DE1807575A1 - Koppelverfahren fuer zwei optische Wellenleiter - Google Patents

Koppelverfahren fuer zwei optische Wellenleiter

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Description

Beschreibung zum Patentgesuch
der Postal Administration of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland as represented by Her Majesty's Postmaster Generalj The General Post Office, St. Hartin 1S-le-Grand, London, E.C.I/England
betreffend:
ti ν
Koppelverfahren für zwei optische Wellenleiter"
Die Erfindung betrifft ein Koppelverfahren für mindestens zwei optische Wellenleiter mit einem Kern und einer Beschichtung.
bin optischer Wellenleiter besteht aus einer Verbundglasfaser mit einem Glaskern, dessen Durchmesser in der Größe der Vakuumwellenlänge des in den Wellenleiter zu übertragenden Lichts liegt und mit einer Glasbeschichtung aus einem Glas, dessen Brechungsindex geringer als derjenige des Kernwerkstoffs ist.
Käufig müssen Wellenleiterabschnitte miteinander gekoppelt werden, damit ein Teil oder die Gesamtheit der Energie aus dem einen in den anderen Wellenleiter übertragen werden kann. Ein unmittelbares Aneinanderstoßen der Wellenleiterenden und ein gegenseitiges Ausrichten der Kerne bringt erhebliche Schwierigkeiten bei der Ausrichutng der aufeinanderstoßenden Enden mit einer Genauigkeit von Bruchteilen eines /*>-» Ein anderes Koppelverfahren mit Abstrahlung aus dem Ende eines Wellenleiters in ein Linsensystem und Fokussierung in den anderen Kern bedingt Energieverluste, die nicht tragbar sind.
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Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines einfachen Koppelverfahrens I
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wellenleiter in ein Kapillarrohr aus einem Glas mit einem Brechungsindex kleiner als derjenige der V/ellenleiterbeschichtung bis zum gegenseitigen Nahekommen eingeschoben werden, daß der die Näherungszone umgebende Teil des Kapillarrohres erhitzt und ausgezogen wird, bis der Rohraussendurchmesser auf einen Wert im wesentlichen gleich dem Wellenleiterdurchmesser abnimmt.
Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß der Grad der gegenseitige Annäherung durch Einfädeln eines Wellenleiters in eine Muffe kürzer als das Kapillarrohr und aus einem Glas, dessen Brechung index dem des Kapillarrohres gleich ist, gesteuert wird, daß diese Muffe in das Kapillarrohr eingebracht wird und daß der die Muffe umgebende Teil des Kapillarrohres erhitzt wird.
Der Innendurchmesser des Kapillarrohres ist so bemessen, daß die Wellenleiter mit dem Koppelelement Aufnahme finden.
Wenn nach diesem Verfahren ein erster Wellenleiter an einen zweiten Wellenleiter angekoppelt wird, werden zunächst beide Wellenleiter, auf deren einen zuvor die kürzere Muffe aufgezogen ist, durch das Kapillarrohr gezogen. Die Muffe wird innerhalb des Rohrabschnitts ausgerichtet, der dann erhitzt wird.
Wenn die Muffe aus einem Stoff besteht, dessen Brechungsindex von einem anliegenden elektrischen Feld abhängt, kann die Kopplung zwischen den Wellenleitern durch Änderung der Feldstärke geändert werden, womit sich die Möglichkeit einer Modulation oder Demodulation ergibt.
Nach einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wellenleiter innerhalb des Kapillarrohres miteinander in Berührung gebracht werden. ■
Dabei können die Wellenleiter einanderpberlappend in das · Kapillarrohr eingelegt werden, wobei der Überlappungsbereich
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der Wellenleiter erhitzt wird. Wenn nach diesem Verfahren ein erster Wellenleiter mit einem zweiten Wellenleiter gekoppelt wird, ist nur eine geringe Überlappung erforderlich. Der Innendurchmesser des Kapillarrohres ist etwa gleich der Summe der Durchmesser der Wellenleiter.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Wellenleiterenden abgekantet und von gegenüberliegenden Stirnseiten in das Kapillarrohr eingeführt werden, bis die abgekanteten Enden stumpf aneinanderstoßen.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung erläutert werden. Es stellen dar:
Fig. 1 und 2 schematische Darstellungen der Einzelelemente vor ihrer Verbindung nach einer ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 und 4 schematische Darstellungen der !Teile nacl
den Fig. 1 und 2 nach Abschluß der Kopplung und
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Modulators.
In Fig. 1 ist ein Kapillarrohr 1 aus einem Glas erkennbar, dessen Brechungsindex geringer als derjenige der Beschichtung der miteinandeijzt^koppelnden Wellenleiter 2, 3 ist. Der Durchmesser des Kanals 4 des Rohres 1 ist etwa der Summe der Durchmesser der Wellenleiter 2,3 gleich, wogegen der Außendurchmesser des Rohrs etwa 50mal größer als der &analdurchmessei ist. Die Länge des Rohres 1 beträgt etwa 10 cm.
Die Endteile der beiden miteinander]zi(koppeMen optischen Wellenleiter" 2,3 werden in den Kanal 4 des Rohres 1 so eingestellt, daß sie sich etwa in der Rohrmitte geringfügig überlappen. Es ist zweckmäßig, den Wellenleiter 2 zunächst durch die gesamt Länge des Kanals 4 zu ziehen und dann den Wellenleiter 3 entsprechend vom entgegengesetzten Ende einzuschieben
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Schließlich zieht man beide Wellenleiter so weit heraus, bis sich eine Überlappung von 1 cm ergibt. Der Rohrabschnitt 5 in der Umgebung der Überlappungsstelle der Wellenleiter 2,5 wird dann auf die Erweichungstemperatur erhitzt und ausgezogen; bis der Durchmesser dieses Abschnitts etwa gleich dem ursprünglichen Außendurchmesser der Wellenleiter ist.
Nach einer abgewandelten Verfahrensweise werden die Enden der optischen Wellenleiter 2,5 zunächst abgekantet und von entgegengesetzen Stirnseiten in den Kanal 4 des Rohres 1 eingeschoben, bis diese Enden stumpf aneinanderstoßen. Bei dieser Verfahrensweise ist der Durchmesser des Kanals 4- dem Durchmesser der Wellenleiter gleich, während die übrigen Größenabmessungen des Kapillarrohres unverändert bleiben. Der die aneinanderstoßenden Enden umgebende Abschnitt des Rohres 1 wird bis zum Erweichungspunkt erhitzt, bis die stumpf, aneinanderstoßenden Enden miteinander verschmelzen. Dann wird das Rohr ausgezogen, bis der Durchmesser des genannten Abschnitte etwa dem anfänglichen Außendurchmesser der Wellenleiter gleich ist. Die Verfahrensweise entspricht der Darstellung der Fig.1 bei fehlender Überlappung, das Endergebnis ist in Pig. 5 dar-v gestellt.
In dem ausgezogenen Abschnitt sind alle Durchmesser im Verhältnis 100:1 verringert. Die ursprünglichen Wellenleiterkerne werden in diesem Abschnitt verschwindend klein. Das in den verschwindenden Kernen vorhandene elektrische Feld streut in die Beschichtung aus, die zuvor diese Kerne umgibt. Diese Beschichtung bildet nun einen neuen Kern, der durch den ausgezogenen Teil des Kapillarrohres 1 beschichtet ist.
Fig. 5 zeigt die Endform der gesamten Anordnung nach dem Ziehvorgang.
Die Energieübertragung innerhalb eines neuen optischen Wellenleiterabschnitts zwischen den Wellenleitern 2 und 3 erfolgt allmählich über eine Länge des Zwischenwellenleiters, die einer großen Anzahl von Vakuumwellenlängen gleich ist; infolgedessen treten Reflexionen nicht in merklichem Ausmaß auf.
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Die Ausbildung der Kopplung kann von Hand oder· maschinell erreicht werden, wobei das Kapillarrohr festgehalten wird, die Wellenleiter ausgerichtet werden, eine Erhitzung erfolgt und dann das Kapillarrohr so weit ausgezogen wird, daß man die erforderliche Durchmesserverringerung erhält.
Die beschriebene Verfahrensweise liefert eine Kopplung zwischen zwei Wellenleitern mit einer vollstäidLgen oder teilweisen Energieübertragung von einem Wellenleiter in den anderen. Die Energieübertragung kann durch Ausrichtung der Kerne der beiden gleichen Wellenleiter in ausreichender gegenseitigen Nähe über einen bestimmten Mindestabstand erzielt werden. Die Verfahrensdurchführung erfordert das Einführen beider Wellenleiter durch den Kanal eines Kapillarrohres, dessen Brechungsindex der gleiche wie derjenige des Rohres 1 nach den Fig. 1 und 3 ist, doch dessen Durchmesser etwas größer ist. Fig. 2 zeigt das Kapillarrohr 1, durch das die miteinander zu|toppelnden optischen Wellenleiter 2,3 vollständig hindurchgezogen sind. Vor dem Einziehen des Wellenleiters 3 wird eine kurze Muffe 6 mit einer Länge von 2 bis 3 cm über den Wellenleiter 2 gezogen und im Zentrum des Kapillarrohres 1 ausgerichtet. Die Muffe ist ein dünnwandiges Glasrohr, dessen Brechungsindex der gleiche wie derjenige des Kapillarrohres ist. Der Abschnitt 5 des Kapillarrohres 1 nach Fig. 2 wird schließlich auf den Erweichungspunkt erhitzt und dann auf den Durchmesser der Wellenleiter 2,3 ausgezogen.
Wie oben beschrieben ist, werden die ursprünglichen Kerne der Wellenleiter verschwindend klein und die ursprünglichen Beschichtungen übernehmen die Aufgabe der verschwundenen Kerne. Das ausgezogene Kapillarrohr wird zu dem neuen Kern, wogegen die ausgezogene Muffe 6 die neuen Kerne in einem festen gegenseitigen Abstand hält. Die Endform der Verbundanordnung ist in Fig. 4 dargestellt.
Über die Länge der ausgezogenen Muffe 6 halten die Wellenleiterkerne einen festen gegenseitigen Abstand ein. Durch diese Größe wird der Kopplungggrad und damit das Maß der Energieüber-
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tragung bestimmt. Je näher einander die ^erne sind, umso höher ist die Kopplung bei vorgegebener Länge der Muffe6. Die Länge der ausgezogenen Muffe bestimmt die Anzahl der Energieübergänge von einem Kern zu dem anderen, die möglichst klein gehalten werden muß, vorzugsweise in der Größe eines vollständigen oder eines teilweisen Übergangs.
Wenn die Muffe 6 aus einem Stoff besteht, dessen Brechungsindex von der Stärke eines anliegenden elektrischen Feldes abhängt, kann man eine Änferung der Kopplung zwischen den Kernen durch Änderung der elektrischen Feldstärke erreichen, Wenn die Kerne einander vergleichsweise nahe stehen und die ausgezogene Muffe € vergleichsweise lang ist, erhält man eine große Anzahl von Energieübergangen zwischen den Kernen. Folglich liefert eine vergleichsweise geringe Änderung des Brechungsindex einen vollständigen Energieübergang von einem Kern in den anderen»
Fig. 5 zeigt schematisch einen Mikrowellenoszillator. Die Wellenleiter 2,3 werden nach der oben beschriebenen Verfahrensweise miteinander gekoppelt, wobei die Muffe. 6 aus einem Stoff besteht, dessen Brechungsindex sich in Abhägigkeit von der anliegenden elektrischen Feldstärke ändert. Die ausgezogene Muffenlänge wird in einen Metallwellenleiter 7 in einer Ebene. gleicher Phase des elektrischen Feldes eingespannt, dessen Größe veränderbar ist.
Die gleiche Anordnung arbeitet auch als Detektor. Die Leistung des Überlagerungsoszillators wird in einen optischen Wellenleiter eingespeist, wogegen die zu demodulierende Signalwellenform in den arideren Wellenleiter eingespeist wird. Die •Leistung des Überlagerungsoszillators erzeugt ein sehr hohes elektrisches Feld,in dem ausgezogenen Werkstoff zwischen den Kernen der beiden Wellenleiter innerhalb des KoppäabSchnitts.. Der Brechungsindex dieses Stoffes ändert sich, so daß infolge der Nichtlinearität ein Signalnachweis möglich ist. Das demodulierte Signal wird in den Metallwellenleiter abgestrahlt.
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Claims (7)

Patentansprüche
1. Koppelverfahren für mindestens zwei optische Wellenleiter mit einem Kern und einer Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenleiter in ein Kapillarrohr aus einem Glas mit einem Brechungsindex kleiner als derjenige der Wellenleiterbeschichtung bis zum gegenseitigen Nahekommen eingeschoben werden, daß der die Näherungszone umgebende Teil des Kapillarrohres erhitzt und ausgezogen wird, bis der Rohraussendurchmesser auf einen Wert im wesentlichen gleich dem Wellenleiterdurchmesser abnimmt.
2. Koppelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens Teile der Wellenleiter innerhalb des Kapillarrohres einander möglichst nahe gebrsht werden.
3. Koppelverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet-, daß der Grad der gegenseitigen Annäherung durch Einfädeln eines Wellenleiters in eine Muffe kürzer als das Kapillarrohr und aus einem Glas, dessen Brechungsindex dem des Kapillarrohres gleich ist, gesteuert wird, daß diese Muffe in das Kapillarrohr eingebracht wird und daß der die Muffe umgebende Teil des Kapillarrohres erhitzt wird.
4-, Koppelverfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe aus einem Werkstoff besteht, dessen Brechungsindex sich in Abhängigkeit von der Stärke eines anliegenden elektrisch en Feldes ändert.
5. Koppelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenleiter innerhalb des Kapillarrohres miteinander in Berührung gebracht werden.
6. Koppelverfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenleiter einanderüberlappend in das Kapillarrohr eingeführt werden.
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7. Koppelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenleiterenden abgekantet und von gegenüberliegenden Stirnseiten in das Kapillarrohr eingeführt werden, bis die abgekanteten Enden stumpf aneinander-stoßen.
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DE19681807575 1967-11-08 1968-11-07 Koppelverfahren fur zwei optische Wellenleiter Expired DE1807575C (de)

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GB5091967 1967-11-08
GB5091967 1967-11-08

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DE1807575A1 true DE1807575A1 (de) 1969-06-12
DE1807575B2 DE1807575B2 (de) 1973-01-04
DE1807575C DE1807575C (de) 1973-08-02

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2538566A1 (fr) * 1982-12-22 1984-06-29 Int Standard Electric Corp Methode de fabrication d'un raccord de fibres optiques a faible attenuation par fusion de deux sections coniques

Cited By (1)

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FR2538566A1 (fr) * 1982-12-22 1984-06-29 Int Standard Electric Corp Methode de fabrication d'un raccord de fibres optiques a faible attenuation par fusion de deux sections coniques

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DE1807575B2 (de) 1973-01-04
GB1252126A (de) 1971-11-03
NL6815882A (de) 1969-05-12
US3579316A (en) 1971-05-18
FR1591680A (de) 1970-05-04

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