DE1807574A1 - Eingabekoppeleinrichtung fuer einen optischen Wellenleiter und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Eingabekoppeleinrichtung fuer einen optischen Wellenleiter und Verfahren zu deren Herstellung

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Description

Beschreibung zum Pateritgesuch
der Postal Administration of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland as represented by Her Majesty's Postmaster General, The General Post Office, St. Lartin'sle-Grand, London, E. Cl/England
betreffend:
"Eingabrekoppeleinrichtung für einen optischen Wellenleiter und Verfahren zu deren Herstellung"
Die Erfindung betrifft eine Eingabekoppeleinrichtung für einen optischen Wellenleiter sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Anwendungsgebiet der Erfindung ist ein optischer Wellenleiter, der aus einer Verbund-Glasfaser besteht. Die Glasfaser besitzt einen Kern, dessen Durchmesser in der Größe der Vakuumwellenlänge des sich in der Paser ausbreitenden Lichtes liegt; der Kern ist mit einem Beschichtungsstoff überzogen, dessen Brechungsindex geringer als derjenige des Kernwerkstoffes ist.
Innerhalb eines solchen Wellenleiters sind zahlreiche Ausbreitungsmodi der Lichtwelle möglich, für Zwecke der Nachrichtenübertragung soll jedoch die Lichtfrequenz innerhalb eines Wertbereiches liegen, wo nur eine Lichtausbreitung im HE11-Moduamöglich ist. Zur Erregung dieses Ausbreitungsmodus muß der Peluverlauf bis zu einem gewissen Grade nachgebildet werden. Dieses erfolgt üblicherweise durch Bündelung eines eben polarisierten Lichtbündels in einen Fleck von etwas größerem Durchmesser als
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der tfellenleiter-iiern und durch Zentrierung dieses Flecks auf einer Endfläche des Kerns. Die Bündölung ist jedoch ein schwieriger Totgang ebenso wie die Zentrierung, und infolgedessen sind die Verluste vergleichsweise groß.
Aufgabe uer Erfindung ist die Zurverfügungstellung einer Eingabel:o;., e.· ainriclitung zur Eingabe eines LichtbMnuels in einen optischen Wellenleiter mit hohem i/irkungsgrac:.
iJiese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch ,el*, st, daß inner· halb eines v/ellenleiterabschnittes der 'i-.ernc.uersc'.nitt sich allmählich von einer Eingabefläche an einem En ..e zu einer ?ibergangsflache am anderen Ende verringert, deren Ιλιγ.ο-.messer im wesentlichen tier Vakuumwellenlänge des Singabeli-jr ts3 gleich is
Nach einer bevorzugten Ausftuirun ;-sform der iL-fin dung boträx;-t de; Lern-Iurcimesser in der Eingabefläche etwa aas 5C-:r?-:.che des lern· ■ durclimessers an der Übergan;;s.Cl:"lche.
.Die länge des ^.oppelat.s'chnittss längs der -i ernachr.e zwischen Eingabe- und '"bergangsfläcl-e beträgt etwa das 5 r. 10 -fache der Vakuumwellenlänge des Lichtes.
Vorzugsv,rei3e ist der Verjiingungs rad über aie gesamte Länge des -Oppelabschnittes im wesentlichen constant.
In weiterer Ausbildung üer Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer L'ingabel-coppeleinrichtung dadurch gekennzeichnet, daß in ?.ie bohrung eines kapillarrohre^ aus dem Bescaichtungsatoff für den -./eilenleiter mit Gleitsitz ein Stab aus dem Kernstoff des Wellenleiters eingefügt v/ird, daß die Anordnung nach Erhitzen auf eine Ziehtemperatur sov/eit ausgezogen wird, bis der -iohraußen'-urchmesser etwas kleiner als der Ausgangsdurchmesser der Bohrung ist, daß das ausgezogene !ohrstück in.die Bohrung eines anderen entsprechenden iiapillarrohres eingefügt wird-, daß die Anordnung nach Erhitzung kegelstumpfförmig mit einem kleinsten Jurclimesser im wesentlichen gleich der Vakuumwellenlänge des j]ingabelichtes ausgezogen wird, daß der Legelstumpfabschnitt abgeschnitten v/ird und daS die Kaximaldurchmes-
ser-Endfläche poliert wird.
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Im vorstellenden sind zwei Ziehstufen erwähnt, doch kennen auch •irei oder iDefcc /iehstufen zur Anwendung: kommen,
i;er Jure !mess er des .-.erno tabes ist etwas geringer als der Innenuurclimesser des j.aoillarrohres, damit der Kernstab leicht in die Bohrung eingeführt were·en kann.
venn inan mit zwei Siehatufen arbeitet, beträgt der Jurchmesser des Lernst:bes etwa das 5OC- fache der Yai--:uumwellenlän;;,e des in iem l.oppeL1 abschnitt zu übertragenden Lichtes. :-ach Abschluß der beiden : i.Vistufen belauft sich der maximale j erndurchmesser in der ".iin^abc-fl-äche- etv.a auf das 5C-facne der Vakuumwellenlän- ;-:;e. Jer Αηΐ?η sinnenuurcumesser des i.apillarrolires ist sonit etwas früher als das 5CC-fache der Vakuumweller.länge, wogegen siel aei' Aii.:enöurc'ujesser etwa auf das 5.C00-fache der Yaicuum-
Als Ausfü -'i-vAi ,sbeispiel soll nunmehr ein Yei-fahren sur Jierstellung einer Zin^abekoppeleinrichtung unter Bezugnalune auf die anliep-ence Zeichnung in üinzelheiten erläutert werden. Es stellen aar:
Vi, -. 1 einen ijiersclinitt durch einen herkömmlichen optischer ..ellenleiter in vergrößertem Γ-'aßstab,
Ji1I ,. 2 j.ie i'elüverteilun^ in dem Kern des Wellenleiters nach Fi.'. 1 und
^i . 3 eine Seitenansicht der .-.oppeleinrichtun^ nach der .,rfindung in einer:] anderen Kav-stab.
xier opticche .Wellenleiter nach i'ig. 1 besitzt einen Glaskerni mit einen ;a-echun es index η. und einem iiurchmesser in o.er (rrüQe eier '/akuumv/ellenlänge des zu übertragenden lichtes. Der Ϊ ern ist nit einer Glasbesc'ic^tung 2 mit einem Srec-".un~sindex ^ v.vc-rzogen, v.robei n. > n2 gilt. Jas -licht wird in Jen ',.:ellenleiter"::ern nach dem EE..-1-odus überr.rr. en, wie durci: -.!ie i'eldverteilung 3 in Έΐε. 2 angedeutet ist.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer Sin^abakoppeleinricrvung nach der Erfindung in vergrößerten I.a-'stab. Ji es eil·= besitzt eine polierte Eingabefläche 4- an einem Ünce, sen...reclit nur Längsachse der Einrichtung. Yon der ..-'läclie 4 zu c.er ''ber^angs- ;;'l'lche 5 am anderen Ende erfol.-.t eine Verjüngung. ._ie lüinrich-
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tung besitzt einen Kern 1 und eine BeSchichtung 2, wie oben erläutert ist; sowohl lern als auch Beschichtung sind nach Pig. 3 verjüngt ausgebildet.
Eine beispielhafte Koppeleinrichtung hat einen Kefndurchmesser von etwa 50 χ 1O~6 m in der Eingabefläche 4 und von etwa 1 χ 10"6 m in der Übergangsfläche- 5. Der Gesamtdurchmesser in der Übergangsfläche1 5 beträgt etwa 100 χ 10" m.
Die Koppeleinrichtung ist im Bereich der Übergangsfläche. 5 mit einem optischen Wellenleiter verbunden, in den ein auf die Eingabefläche 4 auftreffendes Lichtbündel eingeleitet wird. Ein größerer Kernquerschnitt in der Eingabefläche 4 läßt die Verwendung eines größeren Lichtbünuelquerschnittes zu, so daß das Lichtbündel leichter zentriert werden kann. Ein Parallel- oder Quasiparallellichtbündel zur Erzeugung eines kreisförmigen Lichtflecks mit einem Durchmesser von etwa 50 χ 10" m kann leicht erzeugt und ohne große Schwierigkeiten auf die Eingabekernfläche 4 zentriert werden. Der Koppelwirkungsgrad der Einrichtung ist größer als bei einer bekannten Einrichtung.
Die Koppeleinrichtung kann nach folgendem Verfahren hergestellt werden.
Ein "Kapillarrohr aus dem r.eschichtungsglas mit einem Brechungsindex 1,50- wird mit einem Innendurchmesser von etwa 0,5 mm und einem AußendurchmeBser von etwa 5,0 mm hergestellt. Ein Stab aus dem Kernglas mit einem Brechungsindex 1,55 wird mit einem Durchmesser von etwas weniger als C,J5 mm gefertigt. Ein Abschnitt dieses Glasstabes wird in die Bohrung des Kapillarrohres gleicher Länge eingefügt. Die Anordnung wird, dann auf eine l'e^peratur erhitzt, wo die Einrichtung ausgezogen werden kann, bis der ilohraußenaurchmesser etwas kleiner als der Ausgangsbohrungsciurchmesser ist. dieses Ausziehen bedingt etwa eine 1 (,-fache Verringerung des Durehmessers von Rohr und Kernstab .
Das -jezo/rene V/erkstück wird dann in einen anderen Längenabschnitt des Kapillarrohres eingestellt, die gesamte Anordnung wird erhitzt und wiederum ausgezogen, bis das liohr einen Aufc'endurch-
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messer von etwa C,1 mm aufweist, Der Verjüngungsabschnitt wird dann abgeschnitten. Fach dem Abkühlen"wird die Fläche mit größerem Querschnitt in bekannter v/eise poliert.
In der zweiten· Ziehstufe wird eine iJurchmesserverringerung von etwa 50 : 1 von Rohr und Iiernstab erreicht, so daß die beiden Ziehstufen zusammen eine etwa 500-fache Durehmesserverringerung gegenüber dem Ausgangsstabdurchmesser ergeben, so daß der Minimaldurchmesser des Stabes innerhalb des Verjüngungsabschnittes einen Wert von 1 χ 10" m hat. Der maximale Stabdurchmesser am dicken Ende des Verjun3ungsab3.chnit.ts beträgt etwa 50 χ 10 m. Die länge des Verjüngungsabschnitts beträgt etwa 5 cm, und der Yerjüngungs^rad ergibt sich während der Ziehstufen.
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Claims (7)

- 6 P ,a t en t.a η s ρ rü c h e
1. Eingabekoppeleinrichtung für einen optischen V/ellenleiter, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Jellenleiterabschnittes der Lernquerschnitt sich allmählich von eine'r Eingabefläche an einem Ende zu einer Übergangsfläche am anderen Ende verringert, deren Durchmesser im wesentlichen der Vakuumwellenlänge des Eingabelichtes gleich ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kerndurchmesser in der Eingabefläche etwa das 50-fache der Vakuumwellenlänge des Eingabelichtes beträgt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, daaurch gekennzeichnet, daß die Länge des Eingabeabschnittes etwa das 5 j- 10'-fache der Vakuumwellenlänge des Eingabelichtes beträft'.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, uaiiurch jekennzeichnet, daß in dem Eingabeabschnitt die beschichtung des i,erns ebenfalls von der Eingabefläche zu der Übergangsfläche gleichmäßig dünner wira.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, daaurch gekennzeichnet, daß die -Verjüngung über die Länge des Loppelabschnitts konstant ist.
6. Verfahren zur Herstellung einer Eingabekoppeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bohrung eines Kapillarrohres aus dem 33esc:,ic:ybungsstoff für den Wellenleiter .mit Gleitsitz ein Stab aus dem Kernstoff des ,/eilen· leiters eingefügt wird, daß die Anordnung nach Erhitzen auf eine Ziehtemperatur soweit ausgezogen wird, bis der RoMraußendurchmesser etwas kleiner als der Ausgangsdurchmesser der Bohrung ist, daß das ausgezogene Rohrstück in die Bohrung eines anderen entsprechenden Kapillarrohres eingefügt wird, daß die Anordnung nach Erhitzung kegelstumpfförmig mit einem kleinsten Durchmesser
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im wesentlichen gleich der Vakuumwellenlänge des Eingabelichtes ausgezogen wird, daß der Kegelstumpiätischnitt abgeschnitten wird und daß die Maximal dur dme sser-Endf lache poliert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausziehen des ersten Rohres- mit Kernfüllung in mindestens einer weiteren Er'-itsungs- und Ausziehstufe erfolgt.
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