DE102011004547B4

DE102011004547B4 - Zwei-zu-eins-optischer-Koppler, welcher D-förmige Plastiklichtleitfasern (POFs) benutzt, bidirektionaler optischer Kommunikationslink, welcher den Plastiklichtleitfaser-Zwei-zu-eins-optischen-Koppler einsetzt, und Verfahren

Info

Publication number: DE102011004547B4
Application number: DE102011004547.3A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus W. Schunk
Original assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2022-07-28
Anticipated expiration: 2031-02-23
Also published as: US8260102B2; DE102011004547A1; US20110211832A1

Abstract

Plastiklichtleitfaser-zwei-zu-eins-optischer Koppler (30, 40) zur Benutzung in einem bidirektionalen optischen Kommunikationslink (10, 60, 80, 110), wobei der optische Koppler (30, 40) aufweist:eine erste D-förmige Plastiklichtleitfaser (30a, 40a), welche eine erste D-förmige Endfläche (30a', 40a') und eine zweite D-förmige Endfläche (30a'', 40a'') hat;eine zweite D-förmige Plastiklichtleitfaser (30b, 40b), welche eine erste D-förmige Endfläche (30b', 40b') und eine zweite D-förmige Endfläche (30b'', 40b'') hat; undeine Kopplerendfläche (30c, 40d), welche konfiguriert ist, an eine erste Endfläche (20c, 70c) einer im Allgemeinen kreisförmigen Plastiklichtleitfaser (20, 70, 90) anzukoppeln, wobei die Kopplerendfläche (30c, 40d) die zweiten D-förmigen Endflächen (30a'', 30b'', 40a'', 40b'') der ersten und der zweiten D-förmigen Plastiklichtleitfaser (30a, 30b, 40a, 40b) aufweist, wobei die zweiten Endflächen (30a'', 30b'', 40a'', 40b'') der ersten und der zweiten D-förmigen Plastiklichtleitfaser (30a, 30b, 40a, 40b) zusammengebondet sind, um den Koppler (30, 40) derart zu bilden, dass die Kopplerendfläche (30c, 40d) einen im Allgemeinen kreisförmigen Querschnitt hat, und wobei die Kopplerendfläche (30c, 40d) eine Querschnittsfläche hat, welche ungefähr gleich der Querschnittsfläche der ersten Endfläche (20c, 70c) der im Allgemeinen kreisförmigen Plastiklichtleitfaser (20, 70, 90) ist.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Plastiklichtleitfasern (plastic optical fibers) (POFs) und insbesondere einen POF-zwei-zu-eins-optischen Koppler, welcher D-förmige POFs benutzt.
Hintergrund der Erfindung
In optischen Kommunikationsnetzwerken werden optische Fasern benutzt, um optische Datensignale zwischen optischen Kommunikationsgeräten zu übertragen, welche an entgegengesetzten Enden von optischen Fasern verbunden sind. In einigen optischen Kommunikationsnetzwerken wird ein Gerät, welches als ein Zwei-zu-eins-optischer Koppler (2-to-1 optical coupler) bekannt ist, benutzt, um optisch Signale zwischen einem Ende einer optischen Faser zu koppeln und Kanäle eines optischen Kommunikationsgeräts zu übermitteln und zu empfangen. Der zwei-zu-eins-optische Koppler ist im Allgemeinen ein optischer Splitter, welcher eine verzweigungsähnliche oder zweigähnliche (branch-like) Struktur aufweist, welche ein erstes, ein zweites und ein drittes Ende aufweist. Ein erster Zweig (branch) des optischen Kopplers erstreckt sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des optischen Kopplers. Ein zweiter Zweig des Kopplers erstreckt sich zwischen dem ersten und dem dritten Ende des optischen Kopplers.
Zwei-zu-eins-optische Koppler werden in einer Vielzahl von Anwendungen benutzt, umfassend zum Beispiel bidirektionale Kommunikationen über Plastiklichtleitfasern. Wenn für bidirektionale Kommunikationen benutzt, ist das erste Ende des optischen Kopplers mit einem ersten Ende einer Haupt-POF (main POF) verbunden und das zweite und das dritte Ende des Kopplers sind mit einer Übermittlungsseite bzw. einer Empfangsseite eines optisches Transceivers verbunden. In einem Übermittlungsmodus werden optische Datensignale, welche auf der Übermittlungsseite des optischen Transceivers erzeugt sind, passiv über den Zwei-zu-eins-optischen Koppler von dem zweiten Ende des Kopplers zu dem ersten Ende des Kopplers geführt (routed). Wenn die optischen Datensignale bei dem ersten Ende des optischen Kopplers ankommen, werden sie optisch in das erste Ende der Haupt-POF gekoppelt. In einem Empfangsmodus passieren optische Datensignale, welche aus dem ersten Ende der Haupt-POF passieren, in das erste Ende des optischen Kopplers und werden dann passiv entlang des zweiten Zweiges (branch) des Kopplers von dem ersten Ende des Kopplers zu dem dritten Ende des optischen Kopplers geführt. Wenn die optischen Datensignale aus dem dritten Ende des Kopplers passieren, werden sie in der Empfangsseite des optischen Transceivers empfangen.
1A illustriert eine Seitenansicht eines Teils eines typischen POFbidirektionalen optischen Kommunikationslinks, welcher eine 1,0 mm POF 2 und einen Zwei-zu-eins-optischen Koppler 3 umfasst. Die POF 2 operiert als die Haupt-Lichtleitfaser des Links. In einer Richtung führt der Zwei-zu-eins-optische Koppler 3 optische Signale, welche mittels eines Transmitters (Tx) erzeugt sind, auf eine Endfläche 2a der Haupt-POF. In der anderen Richtung führt der Zwei-zu-eins-optische Koppler 3 optische Signale, welche aus der Endfläche 2a der Haupt-POF 2 passieren, auf einen Fotosensor (nicht gezeigt) von Empfänger (receiver) (Rx) 6. Der Tx 5 und der Rx 6 sind typischerweise Teile eines optischen Transceivermoduls (nicht gezeigt). Auf die Haupt-POF 2 oben wird sich als eine 1,0 mm-POF aufgrund der Tatsache bezogen, dass der Durchmesser der Ader (core) der POF 2 1,0 mm ist. Der Zwei-zu-eins-optische Koppler 3 hat eine verzweigungsähnliche Splitterkonfiguration, welche oben beschrieben ist, wobei jeder Zweig eine jeweilige Zweig-POF 3a und 3b aufweist. Die Zweig-POFs 3a und 3b sind typischerweise auch 1,0 mm POFs. Die Endfläche 2a der Haupt-POF 2 hat eine Querschnittsfläche, welche gleich ist zu 8/32π, wobei π = 3,14159. Ähnlich haben die Endflächen 3c und 3d der Zweig-POFs 3a bzw. 3b jeweils Querschnittsflächen gleich 8/32π. Die Endflächen der Zweig-POFs 3a und 3b, welche an die Endfläche 2a der Haupt-POF 2 ankoppeln, sind jedoch um ungefähr 50% in einer Querschnittsfläche vermindert, um eine Kopplerendfläche 3e zu bilden, welche eine Querschnittsfläche von 8/32π hat, welche mit der Querschnittsfläche der Endfläche 2a der Haupt-POF 2 übereinstimmt.
1B und 1C illustrieren vordere Draufsichten der Endflächen 2a und 3e der Haupt-POF 2 bzw. des Kopplers 3. Von den 1B und 1C kann erkannt werden, dass die Endflächen 2a und 3e gleiche Querschnittsflächen haben. Eine Vielfalt von Techniken mag benutzt werden, um die Querschnittsflächen der Endflächen der Zweig-POFs 3a und 3b zu vermindern, um die Kopplerendfläche 3e zu bilden. Polieren und Drehmeißeln (chisel cutting) sind zwei wohlbekannte Techniken, welche für diesen Zweck benutzt werden. Zusätzlich wird in einigen Fällen eine Technik, welche als Metallverdampfung bekannt ist, benutzt, um eine Metallschicht 7 zwischen den Zweig-POFs 3a und 3b bei der Kopplerendfläche 3e zu bilden, um zu verhindern, dass Licht zwischen den Zweig-POFs gekoppelt wird, das heißt um optische Übersprechung (optical crosstalk) zu verhindern. Eine Konfiguration des in 1A - 1C gezeigten Typs ist in dem US-Patent Nr. US 7,206,493 B2 offenbart. Eine andere Technik zum Variieren der Querschnittsflächen der Endflächen der Zweig-POFs ist eine Heißformgebungstechnik (hot molding technique), welche ein Formgebungswerkzeug (molding tool) in Kombination mit Wärme benutzt, um die Kopplerendfläche mit einer gewünschten nicht kreisförmigen Querschnittsform bereitzustellen. Solch eine Technik ist in dem US-Patent Nr. US 6,473,555 B1 offenbart.
US 2006/0245702 A1 offenbart ein Beleuchtungsgerät aufweisend ein Handstück, das betriebsfähig mit einem optischen Kabel gekoppelt ist, wobei das optische Kabel betriebsfähig ist, optisch mit einer Lichtquelle gekoppelt zu werden zum Empfangen und Übertragen eines Lichtstrahls der Lichtquelle, eine optische Faseranordnung, die betriebsfähig mit dem Handstück gekoppelt ist, wobei die optische Faseranordnung optisch mit dem optischen Kabel gekoppelt ist, um den Lichtstrahl zu empfangen und zu übertragen, und wobei die optische Faseranordnung eine Mehrzahl von Faserführungen umfasst, wobei jede der Faserführungen eine Umhüllung mit einem oder mehreren Faserkernen zum Übertragen und Streuen des Lichtstrahls, um ein Operationsfeld zu beleuchten, umfasst.
Die Benutzung der zuvor erwähnten Techniken eines Drehmeißelns, eines Polierens und einer Heißformgebung, um die nicht kreisförmigen Querschnittsendflächen zu bilden, erhöht die Herstellungskosten und begrenzt einen Produktionsdurchsatz. Es existiert ein Bedarf für einen Zwei-zu-eins-POF-optischen Koppler, in welchem die nicht kreisförmigen Querschnittsendflächen mit relativ geringen Herstellungskosten und mit relativ hohem Herstellungsdurchsatz produziert werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung ist auf einen POF-Zwei-zu-eins-optischen Koppler gerichtet, welcher D-förmige POFs aufweist, auf einen bidirektionalen optischen Kommunikationslink, in welchem der Zwei-zu-eins-optische Koppler benutzt wird, und auf ein Verfahren zum Durchführen von bidirektionalen optischen Kommunikationen. Der optische Koppler weist eine erste und eine zweite D-förmige POF auf. Jede der ersten und der zweiten D-förmigen POF hat eine erste und eine zweite Endfläche (first and second end faces). Die zweiten Endflächen der ersten und der zweiten D-förmigen POFs sind zusammengebunden (bonded together) oder gebondet, um eine Kopplerendfläche zu bilden, welche einen im Allgemeinen kreisförmigen Querschnitt hat. Die Kopplerendfläche ist konfiguriert, an eine erste Endfläche einer im Allgemeinen kreisförmigen Haupt-POF anzukoppeln (to interface with). Die Kopplerendfläche hat eine Querschnittsfläche, welche ungefähr gleich einer Querschnittsfläche der ersten Endfläche der im Allgemeinen kreisförmigen Haupt-POF ist.
Der bidirektionale optische Kommunikationslink weist eine Haupt-POF und den Zwei-zu-eins-optischen Koppler auf. Die Haupt-POF hat eine erste und eine zweite Endfläche (first and second end faces). Die erste Endfläche der Haupt-POF koppelt an die Kopplerendfläche an.
Das Verfahren zum Bereitstellen von bidirektionalen Kommunikationen weist Bereitstellen des Zwei-zu-eins-optischen Kopplers, Bereitstellen der Haupt-POF, Ankoppeln der Kopplerendfläche an die erste Endfläche der Haupt-POF und Übermitteln und Empfangen von optischen Signalen über die Haupt-POF und den Zwei-zu-eins-optischen Koppler auf.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden von der folgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen ersichtlich werden.
Figurenliste

1A illustriert eine Seitenansicht eines Teils eines typischen POFbidirektionalen optischen Kommunikationslinks, welcher eine 1,0 mm POF und einen Zwei-zu-eins-optischen Koppler umfasst.
1B und 1C illustrieren vordere Draufsichten der Endflächen der Haupt-POF und des Kopplers, welcher in 1A gezeigt ist, welche miteinander koppeln.
2A illustriert eine Draufsicht eines optischen Kommunikationslinks, welcher Zwei-zu-eins-optische POF-Koppler inkorporiert, welche D-förmige POFs in Übereinstimmung mit einer illustrativen Ausführungsform benützen.
2B und 2C illustrieren Querschnittansichten von entgegengesetzten Endflächen der Haupt-Mehrfach-Ader-POF (main multi-core POF), welche in 2A gezeigt ist.
2D illustriert eine Querschnittansicht des Interface zwischen der Endfläche der Haupt-Mehrfach-Ader-POF, welche in 2A gezeigt ist, und den Endflächen der Koppler-POFs, gezeigt in 2A.
2E illustriert eine Querschnittansicht des Interface zwischen der Endfläche der Haupt-Mehrfach-Ader-POF, welche in 2A gezeigt ist, und den Endflächen der Koppler-POFs, gezeigt in 2A.
3 illustriert eine Draufsicht eines optischen Kommunikationslinks, welcher Zwei-zu-eins-optische POF-Koppler inkorporiert, welche D-förmige POFs in Übereinstimmung mit einer anderen illustrativen Ausführungsform benützen.
4 illustriert eine Draufsicht eines optischen Kommunikationslinks, welcher Zwei-zu-eins-optische POF-Koppler inkorporiert, welche D-förmige POFs in Übereinstimmung mit einer anderen illustrativen Ausführungsform benützen.
5 illustriert eine Draufsicht eines optischen Kommunikationslinks, welcher Zwei-zu-eins-optische-POF-Koppler inkorporiert, welche D-förmige POFs in Übereinstimmung mit einer anderen illustrativen Ausführungsform benützen.
6 illustriert ein aktives Lichtleitfaserkabel, welches einen der Zwei-zu-eins-POF-Koppler inkorporiert, welcher in 2A und 3 bis 5 gezeigt ist.

Detaillierte Beschreibung einer illustrativen Ausführungsform
In Übereinstimmung mit der Erfindung werden D-förmige POFs benutzt, um einen Zwei-zu-eins-optischen Koppler zu bilden. Die D-förmigen POFs werden mittels eines Benutzens eines D-förmigen Extrusionsdies (extrusion die) hergestellt. Die D-förmigen POFs werden zusammengebunden (bonded), um eine Kopplerendfläche zu bilden, welche eine im Allgemeinen kreisförmige Querschnittsfläche hat. Die Kopplerendfläche koppelt an eine Endfläche einer Haupt-POF, welche im Allgemeinen kreisförmig in einer Querschnittsform ist. Der Ausdruck „D-förmig“ („D-shaped“), wie dieser Ausdruck hierin benutzt wird, ist beabsichtigt, eine Form eines Halbkreises zu bezeichnen. Die resultierenden D-förmigen Zwei-zu-eins-optischen-POF-Koppler haben eine relativ geringe Einfügungsdämpfung (insertion loss) und eine relativ hohe optische Kopplungseffektivität. Zusätzlich können die Zwei-zu-eins-POF-optischen Koppler, da die POFs über den Extrusionsprozess produziert werden, bei relativ geringen Kosten und mit einem relativ hohen Herstellungsdurchsatz hergestellt werden.
2A illustriert eine Draufsicht eines optischen Kommunikationslinks 10 in Übereinstimmung mit einer illustrativen Ausführungsform. Der Link 10 umfasst eine Haupt-Mehrfach-Ader-POF 20, einen ersten Zwei-zu-eins-POF-optischen Koppler 30 und einen zweiten Zwei-zu-eins-POF-optischen Koppler 40. Die Haupt-Mehrfach-Ader-POF 20 weist eine Mehrzahl von kleineren POFs 20a auf, welche zusammengebündelt sind, um die Haupt-Mehrfach-Ader-POF 20 zu bilden. Die Haupt-Mehrfach-Ader-POF 20 hat eine erste Endfläche 20c und eine zweite Endfläche 20d. Die Endflächen 20c und 20d sind im Allgemeinen kreisförmig in einer Querschnittsform. Der erste Zwei-zu-eins-POF-optische Koppler 30 weist eine erste und eine zweite D-förmige POF 30a und 30b auf. Die erste D-förmige POF 30a hat eine erste D-förmige Endfläche 30a' und eine zweite D-förmige Endfläche 30a''. Die zweite D-förmige POF 30b hat eine erste D-förmige Endfläche 30b' und eine zweite D-förmige Endfläche 30b''. Die D-förmigen Endflächen 30a' und 30b' koppeln typischerweise, aber nicht notwendigerweise, an einen Tx 25 bzw. an einen Rx 26. Der Tx 25 und der Rx 26 sind typischerweise Teil eines optischen Transceivermoduls (nicht gezeigt). Die D-förmigen Endflächen 30a'' und 30b'', entgegengesetzt zu den Endflächen 30a' bzw. 30b', werden über einen Bonding-Prozess kombiniert, wie etwa zum Beispiel über ein Heißprägen (hot embossing), Adhäsion oder durch Klemmen der beiden zusammen, um eine Kopplerendfläche 30c zu bilden, welche eine im Allgemeinen kreisförmige Querschnittsform hat. Daher ist die Querschnittsform der Endfläche 30c des Kopplers 30 im Allgemeinen dieselbe wie die Querschnittsform der Endfläche 20c der Haupt-Mehrfach-Ader-POF 20.
Der zweite Zwei-zu-eins-POF-optische Koppler 40 weist erste und zweite D-förmige POFs 40a und 40b auf. Die erste D-förmige POF 40a hat eine erste D-förmige Endfläche 40a' und eine zweite D-förmige Endfläche 40a''. Die zweite D-förmige POF 40b hat eine erste D-förmige Endfläche 40b' und eine zweite D-förmige Endfläche 40b''. Die D-förmigen Endflächen 40a' und 40b' koppeln typischerweise, aber nicht notwendigerweise, an einen Rx 27 bzw. einen Tx 28. Der Rx 27 und der Tx 28 sind typischerweise Teil eines optischen Transceivermoduls (nicht gezeigt). Die D-förmigen Endflächen 40a'' und 40b'', entgegengesetzt zu den Endflächen 40a' bzw. 40b', sind über einen Bonding-Prozess, wie etwa zum Beispiel Heißprägen, Adhäsion oder mittels mechanischen Zusammenklemmens der beiden kombiniert, um eine Kopplerendfläche 40d zu bilden, welche eine im Allgemeinen kreisförmige Querschnittsform hat. Daher ist die Querschnittsform der Endfläche 40d des Kopplers 40 im Allgemeinen dieselbe wie die Querschnittsform der Endfläche 20d der Haupt-Mehrfach-Ader-POF 20.
Die D-förmige Endfläche 30a' von POF 30a ist die Form einer Hälfte eines Kreises (d.h. ein Halbkreis), welcher einen Durchmesser von ungefähr 1/3 eines Millimeters (mm), oder ungefähr 0,33 mm hat. Die D-förmige Endfläche 30b' von POF 30b ist die Form einer Hälfte eines Kreises, welcher einen Durchmesser von ungefähr 2/3 mm oder 0,66 mm hat. Die Endfläche 20c der Haupt-Mehrfach-Ader-POF 20 hat einen Durchmesser von ungefähr 1,0 mm. Die D-förmige Endfläche 40a' von POF 40a ist die Form einer Hälfte eines Kreises, welcher einen Durchmesser von ungefähr 0,66 mm hat. Die D-förmige Endfläche 40b' von POF 40b ist die Form einer Hälfte eines Kreises, welcher einen Durchmesser von ungefähr 0,33 mm hat. Die Endfläche 20d der Haupt-Mehrfach-Ader-POF 20 hat einen Durchmesser von ungefähr 1,0 mm.
2B und 2C illustrieren Querschnittansichten der Endflächen 20c bzw. 20d der Haupt-Mehrfach-Ader-POF 20. 20D illustriert eine Querschnittansicht der Interface zwischen der Endfläche 20d der Haupt-Mehrfach-Ader-POF 20 und den Endflächen 40a'' und 40b'' der Koppler-POFs 40a bzw. 40b. 2E illustriert eine Querschnittansicht der Interface zwischen der Endfläche 20c der Haupt-Mehrfach-Ader-POF 20 und den Endflächen 30a'' und 30b'' der Koppler-POFs 30a bzw. 30b. In 2B haben die individuellen Adern (cores) 20a der Mehrfach-Ader-POF 20 entweder Pfeilspitzen oder Pfeilenden in ihren Zentren. Die Pfeilspitzen zeigen an, dass Licht durch die Adern 20a in einer Richtung aus der Zeichenseite heraus propagiert. Die Pfeilenden zeigen an, dass Licht durch die Adern 20a in einer Richtung in die Zeichenseite hinein propagiert.
In der illustrierten Ausführungsform beinhaltet die Mehrfach-Ader-POF 20 neunzehn individuelle Adern 20a. Die in 2B und 2C gezeigten Pfeilspitzen bzw. Pfeilenden zeigen an, dass sieben Adern 20a, welche in dem oberen Teil der Mehrfach-Ader-POF 20 lokalisiert sind, zum Übermitteln von Licht in der Richtung von Tx 25 nach Rx 27 benutzt werden. Die in 2B und 2C gezeigten Pfeilenden bzw. Pfeilspitzen zeigen an, dass sieben Adern 20a, welche in dem unteren Teil der Mehrfach-Ader-POF 20 lokalisiert sind, zum Übermitteln von Licht in der Richtung von Tx 28 nach Rx 26 benutzt werden.
Mit den oben beschriebenen Dimensionen wird Licht, welches in die 0,33 mm Durchmesser D-förmige Endfläche 30a' bei der Tx 25 Seite des Links 10 eingeführt ist, optisch in sieben der Adern 20a der Haupt-Mehrfach-Ader-POF 20 gekoppelt. Bei der Rx 27 Seite wird Licht, welches in sieben der Adern 20a der Mehrfach-Ader-POF 20 propagiert, in die 0,66 mm Durchmesser-Endfläche 40a'' gekoppelt, welche groß genug ist, um zwölf der Adern 20a zu überlappen. Dieser Überlapp auf der Rx 27 Seite stellt sicher, dass es eine niedrige Einfügungsdämpfung und eine hohe optische Kopplungseffektivität in der Richtung von dem Tx 25 zu dem Rx 27 gibt. Ähnlich wird Licht, welches in die 0,33 mm Durchmesser D-förmige Endfläche 40b' bei der Tx 28 Seite des Links 10 eingeführt wird, optisch in sieben der Adern 20a der Haupt-Mehrfach-Ader-POF 20 gekoppelt. Bei der Rx 26 Seite wird Licht, welches in sieben der Adern 20a der Mehrfach-Ader-POF 20 propagiert, in die 0,66 mm Durchmesser-Endfläche 30b'' gekoppelt, welche groß genug ist, um zwölf der Adern 20a zu überlappen. Dieser Überlapp auf der Rx 26 Seite stellt sicher, dass es eine geringe Einfügungsdämpfung und eine hohe optische Kopplungseffektivität in der Richtung von dem Tx 28 zu dem Rx 26 gibt.
3 illustriert eine Draufsicht eines optischen Kommunikationslinks 60 in Übereinstimmung mit einer anderen illustrativen Ausführungsform. Der Link 60 ist identisch zu dem Link 10, welcher in 3A gezeigt ist, außer, dass der Link 60 eine Einfach-Ader-POF 20 anstatt der Mehrfach-Ader-POF 20, welche in 3A gezeigt ist, benutzt. Somit umfasst der Link 60 eine Haupt-Einfach-Ader-POF 70, einen ersten Zwei-zu-eins-POF-optischen Koppler 30 und einen zweiten Zwei-zu-eins-POF-optischen Koppler 40. Die Haupt-POF 70 hat eine erste Endfläche 70c und eine zweite Endfläche 70d. Die Endflächen 70c und 70d sind im Allgemeinen kreisförmig in einer Querschnittsform. Der erste und der zweite Zwei-zu-eins-POF-optische Koppler 30 bzw. 40, welche in 3 gezeigt sind, sind identisch zu dem ersten bzw. zweiten Zwei-zu-eins-POF-optischen Koppler 30 bzw. 40, welche in 2A gezeigt sind. Die Einfach-Ader-POF 70 ist typischerweise ungefähr 1,0 mm im Durchmesser. Wie der in 2 gezeigte Link 10 stellt der in 3 gezeigte Link 60 eine hohe Kopplungseffektivität in der Richtung von dem Tx 25 zu dem Rx 27 und in der Richtung von dem Tx 28 zu dem Rx 26 bereit. Zusätzlich wird der 1,0 mm POF 70 typischerweise günstiger sein als die Mehrfach-Ader-POF 20 und mag wünschenswerter in Fällen sein, in welchen kurze Linklängen benötigt werden. Zusätzlich mag diese Ausführungsform in dem Falle, wo vertikale-Kavität-Oberflächen-emittierende-Laser-Dioden (VCSELs, vertical cavity surface emitting laser diodes) in den Txs 25 und 28 benutzt werden, aufgrund der schmalen Fernfeldstrahlung, welche die VCSELs bereitstellen, besonders nützlich sein.
Die Erfindung ist nicht auf irgendwelche bestimmten Dimensionen für die D-förmigen Koppler POFs 30 und 40 oder für die Link-POFs 20 und 70 beschränkt. Zum Beispiel mögen die in 3 gezeigten D-förmigen Koppler-POFs 30 und 40 0,5 mm Durchmesser POFs sein. In dieser Ausführungsform mögen Licht emittierende Dioden (LEDs) in den Txs 25 und 28 benutzt werden, obwohl Laserdioden auch in den Txs 25 und 28 benutzt werden mögen.
4 illustriert eine Draufsicht eines optischen Kommunikationslinks 80 in Übereinstimmung mit einer anderen illustrativen Ausführungsform. Der Link 80 weist eine Mehrfach-Ader POF 90 auf, welche erste und zweite Split-Enden 90a bzw. 90b hat. Das Ende 90a ist gespalten worden (split), um ein erstes und ein zweites D-förmiges (d.h. halbkreisförmiges) Ende 90a' bzw. 90a'' zu bilden. Das Ende 90b ist gespalten worden, um ein erstes und ein zweites D-förmiges (d.h. halbkreisförmiges) Ende 90b' bzw. 90b'' zu bilden. In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform hat die Mehrfach-Ader-POF 90 einen Durchmesser von ungefähr 1,0 mm und hat 19 Adern 90c. Somit ist jedes der D-förmigen Enden 90a' und 90a'', 90b' und 90b'' eine Hälfte eines Kreises, welcher einen Durchmesser von ungefähr 1,0 mm hat. Der Link 80 dieser Ausführungsform ist besonders gut geeignet, um als ein aktives Lichtleitfaserkabel implementiert zu werden. Die Mehrfach-Ader-Konfiguration des Links 80 verhindert oder vermindert Splitting-Verluste (splitting losses), was dadurch ermöglicht, die Länge des Links 80 zu erhöhen.
5 illustriert eine Draufsicht eines optischen Kommunikationslinks 110 in Übereinstimmung mit einer anderen illustrativen Ausführungsform. Der Link 110 ist identisch mit dem in 4 gezeigten Link 80, außer, dass die Enden 90a und 90b des Links 110 Mehrfach-Ader-POF-Stutzen (stubs) sind, welche im Wesentlichen kurze Längen der Haupt-Mehrfach-Ader-POF 90 sind, welche gespalten worden sind, um die D-förmigen Enden 90a', 90a'', 90b' und 90b'' zu bilden. Wie der in 4 gezeigte Link 80 verhindert oder vermindert die Mehrfach-Ader-Konfiguration des Links 110 Splitting-Verluste, um dadurch zu ermöglichen, dass die Länge des Links 100 mittels Verbindens der Haupt-Mehrfach-Ader-POF 90 gemäß der erforderlichen Länge für die Anwendung variiert werden kann.
6 illustriert ein aktives Lichtleitfaserkabel 120, welches den Zwei-zu-eins-POF-Koppler der Erfindung inkorporiert. Das Kabel 120 hat eine 1,0 mm POF 130 und Konnektoren 140 und 150, welche an entgegengesetzten Enden des Kabels 130 angebracht sind. Jeder der Konnektoren 140 und 150 beinhaltet einen der Zwei-zu-eins-optischen POF-Koppler, welche in 3A und 3 bis 5 gezeigt sind. Zusätzlich umfasst jeder der Konnektoren 140 und 150 optischzu-elektrische Konversionsgeräte (zum Beispiel Fotodioden) und elektrisch-zuoptische Konversionsgeräte (zum Beispiel Laserdioden oder LEDs). Die Konnektoren 140 und 150 umfassen auch elektrische Kontakte 160 bzw. 170 zum elektrischen Ankoppeln der Konnektoren 140 und 150 an eine elektrische Schaltung (nicht gezeigt), welche extern von den Konnektoren 140 und 150 ist.
Wie oben beschrieben, werden die D-förmigen POF-optischen Koppler der Erfindung durch einen Extrusionsprozess erzeugt, wobei währenddessen Plastik, welches benutzt ist, um die POFs zu fertigen, durch D-förmige Extrusionsdies (nicht gezeigt) hindurchgezwungen wird. Das Extrusionsdie hat eine Form, welche komplementär zu dem D-förmigen Querschnitt der zu produzierenden POF ist. Halbweiches (semisoft) Plastik wird durch das D-förmige Extrusionsdie gezwungen, um jede D-förmige POF zu bilden. Die Extrusionsdies haben alle dieselbe D-Form, obwohl die Dimensionen der Dies in Übereinstimmung mit den Dimensionen der D-förmigen POF, welche produziert wird, variieren werden. Der Extrusionsprozess ermöglicht, dass die Koppler zu relativ geringen Kosten und mit einem relativ hohen Herstellungsdurchsatz hergestellt werden können. Die resultierenden D-förmigen Zwei-zu-eins-optischen POF-Koppler haben eine relativ geringe Einfügungsdämpfung und eine relativ hohe optische Kopplungseffektivität. Diese Merkmale machen die Koppler höchst wünschenswert für viele Anwendungen, obwohl die Erfindung nicht auf irgendwelche bestimmte Anwendungen begrenzt ist.
Die Erfindung ist mit Bezug auf illustrative oder exemplarische Ausführungsformen beschrieben worden. Es wird angesichts der hierin bereitgestellten Erfindung von gewöhnlichen Fachleuten in der Technik verstanden werden, dass viele Modifikationen an den hierin beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, welche innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung liegen. Zum Beispiel ist die Erfindung, während sich die hierin beschriebenen Ausführungsformen auf bestimmte Dimensionen für die Haupt-POF und D-förmigen POFs der Koppler beziehen, nicht auf diese Dimensionen beschränkt. Die gewöhnlichen Fachleute in der Technik werden die Weise verstehen, in welcher diese Dimensionen und andere Merkmale modifiziert werden mögen, ohne von dem Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

Plastiklichtleitfaser-zwei-zu-eins-optischer Koppler (30, 40) zur Benutzung in einem bidirektionalen optischen Kommunikationslink (10, 60, 80, 110), wobei der optische Koppler (30, 40) aufweist: eine erste D-förmige Plastiklichtleitfaser (30a, 40a), welche eine erste D-förmige Endfläche (30a', 40a') und eine zweite D-förmige Endfläche (30a'', 40a'') hat; eine zweite D-förmige Plastiklichtleitfaser (30b, 40b), welche eine erste D-förmige Endfläche (30b', 40b') und eine zweite D-förmige Endfläche (30b'', 40b'') hat; und eine Kopplerendfläche (30c, 40d), welche konfiguriert ist, an eine erste Endfläche (20c, 70c) einer im Allgemeinen kreisförmigen Plastiklichtleitfaser (20, 70, 90) anzukoppeln, wobei die Kopplerendfläche (30c, 40d) die zweiten D-förmigen Endflächen (30a'', 30b'', 40a'', 40b'') der ersten und der zweiten D-förmigen Plastiklichtleitfaser (30a, 30b, 40a, 40b) aufweist, wobei die zweiten Endflächen (30a'', 30b'', 40a'', 40b'') der ersten und der zweiten D-förmigen Plastiklichtleitfaser (30a, 30b, 40a, 40b) zusammengebondet sind, um den Koppler (30, 40) derart zu bilden, dass die Kopplerendfläche (30c, 40d) einen im Allgemeinen kreisförmigen Querschnitt hat, und wobei die Kopplerendfläche (30c, 40d) eine Querschnittsfläche hat, welche ungefähr gleich der Querschnittsfläche der ersten Endfläche (20c, 70c) der im Allgemeinen kreisförmigen Plastiklichtleitfaser (20, 70, 90) ist.
Plastiklichtleitfaser-zwei-zu-eins-optischer Koppler (30, 40) gemäß Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten D-förmigen Endflächen (30a', 40a', 30b', 40b', 30a'', 40a'', 30b'', 40b'') der ersten bzw. der zweiten D-förmigen Plastiklichtleitfaser (30a, 40a, 30b, 40b) jeweils Formen einer Hälfte eines Kreises haben, welcher einen Durchmesser von ungefähr 0,33 mm hat.
Plastiklichtleitfaser-zwei-zu-eins-optischer Koppler (30, 40) gemäß Anspruch 2, wobei die zweiten und die ersten D-förmigen Endflächen (30a', 40a', 30b', 40b', 30a", 40a", 30b", 40b") der ersten bzw. der zweiten D-förmigen Plastiklichtleitfaser (30a, 40a, 30b, 40b) jeweils Formen einer Hälfte eines Kreises haben, welcher einen Durchmesser von ungefähr 0,66 mm hat.
Plastiklichtleitfaser-zwei-zu-eins-optischer Koppler (30, 40) gemäß Anspruch 1, wobei die ersten und die zweiten D-förmigen Endflächen (30a', 40a', 30b', 40b', 30a", 40a'', 30b'', 40b'') der ersten bzw. der zweiten D-förmigen Plastiklichtleitfaser (30a, 40a, 30b, 40b) jeweils Formen einer Hälfte eines Kreises haben, welcher einen Durchmesser von ungefähr 0,5 mm hat.
Plastiklichtleitfaser-zwei-zu-eins-optischer Koppler (30, 40) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste und die zweite D-förmige Plastiklichtleitfaser (30a, 40a, 30b, 40b) jeweils Mehrfach-Ader-Plastiklichtleitfasern sind.
Optischer Kommunikationslink (10, 60, 80, 110), aufweisend: eine Haupt-Plastiklichtleitfaser (20, 70, 90), wobei die Haupt-Plastiklichtleitfaser (20, 70, 90) einen im Allgemeinen kreisförmigen Querschnitt hat, wobei die Haupt-Lichtleitfaser (20, 70, 90) eine erste und eine zweite Endfläche (20c, 20d,70c, 70d) hat; und einen Plastiklichtleitfaser-zwei-zu-eins-optischen Koppler (30, 40), aufweisend: eine erste D-förmige Plastiklichtleitfaser (30a, 40a), welche eine erste D-förmige Endfläche (30a', 40a') und eine zweite D-förmige Endfläche (30a", 40a'') hat; eine zweite D-förmige Plastiklichtleitfaser (30b, 40b), welche eine erste D-förmige Endfläche (30b', 40b') und eine zweite D-förmige Endfläche (30b'', 40b'') hat; und eine Kopplerendfläche (30c, 40d), welche an die erste Endfläche(20c, 70c) der Haupt-Plastiklichtleitfaser (20, 70, 90) ankoppelt, wobei die Kopplerendfläche (30c, 40d) die zweiten D-förmigen Endflächen (30a'', 30b'', 40a'', 40b'') der ersten und der zweiten D-förmigen Plastiklichtleitfaser (30a, 30b, 40a, 40b) aufweist, wobei die zweiten Endflächen (30a'', 30b'', 40a'', 40b'') der ersten und der zweiten D-förmigen Plastiklichtleitfaser (30a, 30b, 40a, 40b) zusammengebondet sind, um den Koppler (30, 40) derart zu bilden, dass die Kopplerendfläche (30c, 40d) einen im Allgemeinen kreisförmigen Querschnitt hat, und wobei die Kopplerendfläche (30c, 40d) eine Querschnittsfläche hat, welche ungefähr gleich einer Querschnittsfläche der ersten Endfläche (20c, 70c) der Haupt-Plastiklichtleitfaser (20, 70, 90) ist.
Optischer Kommunikationslink (10, 60, 80, 110) nach Anspruch 6, wobei der Plastiklichtleitfaser-zwei-zu-eins-optischen Koppler (30, 40) nach einem der Ansprüche 2 bis 5 konfiguriert ist.
Optischer Kommunikationslink (10, 60, 80, 110) gemäß Anspruch 6, wobei die Haupt-Plastiklichtleitfaser (20, 70, 90) eine Einfach-Ader-Plastiklichtleitfaser ist.
Optischer Kommunikationslink (10, 60, 80, 110) gemäß Anspruch 6, wobei die Haupt-Plastiklichtleitfaser (20, 70, 90) eine Mehrfach-Ader-Plastiklichtleitfaser ist.
Verfahren zum bidirektionalen Kommunizieren von optischen Signalen über einen optischen Kommunikationslink (10, 60, 80, 110), wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer Haupt-Plastiklichtleitfaser (20, 70, 90), wobei die Haupt-Plastiklichtleitfaser (20, 70, 90) einen im Allgemeinen kreisförmigen Querschnitt hat, wobei die Haupt-Plastiklichtleitfaser (20, 70, 90) eine erste und eine zweite Endfläche (20c, 20d, 70c, 70d) hat; und Bereitstellen eines Plastiklichtleitfaser-zwei-zu-eins-optischen Kopplers (30, 40), aufweisend: eine erste D-förmige Plastiklichtleitfaser (30a, 40a), welche eine erste D-förmige Endfläche (30a', 40a') und eine zweite D-förmige Endfläche (30a'', 40a'') hat; eine zweite D-förmige Plastiklichtleitfaser (30b, 40b), welche eine erste D-förmige Endfläche (30b', 40b') und eine zweite D-förmige Endfläche (30b'', 40b'') hat; und eine Kopplerendfläche (30c, 40d), welche konfiguriert ist, an die erste Endfläche (20c, 70c) der Haupt-Plastiklichtleitfaser (20, 70, 90) anzukoppeln, wobei die Kopplerendfläche (30c, 40d) die zweiten D-förmigen Endflächen (30a'', 30b'', 40a'', 40b'') der ersten und der zweiten D-förmigen Plastiklichtleitfaser (30a, 30b, 40a, 40b) aufweist, wobei die zweiten Endflächen (30a'', 30b'', 40a'', 40b'') der ersten und der zweiten D-förmigen Plastiklichtleitfaser (30a, 30b, 40a, 40b) zusammengebondet sind, um den Koppler (30, 40) zu derart bilden, dass die Kopplerendfläche (30c, 40d) einen im Allgemeinen kreisförmigen Querschnitt hat; Ankoppeln der Kopplerendfläche (30c, 40d) an die erste Endfläche (20c, 70c) der Haupt-Plastiklichtleitfaser (20, 70, 90), wobei die Kopplerendfläche (30c, 40d) eine Querschnittsfläche hat, welche ungefähr gleich einer Querschnittsfläche der ersten Endfläche (20c, 70c) der Haupt-Plastiklichtleitfaser (20, 70, 90) ist; und Übermitteln und Empfangen von optischen Signalen über die Haupt-Plastiklichtleitfaser (20, 70, 90) und den Plastiklichtleitfaser-zwei-zu-eins-optischen Koppler (30, 40).