DE10157092A1 - Method for determining position of optical fiber cores of optical fiber array, involves passing optical signal into reference device for fibers of multi-fiber coupling device - Google Patents
Method for determining position of optical fiber cores of optical fiber array, involves passing optical signal into reference device for fibers of multi-fiber coupling deviceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position der Faserkerne von optischen Fasern eines Faserarrays einer Mehrfaserkoppeleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6. The invention relates to a method for determining the position of the Fiber cores of optical fibers in a fiber array Multi-fiber coupling device according to the preamble of claim 1 and one corresponding device according to the preamble of claim 6.
Mehrfaserkoppeleinrichtungen sind in der optischen Nachrichtenübertragung von Bedeutung um auf schnelle und einfache Art und Weise eine größere Anzahl von optischen Fasern zu verbinden. Die Mehrfaserkoppeleinrichtungen sind entweder Einrichtungen zur Verbindung von Faserarrays mit anderen optischen Bauteilen (z. B. planaren Wellenleiterchips) oder zur Verbindung von mehreren Fasern untereinander (Mehrfaser-Stecker). Für solche Mehrfaserkoppeleinrichtungen ist es wichtig, die exakte Lage der Faserkerne aller optischer Fasern des Faserarrays zu bestimmen, um die sogenannte Einfügedämpfung der Mehrfaserverbindung zu minimieren. Multi-fiber switching devices are used in optical communication important to get bigger in a quick and easy way Number of optical fibers to connect. The multi-fiber coupling devices are either devices for connecting fiber arrays to others optical components (e.g. planar waveguide chips) or for connecting several fibers one below the other (multi-fiber connector). For such Multi-fiber coupling devices, it is important to the exact location of the fiber cores all optical fibers of the fiber array to determine the so-called To minimize insertion loss of the multi-fiber connection.
Nach dem Stand der Technik wird die Position der Faserkerne optischer Fasern eines Faserarrays einer Mehrfaserkoppeleinrichtung derart bestimmt, dass der Faserkern der optischen Fasern mit Hilfe einer Lichtquelle beleuchtet wird. Die Position der Faserkerne wird bestimmt, indem mit einem einzelnen Empfänger der gesamte Bereich der Mehrfaserkoppeleinrichtung abgefahren wird und die absolute Lage der Faserkerne aller optischer Fasern des Faserarrays bestimmt wird. Das Messsystem muss hierzu eine hohe Absolutgenauigkeit über einen relativ großen Bereich besitzen. Zum Vermessen z. B. einer 40-Faser- Koppeleinrichtung mit einem Faserabstand von 250 µm muss die Genauigkeit mindestens über einen Bereich von 10 mm garantiert werden. Dies stellt sehr hohe Anforderungen an die mechanische und thermische Stabilität des Messaufbaus. According to the prior art, the position of the fiber cores is optical fibers a fiber array of a multi-fiber coupling device is determined such that the Fiber core of the optical fibers is illuminated with the aid of a light source. The Position of the fiber cores is determined by using a single receiver the entire area of the multi-fiber coupling device is traversed and the absolute position of the fiber cores of all optical fibers of the fiber array determined becomes. For this purpose, the measuring system must have a high absolute accuracy over a have a relatively large area. To measure z. B. a 40-fiber Coupling devices with a fiber spacing of 250 µm must be accurate guaranteed at least over a range of 10 mm. This poses a lot high demands on the mechanical and thermal stability of the Measurement setup.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zur Bestimmung der Position der Faserkerne von optischen Fasern eines Faserarrays und eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen. Proceeding from this, the present invention is based on the problem a novel method for determining the position of the fiber cores of optical fibers of a fiber array and a corresponding device create.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. This problem is solved by a method having the features of claim 1 and a device with the features of claim 6 solved.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem mit Hilfe einer Referenzeinrichtung, nämlich eines Wellenleiterchips, die Lage der Faserkerne der optischer Fasern eines Faserarrays mit der geforderten Genauigkeit auf einfache Weise bestimmt werden kann. Die Referenzeinrichtung kann mit einer sehr hohen Genauigkeit hergestellt werden, da hierfür in der Halbleiterindustrie übliche Verfahren verwendet werden können. Darüber hinaus kann die Einfügedämpfung der einzelnen Faserkanäle gemessen werden. The present invention relates to a method in which Reference device, namely a waveguide chip, the location of the fiber cores of the optical fibers of a fiber array with the required accuracy can be easily determined. The reference device can with a very high accuracy can be produced because of this in the semiconductor industry usual methods can be used. In addition, the Insertion loss of the individual fiber channels can be measured.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt: Preferred developments of the invention result from the Subclaims and the following description. embodiments are explained in more detail with reference to the drawing. In the drawing shows:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Position der Faserkerne von optischen Fasern eines Faserarrays nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Fig. 1 is a block diagram of a device according to the invention for determining the position of the fiber cores of optical fibers of a fiber array according to a first embodiment of the invention, and
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Position der Faserkerne von optischen Fasern eines Faserarrays nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 2 is a block diagram of an inventive device for determining the position of the fiber cores of optical fibers of a fiber array according to a second embodiment of the invention.
Fig. 1 zeigt stark schematisiert eine Vorrichtung 10 zur Bestimmung der Faserkernposition optischer Fasern eines Faserarrays einer Mehrfaserkoppeleinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 1 shows highly schematically an apparatus 10 for determining the position of the fiber core optical fibers of a fiber array of a multi-fiber coupling device according to a first embodiment of the invention.
Die Vorrichtung 10 der Fig. 1 umfasst eine Lichtquelle 11, die ein optisches Signal 12 erzeugt. Das optische Signal 12 wird in eine Referenz-Einrichtung 13 eingekoppelt. Bei der Referenzeinrichtung 13 handelt es sich um einen ein Wellenleiterarray aufweisenden Wellenleiterchip, der im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 als optischer Splitter ausgebildet ist. Der optische Splitter teilt das in die Referenzeinrichtung 13 eingekoppelte optische Signal 12 wellenlängenunabhängig auf das Wellenleiterarray der Referenzeinrichtung 13 auf. Die Einkoppelung des optischen Signals 12 in die Referenzeinrichtung 13 erfolgt über eine Einkoppeleinrichtung 14, die permanent mit der Referenzeinrichtung 13 verbunden ist. In der Referenzeinrichtung 13 wird das eingekoppelte optische Signal 12 in mehrere optische Referenzsignale 15 aufgeteilt. Die Anzahl der Referenzsignale 15, in die das optische Signal 12 aufgeteilt wird, entspricht mindestens der Anzahl der hinsichtlich ihrer Faserkernposition zu vermessenden Fasern des Faserarrays einer Mehrfaserkoppeleinrichtung 16. Die zu vermessende Mehrfaserkoppeleinrichtung 16 ist auf einer Positioniereinrichtung 17 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 angeordnet. Über die Positioniereinrichtung 17 ist die Mehrfaserkoppeleinrichtung 16 derart positionierbar, dass die aus der Referenz-Einrichtung 13 austretenden Referenzsignale 15 selektiv in die korrespondierenden optischen Fasern der Mehrfaserkoppeleinrichtung 16 einkoppelbar sind. Des weiteren verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 über eine Empfangseinrichtung 18. Die Empfangseinrichtung 18 empfängt ein aus der Mehrfaserkoppeleinrichtung 16 austretendes optisches Messsignal 19 und wertet dieses aus. Bei der Empfangseinrichtung 18 kann es sich um eine einzelne Photodiode oder mehrere Photodioden handeln. Bei Verwendung eins wellenlängenunabhängig arbeitenden optischen Splitters als Referenzeinrichtung 13 und einer einzigen Photodiode als Empfangseinrichtung 18 ist darauf zu achten, dass jeweils nur das Messsignal 19 einer einzigen optischen Faser zu einer Zeit auf die Empfangseinrichtung 18 gelangt. Dies ist in diesem Fall für die Auswertung der Messsignale 19 von Wichtigkeit. The device 10 of FIG. 1 comprises a light source 11 which generates an optical signal 12 . The optical signal 12 is coupled into a reference device 13 . The reference device 13 is a waveguide chip that has a waveguide array and is designed as an optical splitter in the exemplary embodiment in FIG. 1. The optical splitter splits the light coupled into the reference device 13, optical signal 12 independently of wavelength to the waveguide array of the reference device. 13 The optical signal 12 is coupled into the reference device 13 via a coupling device 14 which is permanently connected to the reference device 13 . In the reference device 13 , the injected optical signal 12 is divided into several optical reference signals 15 . The number of reference signals 15 into which the optical signal 12 is divided corresponds at least to the number of fibers of the fiber array of a multi-fiber coupling device 16 that are to be measured with regard to their fiber core position. The multi-fiber coupling device 16 to be measured is arranged on a positioning device 17 of the device 10 according to the invention. The multi-fiber coupling device 16 can be positioned via the positioning device 17 such that the reference signals 15 emerging from the reference device 13 can be selectively coupled into the corresponding optical fibers of the multi-fiber coupling device 16 . Furthermore, the device 10 according to the invention of the exemplary embodiment in FIG. 1 has a receiving device 18 . The receiving device 18 receives an optical measurement signal 19 emerging from the multi-fiber coupling device 16 and evaluates it. The receiving device 18 can be a single photodiode or a plurality of photodiodes. When using a wavelength-independent optical splitter as a reference device 13 and a single photodiode as a receiving device 18 , care must be taken that only the measurement signal 19 of a single optical fiber reaches the receiving device 18 at a time. In this case, this is important for the evaluation of the measurement signals 19 .
Zur Bestimmung der Faserkernposition der optischen Fasern der Mehrfaserkoppeleinrichtung 16 wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 nun so vorgegangen, dass das in die Referenzeinrichtung 13 eingekoppelte optische Signal 12 in mehrere Referenzsignale 15 aufgeteilt wird. Das Wellenleiterarray der als Wellenleiter-Chip bzw. optischer Splitter ausgebildeten Referenzeinrichtung 13 besitzt die exakten Sollpositionen bzw. Referenzpositionen der zu vermessenden Faserkerne der optischen Fasern der Mehrfaserkoppeleinrichtung 16. Aus der Referenzeinrichtung 13 austretende Referenzsignale 15 werden nun derart in die Mehrfaserkoppeleinrichtung 16 eingekoppelt, dass zuerst eine erste optische Faser der Mehrfaserkoppeleinrichtung 16 auf das korrespondierende Referenzsignal 15 der Referenzeinrichtung 13 ausgerichtet wird. Die Positioniereinrichtung 17 positioniert hierbei die Mehrfaserkoppeleinrichtung 16 derart, dass ein aus der ersten optischen Faser austretendes Messsignal auf maximale Lichtleistung optimiert wird. Die Position der ersten optischen Faser bzw. des entsprechenden Faserkerns, bei der eine maximale Lichtleistung des entsprechenden Messsignals 19 vorliegt, wird dann als Ausgangsposition gespeichert. Anschließend wird die Mehrfaserkoppeleinrichtung 16 von der Positioniereinrichtung 17 derart positioniert, dass nacheinander alle anderen optischen Fasern der Mehrfaserkoppeleinrichtung 16 auf das korrespondierende Referenzsignal 15 ausgerichtet werden, und zwar so, dass die entsprechenden Messsignale 19 wiederum hinsichtlich ihrer Lichtleistung maximiert sind. Hierbei wird die jeweilige Abweichung zur Ausgangsposition ermittelt und gespeichert. Es muss demnach nicht mehr wie beim Stand der Technik die absolute Lage aller Faserkerne der optischen Fasern bestimmt werden, sondern lediglich die Abweichung derselben von einer Referenzposition. Dies ist mit geringerem Aufwand realisierbar. Alternativ lässt sich bei gleichem Aufwand eine höhere Genauigkeit erzielen. To determine the fiber core position of the optical fibers of the multi-fiber coupling device 16 , the device 10 according to the invention now proceeds in such a way that the optical signal 12 coupled into the reference device 13 is divided into a plurality of reference signals 15 . The waveguide array of the reference device 13 designed as a waveguide chip or optical splitter has the exact desired positions or reference positions of the fiber cores of the optical fibers of the multi-fiber coupling device 16 to be measured. Reference signals 15 emerging from the reference device 13 are now coupled into the multi-fiber coupling device 16 in such a way that a first optical fiber of the multi-fiber coupling device 16 is first aligned with the corresponding reference signal 15 of the reference device 13 . The positioning device 17 positions the multi-fiber coupling device 16 in such a way that a measurement signal emerging from the first optical fiber is optimized for maximum light output. The position of the first optical fiber or the corresponding fiber core, at which there is a maximum light output of the corresponding measurement signal 19 , is then stored as the starting position. Subsequently, the multi-fiber coupling device 16 is positioned by the positioning device 17 in such a way that all other optical fibers of the multi-fiber coupling device 16 are aligned in succession to the corresponding reference signal 15 , specifically in such a way that the corresponding measurement signals 19 are in turn maximized with regard to their light output. The respective deviation from the starting position is determined and saved. Accordingly, it is no longer necessary to determine the absolute position of all fiber cores of the optical fibers, as in the prior art, but only the deviation thereof from a reference position. This can be achieved with less effort. Alternatively, higher accuracy can be achieved with the same effort.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 20 nach einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bis auf die Ausgestaltung der
Referenzeinrichtung stimmt die Vorrichtung des Ausführungsbeispiels der Fig.
2 mit der Vorrichtung 10 des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 überein. Zur
Vermeidung von Wiederholungen werden daher für gleiche Baugruppen gleiche
Bezugsziffern verwendet. Die Referenzeinrichtung 21 der Vorrichtung 20 des
Ausführungsbeispiels der Fig. 2 ist im Unterschied zur Vorrichtung 10 des
Ausführungsbeispiels der Fig. 1 nicht als optischer Splitter, sondern als
optischer Demultiplexer, insbesondere als Arrayed Waveguide Grating
ausgebildet, welches eine wellenlängenabhängige Verteilung des Lichts auf das
Wellenleiter-Array der Referenzeinrichtung 21 vornimmt. Das Arrayed
Waveguide Grating - nachfolgend kurz AWG genannt - verfügt über die
Eigenschaft, zur Erzeugung der Referenzsignale 15 Licht einer definierten
Wellenlänge vom optischen Signal 12 auf einen festgelegten Wellenleiter der
Referenzeinrichtung 21 zu koppeln. Wird ein hinsichtlich seiner Wellenlänge
abstimmbarer Laser als Lichtquelle 11 verwendet, so wird abhängig von der
eingestellten Wellenlänge des abstimmbaren Lasers genau ein Referenzsignal
15 in genau einen Wellenleiter des Wellenleiter-Arrays geführt, der dann in
genau eine optische Faser der Mehrfaserkoppeleinrichtung 16 gekoppelt wird.
In diesem Fall können dann die Messsignale 19 aller Fasern der
Mehrfaserkoppeleinrichtung 16 gleichzeitig auf die Empfangseinrichtung 18
geleitet und durch Verstellen der Wellenlänge der Lichtquelle 11 die Position
der Faserkerne der optischen Fasern der Mehrfaserkoppeleinrichtung 16
bestimmt werden.
Bezugszeichenliste
10 Vorrichtung
11 Lichtquelle
12 Signal
13 Referenzeinrichtung
14 Einkoppeleinrichtung
15 Referenzsignal
16 Mehrfaserkoppeleinrichtung
17 Positioniereinrichtung
18 Empfangseinrichtung
19 Messsignal
20 Vorrichtung
21 Referenzeinrichtung
Fig. 2 shows an inventive device 20 according to a second embodiment of the invention. Except for the configuration of the reference device, the device of the exemplary embodiment of FIG. 2 corresponds to the device 10 of the exemplary embodiment of FIG. 1. To avoid repetition, the same reference numbers are therefore used for the same assemblies. In contrast to the device 10 of the embodiment of FIG. 1, the reference device 21 of the device 20 of the embodiment of FIG. 2 is not designed as an optical splitter, but rather as an optical demultiplexer, in particular as an arrayed waveguide grating, which distributes the light onto the waveguide as a function of the wavelength Array of the reference device 21 performs. The arrayed waveguide grating - hereinafter called AWG for short - has the property of coupling light of a defined wavelength from the optical signal 12 to a defined waveguide of the reference device 21 in order to generate the reference signals 15 . If a laser that can be tuned with respect to its wavelength is used as the light source 11 , depending on the set wavelength of the tunable laser, exactly one reference signal 15 is guided into exactly one waveguide of the waveguide array, which is then coupled into exactly one optical fiber of the multi-fiber coupling device 16 . In this case, the measurement signals 19 of all fibers of the multi-fiber coupling device 16 can then be passed simultaneously to the receiving device 18 and the position of the fiber cores of the optical fibers of the multi-fiber coupling device 16 can be determined by adjusting the wavelength of the light source 11 . Reference list 10 device
11 light source
12 signal
13 reference device
14 coupling device
15 reference signal
16 multi-fiber coupling device
17 positioning device
18 receiving device
19 measurement signal
20 device
21 reference device
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