-Arsenid-Phosphid und die verbleibenden Schichten aus Indium-Phospit bestehen.
5. Optische Verstärkungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Lichtwellenleiterschicht (5 a) ein mit Neodym dotiertes Quarz oder mit Neodym dotierter Yttrium-Aluminiumgranat ist.
6. Optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Lichtwellenleiterschicht (14) länger ist als die der Elektroden (16), so daß mindestens ein Gebiet (l 2), welches frei ist, vom elektrischen Strom in dieser Schicht, gebildet werden kann, in der das weggefilterte Licht absorbiert wird.
7. Optische Verstärkungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Lichtwellenleiterschicht (14) eine geätzte Endoberfläche (17) aufweist, so daß das an dieser Endoberfläche auftreffende Licht zerstreut wird.
8. Optische Verstärkungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselwirkungslänge (2L) gleich zwei Kopplungslängen beträgt.
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