Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Schaltung zur Aufbereitung von Lichtsignalen für Wellenlängenmultiplex-Datenübertragung. Die Erfindung sieht im Funktionsprinzip übereinstimmende, in den Aufbautechnologien von Komponenten sich unterscheidende Varianten vor, die der Gattung nach im Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie im Oberbegriff des Anspruches 2 angegeben sind.

Der Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, ist bekannt aus RAGDALE, CM, REID, T.J., REID, D.C.J., CARTER, A.C. : Integrated three Channel laser and optical multiplexer for narrowband wavelength division multiplexing, Electronics Letters 1994, Vol. 30, No. 11. Dort ist ein Wellenlängen-Multiplexer beschrieben, der eine unidirektionale Mehrkanal- Datenübertragung über einen Lichtwellenleiter ermöglicht. Hierzu werden nachfolgende Einzelheiten näher erläutert :

Der Wellenlängen-Multiplexer weist drei Laser auf, die jeweils einen Sendekanal beschicken. Der Abstand zwischen den Wellenlängen der Laser, also der Kanalabstand, beträgt ca. 5 nm.

Die Laser sind über mehrere 3dB-Koppler, Lichtwellenleiter und wellenlängenselektive Gitterreflektoren mit einem Signalausgang verbunden, an dem die von den Lasern emittierten Lichtsignale in einen externen Lichtwellenleiter ausgekoppelt werden. Der Multiplexer ist als optoelektronische integrierte Schaltung ausgeführt, d.h. alle Bauelemente sind auf einem Chip integriert.

Jeder 3dB-Koppler ist mit vier Zweigen von Lichtwellenleitern verbunden, wobei die Zweige einander paarweise gegenüberliegen. Der erste und der zweite Zweig sind also jeweils dem dritten und im vierten Zweig gegenüberliegend angeordnet.

Am ersten Zweig des ersten 3dB-Kopplers ist der erste Laser mit der Wellenlänge λi angeschlossen. Die von dem ersten Laser emittierten Lichtsignale werden also zu je 50 % in den dritten und vierten Zweig des 3dB- Kopplers eingekoppelt. Im dritten und vierten Zweig des ersten 3dB-Kopplers ist jeweils ein wellenlängenselektiver Gitterreflektor angeordnet, der Licht der Wellenlänge λi reflektiert und für Licht anderer Wellenlängen transparent ist. Das von dem ersten Laser emittierte Licht wird also an den Gitterreflektoren reflektiert und durchläuft den Koppler ein zweites Mal in entgegengesetzter Richtung. Dabei wird das von dem ersten Laser emittierte Licht nahezu vollständig in den zweiten Zweig eingekoppelt, an den der Signalausgang des Multiplexers angeschlossen ist. Da der erste 3dB-Koppler nahezu das gesamte an den Gitterreflektoren reflektierte Licht in den zweiten Zweig einkoppelt, wird zum einen eine Störung des Lasers durch in den ersten Zweig zurückfallendes Licht verhindert und zum anderen der Wirkungsgrad beim Senden erhöht.

Der erste Laser, der erste 3dB-Koppler und der erste wellenlängenselektive Gitterreflektor gehören einer ersten Stufe an, die den ersten Kanal mit der Wellenlänge λ-* beschickt. Hinter dieser ersten Stufe ist eine weitere Stufe angeordnet, die analog aufgebaut ist, wobei der Laser der zweiten Stufe Licht der zweiten Wellenlänge λ ₂ emittiert und der wellenlängeselektive Gitterreflektor der zweiten Stufe Licht der Wellenlänge λ ₂ reflektiert.

Der zweite Zweig der zweiten Stufe ist über einen weiteren 3dB-Koppler mit dem dritten und dem vierten Zweig des ersten 3dB-Kopplers der ersten Stufe verbunden. Das von dem Laser der zweiten Stufe emittierte Licht wird also von dem 3dB-Koppler der zweiten Stufe zu je 50 % in den dritten bzw. vierten Zweig

des ersten 3dB-Kopplers der zweiten Stufe eingekoppelt, dort an den wellenlängenselektiven Gitterreflektoren reflektiert und nahezu vollständig in den zweiten Zweig der zweiten Stufe eingekoppelt. Der zwischen erster und zweiter Stufe angeordnete 3dB-Koppler koppelt das aus der zweiten Stufe kommende Licht zu je 50 % in den dritten bzw. vierten Zweig des ersten 3dB- Kopplers der ersten Stufe ein. Dort passiert das Licht aus der zweiten Stufe die wellenlängenselektiven Gittererflektoren, da diese auf die erste Wellenlänge λi abgestimmt sind, und wird von dem ersten 3dB-Koppler der ersten Stufe nahezu vollständig in den zweiten Zweig der ersten Stufe eingekoppelt und so dem Signalausgang des Multiplexers zugeführt.

Hinter der zweiten Stufe ist nun ein vierter 3dB-Koppler angeordnet, wobei der dritte und vierte Zweig dieses vierten 3dB-Kopplers mit dem dritten bzw. vierten Zweig des 3dB-Kopplers der zweiten Stufe verbunden sind. An den ersten Zweig dieses vierten 3dB-Kopplers ist ein dritter Laser angeschlossen, der Licht der Wellenlänge λ ₃ emittiert. Das von dem dritten Laser emittierte Licht passiert also die beiden wellenlängenselektiven Gitterereflektoren der ersten bzw. zweiten Stufe und wird schließlich am Signalausgang in den externen Lichtwellenleiter ausgekoppelt.

Der Multiplexer ist also aus drei Stufen aufgebaut, wobei jede Stufe einen Kanal mit Lichtsignalen beschickt. Dieser vorbeschriebene Wellenlängen-Multiplexer ermöglicht eine unidirektionale Mehrkanal-Datenübertragung über einen Lichtwellenleiter, also einen Mehrkanal-Sendebetrieb. Dieser Aufbau kann auch als Wellenlängen-Demultiplexer aufgebaut und betrieben werden. Ein gleichzeitger Sende- und Empfangsbetrieb, gegebenenfalls sogar- über einen einzelnen Lichtwellenleiter, ist damit jedoch nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, optoelektronische Schaltungen zu schaffen, mit denen für die Verarbeitung von im Wellenlängen-Multiplex übertragenen Daten Schaltungsanordnungen für Transceiver sowie für

Multiplexer oder Demulitplexer gebildet werden können, die auch die Funktion

„Add/Drop" erfüllen, damit Kanäle mit am Empfangsort löschbaren Daten mit dort generierten Daten neu belegt werden können. Diese Schaltungen sollen in großen Stückzahlen, z.B.als integrierte Schaltungen, aber auch in geringeren Stückzahlen, aus einzelnen Moduln zusammensetzbar, unter ökonomisch vertretbarem Herstellungsaufwand zur Verfügung gestellt werden können und eine möglichst geringe gegenseitige Beeinflussung empfangener und zu sendender Datenströme gewährleisten..

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entweder durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 oder durch die Merkmale des Patentanspruchs 2 gelöst.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, elektrisches und optisches Übersprechen zu minimieren. Das gilt sowohl für den Fall, daß ein Laser, eine Photodiode und ein 3dB-Koppler auf einem Chip integriert sind, wie auch für den Fall eines hybriden Aufbaus aus den einzelnen Komponenten, wobei der 3dB-Koppler am Signaleingang anliegende Lichtsignale in Abhängigkeit von der Wellenlänge entweder sperrt oder der Photodiode zuführt und die Photodiode und der Laser zur Verringerung des elektrischen Übersprechens zueinander beabstandet, auf gegenüberliegenden Seiten der Schaltung angeordnet, sind.

Da die Lichtsignalquelle elektrisch mit schnell modulierender Stromeinprägung betrieben ist, bildet sich im Sendebetrieb der Schaltung im Umfeld der Lichtsignalquelle ein elektromagnetisches Feld aus, das auf den Lichtsignaldetektor bzw. auf dessen Ausgangsleitung übersprechen und so dessen Ausgangssignal stören kann. Zur Minimierung dieses elektrischen Übersprechens ist die Lichtsignalquelle deshalb zu dem Lichtsignaldetektor beabstandet, beide Komponenten liegen auf einander gegenüberliegenden Seiten der Schaltung. Darüber hinaus wird durch die Anordnung wellenlängenselektiver Komponenten auch das optische Übersprechen von der Lichtsignalquelle auf den Lichtsignaldetektor verringert.

Erfindungsgemäße optoelektronische Schaltungen ermöglichen einen gleichzeitigen Sende- und Empfangsbetrieb im Wellenlängen-Multiplex-

Verfahren. Dabei sendet und empfängt eine solche Schaltung auf unterschiedlichen Wellenlängen. Die Sende- und Empfangswellen liegen dabei vorzugsweise in den optischen Fenstern bei 1500 nm bzw. 1300 nm, d.h. innerhalb des sogenannten dritten optischen Fensters des Werkstoffs Glas, in dem die Lichtabsorption und damit die Dämpfung des Lichtwellenleiters relativ gering ist. Bei der Verwendung dieser Wellenlängen lassen sich deshalb Daten über große Entfernungen mit relativ geringer Sendeleistung bzw. ohne Zwischenverstärker („Repeater") übertragen.

In einer Schaltung, die nicht nur empfangene Daten detektiert, ist eine Lichtsignalquelle angeordnet, die im Sendebetrieb Lichtsignale emittiert. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird als Lichtsignalquelle ein einmodiger Laser verwendet, der nur in einer Grundschwingung Licht emittiert.

Weiterhin ist in einer Schaltung, die nicht nur zu sendende Daten generiert, ein Lichtsignaldetektor angeordnet, der die über den Lichtwellenleiter empfangenen Lichtsignale in elektrische Signale umwandelt und an einem Anschlußkontakt an der Außenseite des Schaltungsgehäuses bereitstellt.

Zur Ankopplung an ein bidirektional betriebenes Übertragungsnetz weist eine erfindungsgemäße optoelektronische Schaltung eine gemeinsame Schnittstelle zum Anschluß des externen Lichtwellenleiters auf, über den die Daten übertragen werden. Zur Ankopplung an ein unidirektionales Übertragungsnetz wie auch zwecks Kaskadierung sind bei jeder Komponente getrennte Schnittstellen zum Anschluß der externen Lichtwellenleiter vorgesehen, die entweder zu empfangende oder intern weiterzuleitende / extern auszusendende Datenströme führen.

Bei der Lichtwellenleiteranordnung in einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung für bidirektionale Übertragung ist der erste Zweig mit der gemeinsamen Schnittstelle, der zweite Zweig mit der Lichtsignalquelle und der dritte und/oder der vierte Zweig mit einem Lichtsignaldetektor verbunden ist. Diese Lichtwellenleiteranordnung ermöglicht die Übertragung der über den

externen Lichtwellenleiter empfangenen und an der gemeinsamen Schnittstelle eingehenden Lichtsignale zum Lichtsignaldetektor bzw. die Übertragung der von der Lichtsignalquelle emittierten Lichtsignale zur gemeinsamen Schnittstelle und deren Einkopplung in den externen Lichtwellenleiter.

Die Lichtsignalquelle und der Lichtsignaldetektor sind gemäß der technischen Lehre der Erfindung auf gegenüberliegenden Seiten der Schaltung angeordnet. Daraus folgt, daß der zweite Zweig sowohl dem dritten als auch dem vierten Zweig der Lichtwellenleiteranordnung gegenüberliegt.

Die vier Zweige der Lichtwellenleiteranordnung sind durch einen optischen Koppler miteinander verbunden. Zwei der Zweige sind der einen Seite und die beiden anderen Zweige auf der gegenüberliegenden Seite an den Koppler angeschlossen. Ein aus einem Zweig in den Koppler eintretendes Lichtsignal wird dabei jeweils in die auf der gegenüberliegenden Seite angeschlossenen Zweige eingekoppelt, wobei der Koppler ein Teilungsverhältnis 1:1 aufweist, also ein aus einem Zweig eintretendes Lichtsignal jeweils mit 50 % der Intensität in die beiden gegenüberliegenden Zweige einkoppelt. Der Koppler ist also ein 3dB-Koppler.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Koppler als 3dB- MMI-Koppler (MMI - Multi-Mode-]nterference) ausgebildet. Der 3dB-MMI- Koppler weist einen aus lichtleitendem Material bestehenden Multi-Mode- bereich auf, wobei die vier Zweige der Lichtwellenleiteranordnung an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Multi-Mode-Bereichs paarweise mit diesem verbunden sind. In Abhängigkeit von der Länge des Multi-Mode- bereichs arbeitet der Koppler entweder im sogenannten Cross-State, im Bar- State oder in einem Zwischenzustand.

Im Bar-State wird das elektromagnetische Feld am Eingang des Multi-Mode- Bereichs auf den Ausgang des Multi-Mode-Bereichs abgebildet. Ein Lichtsignal, das an einem Zweig am Eingang des Kopplers anliegt, wird deshalb in den geraden („Bar") gegenüberliegenden Zweig eingekoppelt.

Im Cross-State hingegen erscheint das elektromagnetische Feld am Eingang des Multi-Mode-Bereichs am Ausgang gespiegelt. Ein Lichtsignal, das an einem Zweig am Eingang des Kopplers anliegt, wird deshalb auf den schräg („Cross") gegenüberliegenden Zweig am Ausgang eingekoppelt.

Ein ausgezeichneter Zwischenzustand ist der 3dB-Zustand. Ein an einem Zweig am Eingang des Kopplers anliegendes Lichtsignal wird hier zu gleichen Teilen in die beiden gegenüberliegenden Zweige eingekoppelt, wobei die beiden Ausgangssignale einen Gangunterschied von λ/4 aufweisen. Werden die beiden Ausgangssignale also am Ausgang - beispielsweise durch ein Wellenleiter- Gitter oder durch eine Filterplatte- gespiegelt, so durchläuft das Lichtsignal den Koppler ein zweites Mal in entgegengesetzter Richtung, wobei das Licht zu gleichen Teilen in die beiden Eingangszweige eingekoppelt wird. Wegen des Gangunterschieds führt dies zu einer Auslöschung in einem Eingangszweig des Kopplers. Derartige Koppler zeichnen sich vorteilhaft durch eine relativ hohe Fertigungstoleranz aus.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Koppler, der die verschiedenen Zweige der Lichtwellenleiteranordnung miteinander verbindet, ein 3 dB-Richtkoppler. In einem Lichtwellenleiter wird das Licht an den Grenzflächen zu dem umgebenden Medium totalreflektiert.. Das Licht dringt dabei jedoch bis zu der sogenannten Eindringtiefe in das umgebende Medium ein. Wird nun ein zweiter Lichtwellenleiter so nah an den ersten Lichtwellenleiter herangeführt, daß der Abstand zwischen den beiden Lichtwellenleitern kleiner ist als die Eindringtiefe, so kann Licht zwischen den beiden Lichtwellenleitern übertreten. Hierbei bleibt die Richtung der Lichtstrahlen im wesentlichen erhalten.

In einer Variante der Erfindung dient die erfindungsgemäße monolithisch integrierte optoelektronische OEIC-Schaltung („Optoelectronic-Integrated- Circuit") als bidrektionaler Sender/Empfänger („Transceiver"). Auch hierbei befinden sich der erste und der zweite Zweig der Lichtwellenleiteranordnung auf

derselben Seite des Kopplers, der dritte und der vierte Zweig auf der dazu gegenüberliegenden Seite. In dieser Variante koppelt der Koppler ein an der gemeinsamen Schnittstelle eingehendes Lichtsignal zu jeweils gleichen Teilen in den dritten und vierten Zweig ein. Im dritten und vierten Zweig ist in dieser Variante zwischen dem Lichtsignaldetektor und dem Koppler ein wellenlängenselektiver Reflektor angeordnet, der in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts entweder nahezu vollständig reflektiert oder lichtdurchlässig ist. Der Reflektor ist in dieser Variante so ausgelegt, daß Licht der Sendewellenlänge nahezu vollständig reflektiert wird, während Licht der Empfangswellenlänge nahezu vollständig durchgelassen wird.

Im Empfangsbetrieb der Schaltung wird ein an der Schnittstelle anliegendes Lichtsignal mit der Empfangswellenlänge also vom ersten Zweig in den dritten oder vierten Zweig eingekoppelt, passiert dort den wellenlängenselektiven Reflektor nahezu ungeschwächt und erreicht so den Lichtsignaldetektor.

Im gleichzeitig möglichen Sendebetrieb dagegen wird das von der Lichtsignalquelle emittierte Licht vom zweiten Zweig zu gleichen Teilen in den dritten und vierten Zweig eingekoppelt, dort von dem welienlängenselektiven Reflektor nahezu vollständig reflektiert und durchläuft anschließend den Koppler in umgekehrter Richtung. Dabei wird das Lichtsignal vom dritten und vierten Zweig in den ersten Zweig eingekoppelt und erreicht so die gemeinsame Schnittstelle, an der das Lichtsignal schließlich in den externen Lichtwellenleiter ausgekoppelt und damit gesendet wird.

Wichtig ist in diesem Zusammenhang, daß der Koppler das an den wellenlängenselektiven Reflektoren im dritten und vierten Zweig reflektierte Licht nicht zurück in den mit der Lichtsignalquelle verbundenen zweiten Zweig einkoppelt. Dies ist insbesondere bei Verwendung eines einmodigen Lasers als Lichtsignaiquelle wichtig, da der Berieb des Lasers durch zurückkommendes Licht gestört würde.

In der vorstehend beschriebenen Variante der Erfindung in der Ausführung als bidirektionaler Sender/Empfänger („Transceiver-OEIC") sind die Lichtsignalquelle und der Lichtsignaldetektor einander gegenüberliegend angeordnet, wobei der Koppler das von der Lichtsignalquelle emittierte Licht in den Zweig des Lichtsignaldetektors einkoppelt. Aus diesem Grund besteht die Gefahr des Übersprechens von der Lichtsignalquelle auf den Lichtsignaldetektor. Dieses optische Übersprechen wird dadurch verringert, daß vor dem Lichtsignaldetektor jeweils ein wellenlängenselektiver Reflektor angeordnet ist, der Licht der Sendewellenlänge reflektiert. Der Reflexionsgrad dieses Reflektors ist jedoch auch für Licht der Sendewellenlänge nicht exakt hundert Prozent, so daß ein Teil des von der Lichtsignalquelle emittierten Lichts den Lichtsignaldetektor erreicht und ein - wenn auch geringes - optisches Übersprechen verursacht.

Um das optische Übersprechen weiter zu reduzieren, ist deshalb in einer Ausführungsform der Erfindung im dritten und/oder vierten Zweig zwischen dem Lichtsignaldetektor und dem wellenlängenselektiven Reflektor ein Stoppbandfilter angeordnet, das Licht mit einer anderen Wellenlänge als der Sendewellenlänge weitgehend ungeschwächt durchläßt. Hierbei ist wichtig, daß die Bandbreite des Stoppbandfilters kleiner ist als der Kanalabstand zwischen der Sendewellenlänge und der Empfangswellenlänge, damit die Sendewellenlänge selektiv ausgefiltert werden kann, ohne den Empfang der Photodiode auf der Empfangswellenlänge zu beeinträchtigen.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird das optische Übersprechen von der Lichtsignalquelle auf den Lichtsignaldetektor dadurch verhindert, daß der dritte und vierte Zweig der Lichtwellenleiteranordnung hinter den Stoppbandfiltern so ausgebildet sind, daß Licht der Sendewellenlänge im dritten und vierten Zweig nicht ausbreitungsfähig ist. So sind in einem Lichtwellenleiter mit einer begrenzten Querschnittsfläche nur solche Wellen ausbreitungsfähig, deren Wellenlänge kleiner ist als die sogenannte Cut-Off- Wellenlänge des jeweiligen Lichtwellenleiters, die unter anderem vom Querschnitt des Lichtwellenleiters abhängt. Die Dicke des Lichtwellenleiters im dritten und vierten Zweig der

Lichtwellenleiteranordnung hinter den Stoppbandfiltern wird deshalb so gewählt, daß die Sendewellenlänge unterhalb der Cut-Off-Wellenlänge, die Empfangswellenlänge dagegen oberhalb der Cut-Off-Wellenlänge liegt. In diesem Fall wird das von der Lichtsignalquelle emittierte Licht von dem Koppler zwar auch in den dritten und vierten Zweig eingekoppelt, ist allerdings dort hinter den Stoppbandfiltern nicht ausbreitungsfähig und erreicht demzufolge nicht den Lichtsignaldetektor.

Zu vollständigen, mit derartigen Transceivern ausgerüsteten Systemen gehören komplementäre Transceiver. Sendet der zuvor beschriebene Transceiver bei einer Wellenlänge von 1,5 μm und empfängt er bei einer Wellenlänge von 1,3 μm, muß der komplementäre Transceiver die Wellenlänge von 1,3 μm zum Senden und die Wellenlänge von 1,5 μm zum Empfangen verwenden. Auch ein solcher komplementärer Transceiver zählt zu den Ausbildungsformen der Erfindung. Dazu werden in einer Schaltung mit Lichtsignalquelle am zweiten Zweig und Lichtsignaldetektoren am dritten und / oder vierten Zweig der Lichtwellenleiteranordnung dieser dritte oder vierten Zweig mit einem Absorptionselement versehen, das aus einer Halbleiterschicht besteht, die die Wellenleiter in dem an die Lichtsignaldetektoren angrenzenden Bereiche bedecken. Das Halbleitermaterial ist für die Wellenlänge 1,5 μm transparent, absorbiert jedoch die Lichtwellen mit 1,3 μm Wellenlänge. Dabei handelt es sich z.B. um eine quaternäre Schicht mit einer Bandlücke entsprechend 1,4 μm. Mit dieser Anordnung wird ebenfalls eine zweistufige Filterung realisiert, die vergleichbare Werte für die optische Übersprechdämpfung gewährleistet.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Lichtsignaldetektor eine Photodiode. Eine vorrangige Methode zur Reduzierung des optischen Übersprechens sieht z.B. für eine Transceiver-Schaltung der zuvor zuerst erläuterten Art vor, die Photodiode aus einem Halbleitermaterial zu fertigen, das gegen Licht der Sendewellenlänge unempfindlich ist. So weist beispielsweise eine bestimmte Zusammensetzung der Halbleiterverbindung InGaAsP eine Energiebandlücke auf, die einer Wellenlänge von 1400 nm entspricht. Beträgt nun die Sendewellenlänge 1500 nm, so reicht die Quantenenergie der Strahlung

der Lichtsignalquelle nicht aus, um die Energiebandlücke der Photodiode zu überbrücken und ein Detektorereignis auszulösen. Das von der Lichtsignalquelle emittierte Licht wird deshalb von der Photodiode nicht detektiert. Beträgt die Empfangswellenlänge dagegen 1300 nm, so ist die dieser Wellenlänge entsprechende Quantenenergie größer als die Energiebandlücke des Halbleitermaterials, so daß Licht der Empfangswellenlänge von der Photodiode detektiert wird. Bei dieser Möglichkeit der Reduzierung des optischen Übersprechens müssen also zwei Voraussetzungen erfüllt sein. Zum einen muß die Sendewellenlänge größer sein als die Empfangswellenlänge und zum anderen muß die Wellenlänge, die der Energiebandlücke des verwendeten Halbleitermaterials entspricht, zwischen Sende- und Empfangswellenlänge liegen.

Bei einer Variante von eigener erfinderischer Bedeutung ist ein Lichtsignaldetektor in eine erste Sektion aus quatemärem Material und eine, damit in Reihe liegende zweite Sektion aus ternärem Material gegliedert. Die zweite Sektion detektiert Lichtsignale der Wellenlänge 1500nm und übernimmt damit die Aufgaben des Empfängers für bidirektionale Dienste. Die erste Sektion detektiert zusätzlich empfangene Lichtsignale bei 1300 nm, die für Verteildienste, Signalisierungen oder dergleichen den bidirektionalen Diensten überlagert werden können.

Darüberhinaus besteht die Gefahr, daß das von der Lichtsignalquelle emittierte Licht in dem Chip gestreut wird und auf diese Weise den Lichtsignaldetektor erreicht und zu einer Verfälschung des Ausgangssignals führt. In einer Variante der Erfindung sind deshalb seitlich neben der Lichtsignalquelle und/oder den Lichtsignaldetektoren, gegebenenfalls als Randstruktur der Chipgrenze ausgebildete Absorber angeordnet, die Licht der Sendewellenlänge absorbieren. Die Absorber können beispielsweise aus einem besonderen Halbleitermaterial bestehen, das Licht der Sendewellenlänge absorbiert.

In einer anderen Variante der Erfindung von eigener schutzwürdiger Bedeutung ist die erfindungsgemäße Schaltung als optoelektronische Add/Drop-Schaltung

(„Add/Drop-OEIC") ausgeführt. Diese als MACH-ZEHNDER-Anordnung zusammengesetzte Schaltung hat die Aufgabe, aus einem Lichtwellenleiter Lichtsignale einer bestimmten Wellenlänge auszukoppeln und zu detektieren („Drop-Funktion") und anschließend ein neues Signal mit dieser Wellenlänge in den Lichtwellenleiter einzukoppeln („Add-Funktion"). Hierzu verfügt diese Schaltung über eine Empfangsschnittstelle, an die ein erster Lichtwellenleiter zum Empfang von Lichtsignalen angeschlossen wird, und eine Sendeschnittstelle, an die ein zweiter Lichtwellenleiter zur Übertragung gesendeter neuer Lichtsignale auf derselben Wellenlänge oder noch nicht detektierter Lichtsignale auf einer anderen Wellenlänge angeschlossen wird.

Weiterhin weist dieses Add/Drop-OEIC - wie bei den vorstehend beschriebenen Varianten der Erfindung - eine Lichtwellenleiteranordnung auf, die jedoch jeweils aus mehreren, jeweils in reihe geschalteten Kopplern mit jeweils paarweise gegenüberliegenden Zweigen besteht. Ein an der Empfangsschnittstelle einlaufendes Lichtsignal wird in dem mit der Empfangsschnittstelle verbundenen Zweig in den ersten optischen Koppler der Reihenschaltung geführt, der das Licht zu gleichen Teilen in die gegenüberliegenden Zweige einkoppelt. Dort wird das Lichtsignal dann in beiden Zweigen an zwei hintereinander angeordneten wellenlängenselektiven Reflektoren reflektiert, die auf die jeweilige Empfangswellenlänge abgestimmt sind, und durchläuft diesen Koppler ein zweites Mal in entgegengesetzter Richtung, wobei das Lichtsignal in den anderen Zweig des Paares eingekoppelt wird, dessen einer Zweig mit der Empfangsschnittstelle verbunden ist. Dort ist die Photodiode angeordnet. Vorzugsweise ist für eine polarisationsabhängige Funktionsweise der Komponente in jedem Zweig ein Gitter für TE-Lichtpolarisation und ein Gitter für TM-Lichtpolarisation angeordnet.

Stimmt die Wellenlänge des von der Photodiode zu detektierenden Lichtsignals dagegen nicht mit der Wellenlänge überein, auf die die wellenlängenselektiven Reflektoren abgestimmt sind, so durchläuft das Lichtsignal die beiden Reflektoren nahezu ungeschwächt und wird vom zweiten Koppler der Reihenschaltung zu einem Summensignal überlagert und in einen der beiden

gegenüberliegenden Zweige an der anderen Seite des zweiten Kopplers eingekoppelt. Dieser Zweig ist mit einer Sendeschnittstelle verbunden, an die ein zweiter „externer" Lichtwellenleiter angeschlossen ist. Ein Lichtsignal, dessen Wellenlänge nicht mit der Reflexionswellenlänge der wellenlängenselektiven Reflektoren übereinstimmt, durchläuft also die Add/Drop-Schaltung im Idealfall ungeschwächt und wird an der Sendeschnittstelle in den zweiten, externen Lichtwellenleiter eingekoppelt.

Der andere Zweig des zuvor genannten Paares ist mit einer Laserdiode verbunden, die im Sendebetrieb ein Lichtsignal emittiert, wobei die wellenlängenselektiven Reflektoren auf die Wellenlänge dieser Laserdiode abgestimmt sind. Das von der Laserdiode emittierte Lichtsignal durchläuft also zunächst den zweiten Koppler der Reihenschaltung und wird dort zu gleichen Teilen in die beiden gegenüberliegenden Zweige auf seiner anderen Seite eingekoppelt. Dort wird das Signal an den beiden wellenlängenselektiven Reflektoren nahezu vollständig reflektiert und durchläuft den zweiten Koppler ein weiteres Mal in entgegengesetzter Richtung, wobei im Idealfall die gesamte Intensität des zu sendenden Lichtsignals in denjenigen ^" Zweig eingekoppelt wird, der mit der Sendeschnittstelle verbunden ist.

In einer Variante der Erfindung von eigener schutzwürdiger Bedeutung sind mehrere Add/Drop-Schaltungen als Stufen kaskadiert, wobei jeweils die Empfangsschnittstelle der nachgeschalteten Stufe mit der Sendeschnittstelle der vorgeschalteten Stufe verbunden ist. Die wellenlängenselektiven Reflektoren der einzelnen Stufen sind dabei auf unterschiedliche Wellenlängen abgestimmt, so daß in jeder Stufe jeweils ein Kanal mit einer bestimmten Wellenlänge detektiert („Drop") und in der jeweils nachgeschalteten Stufe mit einem neuen Signal beschickt („Add") werden kann.

In einer weiteren Variante der Erfindung von eigener schutzwürdiger Bedeutung sind die wellenlängenselektiven Reflektoren als Gitter-Reflektoren ausgeführt, wobei die Wellenleiteroberfläche als Bragg-Gitter ausgebildet ist. Die einzelnen Zweige der Wellenleiteranordnung sind - wie bereits oben beschrieben - auf

einem Chip zusammen mit der Lichtsignalquelle und dem Lichtsignaldetektor integriert. Der Gitter-Reflektor wird nun dadurch gebildet, daß die Grenzfläche zwischen dem Lichtwellenleiter und dem umgebenden Material korrugiert, also wellenförmig ist.

Das optische Verhalten eines derartigen Gitter-Reflektors ist dabei abhängig von der Wellenlänge des einfallenden Lichts. Ist die Wellenlänge des Lichts gleich dem doppelten Abbstand zwischen zwei Wellenbergen der korrugierten Struktur, der sogenannten Korrugationsperiode, so wirkt der Gitter-Reflektor als Bragg-Reflektor und reflektiert nahezu hundert Prozent der einfallenden Strahlung. Weicht die Wellenlänge der einfallenden Strahlung dagegen von der doppelten Korrugationsperiode ab, so wird das Licht mehr oder weniger ungeschwächt durchgelassen. Durch geeignete Formung der Grenzfläche zwischen dem Lichtwellenleiter und dem umgebenden Material läßt sich auf diese Weise die Wellenlänge einstellen, bei der der Gitter-Reflektor das einfallende Licht reflektiert. Die Reflexions- bzw. Transmissionscharakteristik des Gitter-Reflektors kann dabei durch die Gitterlänge und die Tiefe der Wellentäler, also die Welligkeit der Grenzschicht, eingestellt werden.

In einer Variante der Erfindung ist - wie bereits oben beschrieben - vor dem Lichtsignaldetektor ein Stoppbandfilter angeordnet, um das optische Übersprechen von der Lichtsignalquelle auf den Lichtsignaldetektor zu reduzieren. In einer Ausführungsform der Erfindung ist auch dieses Stoppbandfilter als Bragg-Gitter ausgeführt.

Eine Variante der Erfindung besonderer Art ist auf die Abstimmbarkeit der wellenlängenselektiven Gitteranordnungen und der einmodigen Laserdioden gerichtet. Sind diese in ihrer unmittelbaren Nähe mit Heizelementen versehen, lassen sich durch Temperaturänderung die Filterkennlinien bzw. die Emissionswellenlängen mit zunehmender Temperatur in Richtung zunehmender Wellenlängen und umgekehrt verschieben. Derartige Heizelemente können bereits vorhandene - zuvor schon erwähnte - Absorberschichten bedeckend angeordnet sein. Diese Maßnahme ermöglicht auch, eventuelle Abweichungen

in den Eigenschaften der Komponenten infolge unvermeidbarer Herstellungstoleranzen auszugleichen und die Gesamtfunktion auf diese Weise zu optimieren. In kaskadierten Komponenten kommt einer derartigen Trimmbarkeit wellenlängenselektiver Elemente besondere Bedeutung zu. Die Heizelemente können in integrierten Schaltungen in eigenen Prozeßschritten, parallel zu den betreffenden Wellenleiterstrukturen verlaufend ausgebildet werden. Der Effekt der Verschiebung von Emissionswellenlängen monomodiger Laser liegt bei ca. 0,1 mm/ °C.

Während sich die vorstehenden Erläuterungen im wesentlichen auf integrierte Schaltungen gemäß der Erfindung beziehen, wird folgend näher auf die hauptsächlichen Unterschiede eingegangen, die für hybriden Schaltungsaufbau zu beachten sind.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung handelt es sich um integrierte optoelektronische Schaltungen, bei denen die wellenlängenselektiven Filter als Reflektoren, z. B. Gitter- bzw. Bragg- Reflektoren wie auch als Stoppbandfilter, ausgebildet sind. Die eingangs erwähnte Alternative zum integrierten Schaltungsaufbau, die nachfolgend näher beschrieben wird, sieht vor, daß in einem hybriden planar-optischen Aufbau die wellenlängenselektiven Filter im dritten und vierten Zweig einer Lichtwellenleiteranordnung aus dielektrischen Filterplatten bestehen. Selbstverständlich sind auch hier die Lichtsignaldetektoren einerseits und die Lichtsignalquelle andererseits zur Verringerung des elektrischen Übersprechens auf gegenüberliegenden Seiten der optischen Koppler angeordnet.

Die zuvor genannten Filterplatten oder Spiegelplättchen werden in der Interferometrie als Normalmaß eingesetzt und dort mit „Etalon" bezeichnet. Es ist bekannt, diese auch in WDM (wavelength division multiplexing) - Transceivem einzusetzen (vergleiche Y. Yamada et al., OFC '95, Postdeadlinepaper 12).

Durch diese Variante der Erfindung wird den Schaltungsaufbauten gemäß den vorstehend erläuterten Ausführungsformen mit den Funktionen als Sender-/ Empfängerbaustein sowie als Add/Drop-Multiplexer/Demultiplexer für Sender und Empfänger eine weitere Gattung hinzugefügt, in der die Architekturen der passiven und aktiven Komponenten nun allerdings nicht mehr als integrierte Schaltung, sondern als Einzelkomponenten einer hybriden planaren Lichtwellenschaltung (PLC = planar lightwave circuit) zur Anwendung kommen können. In derartigen PLC lassen sich die planar - optischen Wellenleiternetz¬ werkschaltungen und die planaren optoelektronischen Laser- und Phototdetektorschaltungen durchaus jede für sich in integrierter Technik aufbauen.

Von wesentlicher Bedeutung ist hierbei die Vereinfachung der Architekturen bezüglich der wellenlängenselektiven Filter. Sämtliche planar -optische Wellenleiternetzwerkschaltungen sind im wesentlichen unabhängig vom vorgesehenen Wellenlängenbreich nach übereinstimmendem Prinzip ausbildbar. Ihre Konfektionierung erfolgt durch Hinzufügen der jeweils spezifischen planaren optoelektronischen Laserdioden- und/oder Photodioden- Schaltkreise.

Zur Funktionsweise der optoelektronischen Schaltungen und deren Komponenten, die auch bei der dieser Variante der Erfindung zum Einsatz gelangen, wird auf die obenstehend gemachten Ausführungen verwiesen. Dies betrifft insbesondere MMI - Koppler (MMI : Multi-Mode-interference), Photodioden als Lichtsignaldetektoren, auch solche, die im wesentlichen transparent für Licht einer ersten Wellenlänge und absorbierend für Licht einer zweiten Wellenlänge sind, und einmodige Laserdioden als Lichtsignalquellen. Aufgrund der polarisationsunabhängigen Wirkungsweise der Spiegelplättchen können im Vergleich zu den zuvor erläuterten Ausführungsformen alle Vorkehrungen entfallen, die zu einer getrennten Beeinflussung der TE- und TM- Polarisation des Lichts vorzusehen sind.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß Grundzellen planar- optischer Wellenleiternetzwerke in Silica-on-Silicon-Technologie und Grundzellen planar-optoelektronischer Laser- und Photodioden-Schaltkreise in InP-Technologie aufgebaut und auf einer Trägerplatte angeordnet sind. Derartige Grundzellen beruhen auf erprobten Technologien, ermöglichen selbst bei kleineren Stückzahlen einen ökonomisch vertretbaren Herstellungsaufwand und eignen sich auch für Polymerwellenleitertechniken, die sich derzeit noch in der Entwicklung befinden.

Die Wellenleiter dritter und vierter Zweige zweier in Reihe geschalteter Koppler einer Stufe der Lichtwellenleiteranordnung verlaufen parallel zueinander und führen jeweils dieselben Wellenlängenanteile des optischen Signals. Daraus ergibt sich die zweckmäßige Möglichkeit, die Filter im dritten und vierten Zweig der Lichtwellenleiteranordnung als einstückige dielektrische Filterplatte auszubilden.

Diese schmalbandig reflektierenden, dünnen optischen Filterplatten sind auf einfache und wirksame Weise anzuordnen und zu befestigen, wenn die Trägerplatte mit einem die Filterplatte halternden Sägeschlitz versehen ist. Die Trägerplatte enthält zugleich die planaren Wellenleiter, ist Chipträger für die Photodioden- und den Laserdioden-Schaltkreis und nimmt externe Glasfasern in einer V-Nut auf. Der Sägeschlitz ist so auszuführen, daß die Schnittflächen zu den planaren Wellenleitern optische Qualität aufweisen. Die Filterplatten lassen sich mit einem optischen Kleber fixieren, der möglichst den gleichen Brechungsindex wie das Material der planar-optischen Wellenleiternetzwerkschaltung und den der Filterplatte aufweist. Dann treten keine störenden Reflexionen und Streuungen auf.

Bezüglich der bereits vorstehend behandelten Funktionen für Add/Drop- Komponenten ergibt sich auch für Ausführungsformen der hier behandelten hybriden Variante ein besonders vorteilhafter modularer Aufbau, bei dem eine Mach-Zehnder-Anordnung zusammengesetzt ist aus mindestens drei Grundzellen, nämlich zwei in Reihe geschalteten passiven Grundzellen planar-

optischer Wellenleiternetzwerke - z. B. MMI-Koppler mit je vier Zweigen - sowie mit dazwischen angeordneter Filteφlatte und mindestens einer optoelektronischen Grundzelle, nämlich einem Laserdioden-Schaltkreis oder einem Photodioden-Schaltkreis. Hierbei ist insbesondere zu berücksichtigen, daß unabhängig von der gewünschten Stufenzahl in kaskadierten Stufen die erste Stufe einen Photodioden-Schaltkreis, die letzte Stufe einen Laserdioden- Schaltkreis und alle dazwischenliegenden Stufen jeweils beide Arten dieser Schaltkreise aufweisen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.

Es zeigen:

Figur 1 als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung einen integrierten optoelektronischen bidirektionalen Transceiver als Blockschaltbild, Figur 2 den Transceiver aus Figur 1 in perspektivischer Darstellung, Figur 3 eine integrierte optoelektronische Mehr-Kanal-Add-Drop-

Schaltung in kaskadierter Ausführung als Blockschaltbild, sowie für hybride Schaltungsaufbauten Figur 4 einen Empfängerbaustein,

Figur 5 einen Empfänger-/Senderbaustein, Figur 6 einen Senderbaustein,

Figur 7 einen bidirektionalen Empfänger-/Senderbaustein und

Figur 8 den Baustein gemäß Figur 7 in perspektivischer Darstellung.

Der in Figur 1 dargestellte Transceiver dient zur Übertragung von Daten über einen gemeinsamen externen Lichtwellenleiter und ermöglicht gleichzeitig einen Sende- und Empfangsbetrieb. Hierzu wird das Wellenlängen-Multiplex- Verfahren angewendet, d.h. der Empfang von Daten erfolgt z.B. mit einer Wellenlänge von λ _E =1300 nm, während dementsprechend auf einer

Wellenlänge von λ _s =1500 nm gesendet wird. Dadurch können die Sende- und die Empfangsdaten jederzeit getrennt verarbeitet werden.

Zur Generierung der zu sendenden Lichtsignale weist der Transceiver eine Laserdiode 5 auf, während zur Detektion von Lichtsignalen zwei Photodioden 6', 6" vorgesehen sind. Es kann sich auch um eine großflächige Photodiode PD handeln, die das Licht, das ihr über zwei Zweige 3, 4 eines Kopplers 11 zugeführt wird, detektiert. Die gesamte Schaltung ist monolithisch integrierbar.

Weiterhin weist der Transceiver eine Schnittstelle 7 auf, an der der externe Lichtwellenleiter angeschlossen ist und die zu sendenden Lichtsignale ausgekoppelt bzw. die zu empfangenden Lichtsignale eingekoppelt werden. Diese Schnittstelle 7 ist mit einem Modentransformator 12 (vgl. Fig.3) versehen, der eine möglichst verlustarme und justier-tolerante Lichtkopplung gewährleistet.

Die Schnittstelle 7, die Photodioden 6', 6" sowie die Laserdiode 5 sind an eine Lichtwellenleiteranordnung angeschlossen, die eine Weiterleitung der von der Laserdiode 5 emittierten Lichtsignale zur Schnittstelle 7 und umgekehrt eine Weiterleitung der an der Schnittstelle 7 eingehenden Lichtsignale zu den Photodioden 6', 6" ermöglicht. Die Lichtwellenleiteranordnung besteht aus vier Zweigen 1, 2, 3, 4, wobei der erste Zweig 1 mit der Schnittstelle 7, der zweite Zweig 2 mit der Laserdiode 5 und der dritte und vierte Zweig 3 bzw. 4 mit jeweils einer Photodiode 6' bzw. 6" verbunden ist.

Die vier Zweige 1, 2, 3, 4 der Lichtwellenleiteranordnung sind durch einen 3dB- MMI-Koppler 11 (MMI - Multi-Mode-jnterference) verbunden, der ein aus einem seiner Zweige kommendes Lichtsignal zu gleichen Teilen in die beiden Zweige an der gegenüberliegenden Seite des Kopplers 11 einkoppelt. So wird beispielsweise ein aus dem zweiten Zweig 2 in den Koppler 11 eintretendes Lichtsignal zu gleichen Teilen in den dritten Zweig 3 und den vierten Zweig 4 eingekoppelt. Die beiden Teil-Lichtsignale im dritten und vierten Zweig 3 bzw. 4 weisen dabei einen Gangunterschied von ^λ / ₄ auf.

Liegt nun an der Schnittstelle 7 ein Lichtsignal der Wellenlänge λ _E an, so wird dieses Lichtsignal zunächst in den ersten Zweig 1 eingekoppelt und durchläuft dann den 3dB-MMI-Koppler 11, wobei 50% der Intensität in den dritten Zweig 3 und 50% der Intensität in den vierten Zweig 4 eingekoppelt wird.

Sowohl im dritten Zweig 3 als auch im vierten Zweig 4 ist jeweils ein als wellenlängenselektiver Gitterreflektor ausgebildetes Stoppbandfilter 10', 10" angeordnet. Diese Gitterref lektoren 10', 10" sind so ausgebildet, daß Licht der Sendewellenlänge λ _s reflektiert wird, während Licht mit einer anderen Wellenlänge nahezu ungeschwächt durchgelassen wird. Das empfangene Lichtsignal mit der Wellenlänge λ _E passiert also die Gitterref lektoren 10', 10" nahezu ungeschwächt und wird von dahinter angeordneten Photodioden 6', 6" detektiert. Außerdem können die Lichtwellenleiter des dritten Zweiges 3 und des vierten Zweiges 4 im Bereich zwischen den Stoppbandfiltern 10', 10" und den Photodioden 6', 6" mit einer begrenzten Querschnittsfläche ausgebildet sein, in denen nur solche Lichtwellen ausbreitungsfähig sind, deren Wellenlänge kleiner ist als die sogenannte Cut-off-Wellenlänge.

Das von der Laserdiode 5 emittierte Lichtsignal mit der Wellenlänge λs tritt zunächst in den zweiten Zweig 2 der Lichtwellenleiteranordnunmg ein und passiert den wellenlängenselektiven Gitter-Reflektor 8 nahezu ungeschwächt, da dieser auf die Empfangswellenlänge λ _E abgestimmt ist. Anschließend durchläuft das Lichtsignal den 3dB-MMI-Koppler 11, wobei jeweils 50% des Lichtsignals in den dritten und vierten Zweig 3 bzw. 4 eingekoppelt wird.

Das von der Laserdiode 5 emittierte Lichtsignal wird im dritten und vierten Zweig 3 bzw. 4 nahezu vollständig an den wellenlängenselektiven Gitter-Reflektoren 10', 10" reflektiert und durchläuft den 3dB-MMI-Kopρler 11 ein weiteres Mal in entgegengesetzter Richtung. Hierbei wird nahezu die gesamte Intensität des an den Gitter-Reflektoren 10', 10" reflektierten Lichtsignals in den ersten Zweig 1

eingekoppelt und schließlich an der Schnittstelle 7 in den externen Lichtwellenleiter ausgekoppelt. Es ist in diesem Zusammenhang wichtig, daß das an den wellenlängenselektiven Gitter-Reflektoren 10', 10" reflektierte Licht nicht zurück in den mit der Laserdiode 5 verbundenen zweiten Zweig 2 eingekoppelt wird, da dies zu einer Störung des einmodigen Lasers 5 führen könnte. Zur zusätzlichen Sicherheit in dieser Hinsicht dient der zuvor erwähnte Gitter-Reflektor 8.

Seitlich neben dem zweiten, dem dritten und dem vierten Zweig 2 bzw. 3 bzw. 4 sind Absorber 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 und 9.5 angeordnet, die aus einer Halbleiterverbindung bestehen, die Licht der Sendewellenlänge λ _s absorbiert. Hierdurch wird verhindert, daß Streulicht der Laserdiode 5 die Photodioden 6', 6" erreicht, was zu einer Störung des elektrischen Ausgangssignals der Photodioden 6', 6" führen würde. Diese Absorber können zudem baulich kombiniert mit Heizelementen versehen sein, die eine temperaturabhängige Abstimmbarkeit wellenlängenselektiver Komponenten ermöglichen.

In Figur 2 ist der Aufbau des Multiplex-Transceivers aus Figur 1 perspektivisch dargestellt. Der Transceiver ist als integrierte Schaltung ausgeführt, die aus mehreren Schichten (Layers) 13, 14, 15, 16 aufgebaut ist, die während des Herstellungsprozesses nacheinander aufgebracht werden. Die integrierte Schaltung ist hierbei aufgerissen schematisch dargestellt, um den Schichtverlauf im Inneren der Schaltung zu verdeutlichen.

Die Photodioden 6', 6" und die Laserdiode 5 bilden innerhalb der Schichtstruktur Inseln, die bis an die Oberfläche durchgeführt sind, so daß die Laserdiode 5 und die Photodioden 6', 6" an der Oberseite elektrisch direkt kontaktiert werden können.

Die Lichtwellenleiteranordnung besteht im wesentlichen aus den vier Zweigen 1, 2, 3, 4 des Kopplers 11, wobei der erste Zweig 1 an die Außenseite der Schaltung führt und .dort die Schnittstelle 7 zum Anschluß des externen

Lichtwellenleiters bildet. Der zweite Zweig 2 ist mit der Laserdiode 5 verbunden, der dritte und der vierte Zweig 3 bzw. 4 sind an jeweils eine Photodiode 6', 6" angeschlossen. Auf diese Weise können zum einen die von der Laserdiode 5 emittierten Lichtsignale zur Schnittstelle 7 und zum anderen die an der Schnittstelle 7 empfangenen Lichtsignale zu den Photodioden 6', 6" weitergeleitet werden.

Der in der Mitte der Schaltung angeordnete 3dB-MMI-Koppler 11 verbindet die vier Zweige 1, 2, 3, 4 miteinander und koppelt ein aus einem Zweig in den Koppler 11 eintretendes Lichtsignal jeweils zu gleichen Teilen in die Zweige an der gegenüberliegenden Seite des Kopplers 11 ein. So wird beispielsweise Licht, das aus dem ersten Zweig 1 in den 3dB- Koppler 11 eintritt, sowohl in den dritten Zweig 3 als auch in den vierten Zweig 4 eingekoppelt.

Im Empfangsbetrieb tritt ein Lichtsignal der Wellenlänge λ _E an der Schnittstelle 7 in die integrierte Schaltung ein und wird vom ersten Zweig 1 der Lichtwellenleiteranordnung zum 3dB-Koppler 11 geführt. Der 3dB-Koppler 11 koppelt dann 50% dieses Lichtsignals in den dritten Zweig 3 und 50% in den vierten Zweig 4 ein. Das Lichtsignal mit der Wellenlänge λ _E passiert die im dritten und vierten Zweig 3 bzw. 4 angeordneten wellenlängenselektiven Reflektoren 10', 10" nahezu ungeschwächt, da diese auf die Sendewellenlänge λ _s abgestimmt sind. Schließlich erreicht das Lichtsignal dann die beiden Photodioden 6', 6" und wird detektiert.

Im gleichzeitig möglichen Sendebetrieb emittiert die Laserdiode 5 ein Lichtsignal der Wellenlänge λ _s , das zunächst im zweiten Zweig 2 der Lichtwellenleiteranordnung zum 3dB-MMI-Koppler 11 geführt wird, der das Lichtsignal zu gleichen Teilen in den dritten und vierten Zweig 3 bzw. 4 einkoppelt. Dort wird das Lichtsignal der Wellenlänge λ _s an den wellenlängenselektiven Reflektoren 10', 10" nahezu vollständig reflektiert und durchläuft den Koppler 11 ein zweites Mal in entgegengesetzter Richtung.

Hierbei wird nahezu die gesamte Intensität des zu sendenden Lichtsignals in den ersten Zweig 1 eingekoppelt und dort zur Schnittstelle 7 geführt und gesendet.

Der Durchmesser des externen Lichtwellenleiters ist wesentlich größer als die Breite des ersten Zweiges 1 der Lichtwellenleiteranordnung. Dies führt ohne besondere Maßnahmen im Sendebetrieb der Schaltung zu einem relativ geringen Kopplungsfaktor, d.h. es wird dann von dem zu sendenden Lichtsignal nur eine relativ geringe Intensität in den externen Lichtwellenleiter eingekoppelt. Der erste Zweig 1 ist deshalb unmittelbar vor der Schnittstelle als Modentransformator 12 ausgebildet. Ein derartiger Modentransformator 12 weist eine sich entlang der Lichtausbreitungsrichtung ändernde Breite des Lichtwellenleiters auf. Hierdurch wird der Kopplungsfaktor zwischen dem externen Lichtwellenleiter und dem ersten Zweig 1 der Lichtwellenleiteranordnung erhöht.

Die wellenlängenselektiven Reflektoren 10', 10" sind als Bragg-Ref lektoren ausgeführt. Hierzu ist die Grenzfläche zwischen dem Lichtwellenleiter und dem umgebenden Material im Bereich eines solchen Bragg-Reflektors als korrugierte Struktur, also wellig, ausgebildet. Die Wellenberge bzw. Wellentäler sind dabei äquidistant und verlaufen im wesentlichen rechtwinklig zur Erstreckungsrichtung des Lichtwellenleiters. Der Abstand zwischen zwei Wellenbergen bzw. zwischen zwei Wellentälern - die sogenannte Korrugationsperiode - ist bei den Bragg- Reflektoren 10', 10" so gewählt, daß die Sendewellenlänge λ _s reflektiert wird.

Im Zusammenhang mit der weiter vorstehenden Erläuterung der Ausbildung von Wellenleitern im dritten und vierten Zweig 3 bzw. 4 mit einer begrenzten Querschnittsfläche ist dieser Bereich der Wellenleiter in unmittelbarer Nähe der Photodioden 6', 6" unter einem anderen Aspekt von Bedeutung. Werden diese Bereiche der Wellenleiter 6', 6" mit einem Absorptionselement versehen, das z.B. aus einer Schicht quaternaren Halbleitermaterials mit einer Bandlücke entsprechend 1 ,4 μm besteht, läßt sich ein komplementärer Transceiver mit im

wesentlichen gleicher Struktur wie in Fig. 2 dargestellt realisieren, der die Wellenlänge von 1,3 μm zum Senden und die Wellenlänge von 1,5 μm zum Empfangen verwendet.

Die in Figur 3 dargestellt monolithische integrierbare optoelektronische Mehr- Kanal-Add-Drop-Schaltung (Add/Drop-OEIC) ermöglicht es, z.B. drei Kanäle eines Lichtwellenleiters mit unterschiedlichen Wellenlängen λ _E ι, λ _E2 , λ _E3 nacheinander zu detektieren („Drop") und jeweils anschließend ein neues Signal mit der unmittelbar zuvor detektierten betreffenden Wellenlänge λsi bzw. λ _S 2 in den Lichtwellenleiter einzukoppeln („Add").

Ein derartiger Add/Drop-OEIC besteht aus drei Stufen 32.1, 32.2, 32.3, wobei jede Stufe einen Kanal detektiert. Die drei Stufen 32.1, 32.2, 32.3 sind hintereinandergeschaltet, so daß in in einer Stufe jeweils ein Kanal detektiert („Drop") und in der darauffolgenden Stufe der Kanal mit dieser Wellenlänge mit neuen Informationen („Add") belegt werden kann.

Jede Stufe 32.1, 32.2, 32.3 weist eine Lichtwellenleiteranordnung mit sechs Zweigen 18.1,..., 18.6; 19.1,..., 19.6 bzw. 20.1,..., 20.6 von Lichtwellenleitern und je zwei 3dB-MMI-Kopplern 22.1 22.3 und 23.1,..., 23.3 auf.

Der erste Zweig 18.1 der ersten Stufe 32.1 dient zum Anschluß des externen Lichtwellenleiters, über den die ankommenden Lichtsignale empfangen werden, während der der erste Zweig 19.1, 20.1 der folgenden Stufen 32.2 und 32.3 jeweils zum Anschluß an die sechsten Zweige 18.6 bzw. 19.6 der vorangehenden Stufe 32.1 bzw. 32.2 dient.

Der zweite Zweig 18.3, 19.3, 20.3 ist in jeder Stufe 32.1, 32.2, 32.3 mit einer Photodiode 17.1, 17.2, 17.3 verbunden, wobei jede Photodiode 17.1, 17.2, 17.3 jeweils einen Kanal detektiert. (Anmerkung : In Figur 3 sind zweite Zweige mit der Endziffer „3" und dritte Zweige mit der Endziffer „2" der Bezugszeichen versehen.)

Der erste 3dB-MMI-Koppler 22.1, 22.2, 22.3 jeder Stufe koppelt ein über einen ersten Zweig 18.1, 19.1, 20.1 oder einen zweiten Zweig 18.3, 19.3, 20.3 der Lichtwellenleiteranordnung eintretendes Lichtsignal jeweils zu gleichen Teilen in die dritten Zweige 18.2, 19.2, 20.2 und die vierten Zweige 18.4, 19.4, 20,4. ein. So wird beispielsweise ein aus dem ersten Zweig 18.1 kommendes Lichtsignal mit 50 % seiner Intensität in den dritten Zweig 18.2 und mit 50 % der Intensität in den vierten Zweig 18.4 eingekoppelt.

Im dritten Zweig 18.2, 19.2, 20.2 und im vierten Zweig 18.4, 19.4, 20.4 ist jeweils ein wellenlängenselektiver Reflektor 24.1, 24.2, 25.1, 25.2, 26.1, 26.2, 27.1, 27.2, 29.1, 29.2, 30.1, 30.2 angeordnet, wobei diese Reflektoren in der ersten Stufe auf die Wellenlänge λ _E ι des ersten Kanals, in der zweiten Stufe auf die Wellenlänge λ _E2 des zweiten Kanals und in der dritten Stufe auf die Wellenlänge λ _E3 des dritten Kanals abgestimmt sind. Jeder dieser Reflektoren besteht aus wellenlängenselektiven Wellenleiter-Gittern, wobei wegen der Polarisationsabhängigkeit der Gitter für die TE-Mode und die TM-Mode jeweils ein Gitter verwendet wird.

Der dritte Zweig 18.2, 19.2, 20.2 und der vierte Zweig 18.4, 19.4, 20.4 jeder Stufe ist über einen zweiten 3dB-MMI-Koppler 23.1, 23.2, 23.3 mit dem fünften Zweig 18.5, 19.5, 20.5 und dem sechsten Zweig 18.6, 19.6, 20.6 der

Lichtwellenleiteranordnung verbunden, wobei der sechste Zweig 18.6, 19.6 der beiden ersten Stufen jeweils mit dem ersten Zweig 19.1, 20.1 der folgenden Stufe verbunden ist, während der sechste Zweig 20.6 der dritten Stufe 32.3 mit dem externen Lichtwellenleiter verbunden ist, über den die Lichtsignale gesendet werden. Es kann stattdessen an dieser Stelle eine letzte Stufe vorgesehen werden (vergleiche auch Figur 6), in der kein Lichtsignal mehr zu detektieren, jedoch ein solches derjenigen Wellenlänge zu generieren ist, die in der vorletzten Stufe detektiert wurde.

Der fünfte Zweig 19.5, 20.5 der Lichtwellenleiteranordnung ist in der zweiten und dritten Stufe 32.2, 32.3 mit einer Laserdiode 21.1, 21.2 verbunden, wobei die Laserdiode 21.1 der zweiten Stufe 32.2 Licht mit der Wellenlänge λ _s -ι des ersten Kanals emittiert, während die Laserdiode 21.2 der dritten Stufe 32.3 Licht mit der Wellenlänge λ _S2 des zweiten Kanals emittiert.

Im dritten Zweig 19.2, 20.2 und im vierten Zweig 19.4, 20.4 der Lichtwellenleiteranordnung ist in der zweiten und dritten Stufe 32.2, 32.3 je ein weiterer wellenlängenselektiver Reflektor 28.1, 28.2, 31.1, 31.2 angeordnet, wobei der Reflektor 28.1, 28.2 der zweiten Stufe 32.2 auf die Wellenlänge λ _s -ι des ersten Kanals und der Reflektor 31.1, 31.2 der dritten Stufe 32.3 auf die Wellenlänge λ _S2 des zweiten Kanals abgestimmt ist.

An der Eingangsschnittstelle dieses Drei-Kanal-Add/-Drop-OEIC wird aus dem externen Lichtwellenleiter ein Lichtsignal empfangen, das Komponenten mit den Wellenlängen λ _E ι, λ _E 2, λ _E 3 der drei Kanäle enthält.

Dieses Signal wird zunächst in den ersten Zweig 18.1 der ersten Stufe 32.1 eingekoppelt und durchläuft den 3dB-MMI-Koppler 22.1, der dieses Signal zu gleichen Teilen in den dritten und vierten Zweig 18.2, 18.4 der Lichtwellenleiteranordnung einkoppelt. Dort wird der erste Kanal mit der Wellenlänge λ _E ι an den wellenlängenselektiven Reflektoren 24.1, 24.2, 25.1, 25.2 reflektiert und durchläuft den 3dB-MMI-Koppler 22.1 ein zweites Mal in entgegengesetzter Richtung. Hierbei wird dann nahezu die gesamte Intensität des ersten Kanals in den zweiten Zweig 18.3 eingekoppelt und erreicht so die Phototdiode 17.1 der ersten Stufe 32.1.

Die Kanäle mit den Wellenlängen λ _E 2 bzw. λ _E3 durchlaufen die wellenlängenselektiven Reflektoren 24.1, 24.2, 25.1, 25.2 dagegen weitgehend ungeschwächt und werden von dem zweiten 3dB-MMI-Koppler 23.1 nahezu vollständig in den sechsten Zweig 18.6 eingekoppelt. Von dort wird das

Lichtsignal, das noch den zweiten und dritten Kanal enthält, in den ersten Zweig

19.1 der zweiten Stufe 32.2 eingekoppelt.

Die erste Stufe 32.1 filtert also aus dem Eingangssignal den ersten Kanal mit der Wellenlänge λ _E ι aus und detektiert diesen. Für Lichtsignale mit einer anderen Wellenlänge ist die erste Stufe 32.1 dagegen weitgehend transparent.

In der gleichen Weise wird in der zweiten Stufe 32.2 der zweite Kanal ausgefiltert und detektiert. So wird das Lichtsignal in der zweiten Stufe 32.2 zunächst durch den ersten 3dB-MMI-Koppler 22.2 in den dritten und vierten Zweig 19.2, 19.4 eingekoppelt. Dort wird dann das Lichtsignal des zweiten Kanals an den wellenlängenselektiven Reflektoren 26.1, 26.2, 27.1, 27.2 reflektiert und durchläuft den 3dB-MMI-Koppler 22.2 ein zweites Mal in entgegengesetzter Richtung. Hierbei wird dann nahezu die gesamte Intensität des zweiten Kanals in den zweiten Zweig 19.3 eingekoppelt und der Photodiode

17.2 der zweiten Stufe 32.2 zugeführt.

Die anderen Lichtsignale passieren die wellenlängenselektiven Reflektoren 26.1, 26.2, 27.1, 27.2 weitgehend ungeschwächt und werden von dem zweiten 3dB-MMI-Koppler 23.2 der zweiten Stufe 32.2 nahezu vollständig in den sechsten Zweig 19.6 eingekoppelt und so der dritten Stufe 32.3 zugeführt.

Der fünfte Zweig 19.5 der zweiten Stufe 32.2 ist mit der Laserdiode 21.1 verbunden, die Licht mit der Wellenlänge λ _S ι des ersten Kanals emittiert. Dieses Licht wird zunächst in den fünften Zweig 19.5 eingekoppelt und durchläuft den zweiten 3dB-MMI-Koppler 23.2. Dabei wird jeweils 50 % der Intensität des emittierten Lichts in den dritten Zweig 19.2 und den vierten Zweig 19.4 der Lichtwellenleiteranordnung eingekoppelt und dort an den wellenlängenselektiven Reflektoren 28.1, 28.2 reflektiert. Das von der Laserdiode 21.1 emittierte Lichtsignal durchläuft also den 3dB-MMI-Koppler 23.2 ein zweites Mal in entgegengesetzter Richtung, wobei nahezu die gesamte

Intensität in den sechsten Zweig 19.6 eingekoppelt wird und somit die dritte Stufe 32.3 erreicht.

Die zweite Stufe 32.2 filtert also aus dem im ersten Zweig 19.1 eingehenden Lichtsignal den zweiten Kanal aus, detektiert diesen Kanal mit einer Photodiode 17.2 und beschickt den ersten Kanal mittels einer Laserdiode 21.1 mit einem neuen Lichtsignal.

Der sechste Zweig 19.6 der zweiten Stufe ist mit dem ersten Zweig 20.1 der dritten Stufe 32.3 verbunden, die analog zur zweiten Stufe 32.2 aufgebaut ist.

Das in die dritte Stufe 32.3 eintretende Lichtsignal durchläuft zunächst den ersten 3dB-MMI-Koppler 22.3, wobei jeweils 50 % der Intensität in den dritten und vierten Zweig 20.2 bzw. 20.4 eingekoppelt wird. Dort wird Licht mit der Wellenlänge λ _E3 des dritten Kanals reflektiert und durchläuft den 3dB-MMI- Koppler 22.3 ein zweites Mal in entgegengesetzter Richtung. Dabei wird nahezu die gesamte Intensität des reflektierten Lichts in den zweiten Zweig 20.3 eingekoppelt und der dritten Photodiode 17.3 zugeführt.

Licht mit einer anderen Wellenlänge passiert die wellenlängeselektiven Reflektoren 29.1, 29.2, 30.1, 30.2 nahezu ungeschwächt und durchläuft den zweiten 3dB-MMI-Kopρler 23.3, der nahezu die gesamte Intensität des durchgelassenen Lichts in den sechsten Zweig 20.6 einkoppelt und so der Ausgangsschnittstelle zuführt, wo das Licht in den externen Lichtwellenleiter ausgekoppelt wird.

Im fünften Zweig 20.5 der dritten Stufe 20.3 ist eine weitere Laserdiode 21.2 angeordnet, die Licht mit der Wellenlänge λ _S 2 des zweiten Kanals emittiert. Dieses Licht durchläuft den zweiten 3dB-MMI-Koppler 23.3, wobei das von der Laserdiode 21.2 emittierte Lichtsignal zu gleichen Teilen in den dritten und vierten Zweig 20.2 bzw. 20.4 der Lichtwellenleiteranordnung eingekoppelt wird.

Im dritten und vierten Zweig 20.2 bzw. 20.4 ist je ein weiterer wellenlängenselektiver Reflektor 31.1, 31.2 angeordnet, der auf die Wellenlänge λ _S 2 des zweiten Kanals abgestimmt ist. Das von der Laserdiode 21.2 emittierte Lichtsignal wird also im dritten und vierten Zweig 20.2 bzw. 20.4 reflektiert und durchläuft den zweiten 3dB-MMI-Koppler 23.3 ein weiteres Mal in entgegengesetzter Richtung, wobei nahezu die gesamte Intensität in den sechsten Zweig 20.6 eingekoppelt und zur Sendeschnittstelle geführt wird.

Zur Verringerung des optischen Übersprechens von den Laserdioden 21.1, 21.2 auf die Photodioden 17.2, 17.3 ist in der zweiten und dritten Stufe 32.2 bzw. 32.3 jeweils im zweiten Zweig 19.3 bzw. 20.3 ein wellenlängenselektiver Reflektor 33.1 bzw. 33.2 angeordnet, der in der zweiten Stufe 32.2 auf die Wellenlänge λ _s -ι des ersten Kanals und in der dritten Stufe 32.3 auf die Wellenlänge λ _S2 des zweiten Kanals abgestimmt ist.

Die Mehr-Kanal-Add-/Drop-Schaltung ist als optoelektronische monolithisch integrierte Schaltung ausgeführt. Die drei optisch in Reihe geschalteten Stufen 32.1, 32.2, 32.3 sind dabei aufbaumäßig nebeneinander so angeordnet, daß die Photodioden 17.1, 17.2, 17.3 auf der einen Seite des Chips und die Laserdioden 21.1, 21.2 auf der anderen Seite des Chips liegen. Hierdurch wird der Abstand zwischen Photodioden 17.1, 17.2, 17.3 und Laserdioden 21.1, 21.2 maximiert und somit elektrisches Übersprechen verringert.

Darüberhinaus wird durch diese Anordnung der einzelnen Stufen 32.1, 32.2, 32.3 eine kompakte Bauform der Schaltung erreicht, da die räumliche Erstreckung der einzelnen Stufen 32.1, 32.2, 32.3 in Querrichtung wesentlich geringer ist als in Längsrichtung.

Die folgend beschriebenen Figuren beziehen sich auf Ausführungsformen der Erfindung mit hybridem Aufbau. Bezüglich der Erläuterungen von Funktionsweisen dieser Ausführungsformen, die mit denen der zuvor

beschriebenen Ausführungsformen übereinstimmen, wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.

Dem in Figur 4 dargestellten, in Hybridtechnik aufgebauten PLC- Empfängerbaustein 34.0 ( PLC: planar lightwave circuit) wird ein optisches WDM-Signal (WDM : wavelength division multiplex) zugeführt und von einem Eingangswellenleiter 34.1 in einen ersten 3dB-Koppler 34.2 geleitet. Das Signal gelangt von dort aus zu gleichen Anteilen über zwei parallel verlaufende Verbindungswellenleiter 34.5 an der gegenüberliegenden Seite des 3dB- Kopplers 34.2 zu einer schmalbandig reflektierenden, dünnen optischen Filterplatte 35. Das an der Filterplatte 35 wellenlängenselektiv reflektierte Signal durchläuft den ersten 3dB-Koρpler 34.2 in entgegengesetzter Richtung und sodann einen Zuleitungswellenleiter 34.3, an den ein Photodioden-Schaltkreis 36 zur Verarbeitung des selektierten optischen Signals angeschlossen ist.

Konstruktive Einzelheiten zur Anordnung und Befestigung der Filterplatte 35 werden im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figur 8 näher erläutert.

Die Wellenlängenanteile im WDM-Signal, die von der Filterplatte 35 durchgelassen werden, gelangen in zwei parallel verlaufende Verbindungswellenleiter 34.6 und von dort in einen zweiten 3dB-Koppler 34.4. In Transmission entsteht somit eine Mach-Zehnder-Interferometer-Struktur. Die zuvor genannten transmittierten Signalanteile stehen an einem Ausgangswellenleiter 34.7 zur Weiterverarbeitung zur Verfügung.

In Analogie zur Beschreibung des PLC-Empfängerbausteins 34.0 wird zunächst der in Figur 6 dargestellte PLC-Senderbaustein 37.0 behandelt. Das von einem Laserdioden-Schaltkreis 38 abgegebene optische Signal gelangt über einen Zuleitungswellenleiter 37.1 in einen zweiten 3dB-Koppler 37.2, von dort mit jeweils gleichen Anteilen über Verbindungswellenleiter 37.5 zur Filterplatte 35 und wird dort wellenlängenselektiv reflektiert. Die reflektierten Lasersignale durchlaufen die Verbindungswellenleiter 37.5 und den zweiten 3dB-Koppler 37.2

in entgegengesetzter Richtung und gelangen zu einem WDM-Signal vereinigt in einen Ausgangswellenleiter 37.3.

Wellenlängenanteile des optischen WDM-Signals, die von der Filterplatte 35 nicht reflektiert werden, können dem PLC-Senderbaustein 37.0 über einen Eingangswellenleiter 37.7 zugeführt werden, gelangen in einen ersten 3dB- Koppler 37.4, von dort zu gleichen Anteilen in Verbindungswellenleiter 37.6 und passieren die Filterplatte 35. Auf ihrem Weg über die Verbindungswellenleiter 37.5 werden sie im zweiten 3dB-Koppler 37.2 gebündelt (Mach-Zehnder- Interferometer-Prinzip) und im Ausgangswellenleiter 37.3 dem vom Laserdioden-Schaltkreis 38 erzeugten Signal im Wellenlängen-Multiplex überlagert.

I

Die Filterplatten 35 der Bausteine 34.0. gemäß Figur 4 und 37.0 gemäß Figur 6 sind jeweils individuell auf die Arbeits-Wellenlänge des Photodioden- Schaltkreises 36 bzw. des Laserdioden-Schaltkreises 38 abgestimmt und lassen sich einstückig ausbilden. Beide Bausteine 34.0 und 37.0 bilden Teile einer Einheit bzw. die erste und die letzte Stufe einer Kaskade. Zwischenstufen der Kaskade, jeweils auf bestimmte zu selektierende Wellenlängen dimensioniert, werden im folgenden beschrieben.

Eine Kombination eines PLC-Empfängerbausteins 34.0 gemäß Figur 4 und eines PLC-Senderbaustein 37.0 gemäß Figur 6 führt zu einem sogenannten unidirektionalen Transceiver. Die Figur 5 zeigt hierfür einen PLC-Empfänger- /Senderbaustein 39.0. Hierbei sind ein Eingangswellenleiter 39.1, ein erster 3dB-Koppler 39.2, zwei Zuleitungswellenleiter 39.3, davon einer zum Photodioden-Schaltkreis 36 und der andere zum Laserdioden-Schaltkreis 38, ein zweiter 3dB-Koppler 39.4, Verbindungswellenleiter 39.5 und 39.6 sowie ein Ausgangswellenleiter 39.7 vorgesehen. Die Arbeitsweisen der Empfängerseite und der Senderseite gehen jeweils aus den vorstehenden Erläuterungen zu Figur 4 und Figur 6 hervor.

Im Hinblick auf möglichst geringes optisches Überkoppeln sollten innerhalb eines Empfänger-/Senderbausteins gemäß Figur 5 die Arbeitswellenlängen der detektierenden Photodioden und der emittierenden Laserdioden unterschiedlich sein. Damit ergibt sich für den PLC-Empfänger-/Senderbaustein 39.0, daß dort entweder zwei Filterplatten 35 für jeweils eine der beiden Arbeits-Wellenlängen oder - bei eng benachbarten Arbeitswellenlängen von Photodiode und Laserdiode - etwa die doppelte Bandbreite für die beiden zu selektierenden Wellenlängen vorgesehen sein sollte.

Die in den Figuren 4, 5 und 6 dargestellten Bausteine 34.0, 37.0 und 39.0 enthalten jeweils zwei in Reihe geschalteten passive Grundzellen planar- optischer Wellenleiternetzwerke mit jeweils einem 3dB-Koppler mit jeweils zwei Zweigen auf der einen und zwei Zweigen auf der gegenüberliegenden Seite. Außerdem enthalten diese Bausteine mindestens eine optoelektronische Grundzelle. In einem PLC-Empfängerbaustein 34.0 ist diese Grundzelle ein Photodioden-Schaltkreis 36 und in einem PLC-Senderbaustein 37.0 ein Laserdioden-Schaltkreis 38, ein PLC-Empfänger-/Senderbaustein 39.0 weist sowohl einen Photodioden-Schaltkreis 36 als auch einen Laserdioden- Schaltkreis 38 auf. Grundzellen planar-optischer Wellenleiternetzwerke können in Silica-on-Silicon-Technologie und Grundzellen planar-optoelektronischer Laserdioden- und Photodioden-Schaltkreise in InP-Technologie ausgebildet und auf einer gemeinsamen Trägerplatte angeordnet sein.

Die Figuren 7 und 8 zeigen einen bidirektionalen Empfänger-/Senderbaustein (Transceiver) 40.0 in hybrider Aufbautechnik. Dieser arbeitet für Senden und

Empfangen auf ausgewählten unterschiedlichen Wellenlängen. Die Signale werden in beiden Richtungen über eine gemeinsame Glasfaser 41 übertragen.

Die Glasfaser 41 ist zusammen mit dem bidirektionalen Empfänger-/Sender- baustein 40.0 auf einer Trägerplatte 43 montiert. Hinsichtlich komlementärer Transceiver sowie zusätzlicher Übertragung von Verteildiensten,

Signalisierkanälen oder dgl. wird auf die betreffenden vorstehenden

Erläuterungen verwiesen.

Empfangene Signale werden in einem mit einem Modentransformator 40.6 zur optischen Feldaufweitung ausgebildeten Eingangs-/Ausgangswellenleiter 40.5 geführt, gelangen zu einem 3dB-Koppler 40.3 und von dort aus zu gleichen Anteilen in zwei parallel verlaufende Verbindungswellenleiter 40.4. Dort befindet sich die Filterplatte 35, die dieses Signal zu einem Photodioden-Schaltkreis 42 gelangen läßt. Ein zu sendendes optisches Signal wird in einem Laserdioden- Schaltkreis 44 erzeugt und über einen Zuleitungswellenleiter 40.2 in den 3dB- Koppler 40.3 geleitet. Dort wird dieses Signal zu gleichen Anteilen in die Verbindungswellenleiter 40.4 geführt. Die Filterplatte 35 selektiert, d.h. reflektiert diese Wellenlänge, so daß das reflektierte Lasersignal wieder in den 3 dB-Koppler 40.3 gelangt, der beide Anteile des Lasersignals überlagert. Das Ausgangssignal läuft über den Eingangs-/Ausgangswellenleiter 40.5 und den Modentransformator 40.6 in die Glasfaser 41.

Konstruktive Einzelheiten und Maßnahmen zur Halterung und Fixierung von Filterplatten 35, die für sämtliche hybrid aufgebaute Ausführungsformen der Erfindung gelten, sind deutlich in Figur 8 zu entnehmen. In einen Schlitz, der in die Trägerplatte 43 eingesägt ist und die zugleich die planaren Wellenleiter 40.2, 40.3, 40.4, 40.5 und 40.6 enthält, Chipträger für den Photodioden- und den Laserdioden-Schaltkreis 42 bzw. 44 ist und die Glasfaser 41 in einer V-Nut aufnimmt,, läßt sich die Filterplatte 35 haltern und fixieren. Der Sägeschlitz ist mit optischer Qualität an seinen Schnittflächen zu den planaren Wellenleitern 43.5, 43.6, 37.5, 37.6, 39.5, 39,6 und 40.4 ausgeführt. Ein Kleber sollte nahezu den gleichen Brechungsindex wie das Material des planar-optischen Wellenleiterschaltkreises und wie die Filterplatte 35 aufweisen. Damit lassen sich störende Reflexionen und Streuungen weitgehend vermeiden

Ähnliche konstruktive Gesichtspunkte gelten für die Befestigung der Photodioden-Schaltkreise 36 und 42. Diese werden in Stoßkopplung entweder senkrecht in einen weiteren gesägten Schlitz eingebracht oder bei Verwendung mit integriertem planaren Wellenleiter in der Ebene eines

Zuleitungswellenleiters 34.3, 37.1 und 39.3 oder der Verbindungswellenleiter 40.4 befestigt.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.