DE1807575B2 - Koppelverfahren für zwei optische Wellenleiter - Google Patents

Description

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F i g. 3 und 4 schematische Darstellungen der TeEe nach den Fig. 1 und 2 nach Abschluß der Kopplung und

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Modulators

In F i r. I ist ein Kapillarrohr 1 aus einem Glas erkennbar, dessen Brechungsindex geringer als derjenige der Beschichtung der miteinander zu koppelnden Wellenleiter 2, 3 ist. Der Durchmesser des Kanals 4 des Rohrs 1 ist etwa der Summe der Durchmesser der Wellenleiter 2, 3 gleich, wogegen der Außendurchmesser des Rohrs etwa 50mal größer als der Kanaldurchmesser ist. Die Länge des Rohrs 1 beträgt etwa 10 cm.

Die Endteile der beiden miteinander zu koppeln den optischen Wellenleiter 2, 3 werden in den Kanal 4 des Rohrs 1 so eingesteHt, daß sie sich etwa in der Rohrmitte geringfügig überlappen. Es ist zweckmäßig, den Wellenleiter 2 zunächst durch die gesamte Lange des Kanals 4 zu ziehen und dann den Wellenleiter 3 entsprechend vom entgegengesetzten Ende einzuschieben.

Schließlich zieht man beide Wellenleiter so weit hei aus, bis sich eine Überlappung von 1 cm ergibt. Der Rohrabschnitt 5 in der Umgebung der Überlappungsstelle der Wellenleiter 2, 3 wird dann auf die Erweichungstemperatur erhitzt und ausgezogen, bis der Durchmesser dieses Abschnitts etwa gleich dem ursprünglichen Außendurchmesser der Wellenleiter ist.

N'..jh einer abgewandelten Verfahrensweise werden die Enden der optischen Wellenleiter 2, 3 zunächst abgekantet und von entgegengesetzten Stirnseiten in den Kanal 4 des Rohrs 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 Kapillarrohrs unverändert bleiben. Der die aneinanderstoßenden Enden um£<*h?ndt* Abschnitt des Rohrs 1 wird bis zum Erweichungspunkt erhit/.t. bis die stumpf aneinanderstoßenden Enden miteinander verschmelzen. Dann wird das Rohr ausgezogen, bis der Durchmesser des genannten Abschnitts etwa dem anfänglichen Außendurchmesser der Wellenleiter gleich ist. Die Verfahrensweise entspricht der Darstellung der F i g. 1 bei fehlender Überlappung, das Endergebnis ist in Fig. 3 dargestellt.

In dem jusgezogencn Abschnitt sind tile 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 Kapillarrohrs I beschichtet ist.

F i g. 3 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.

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 Durcbmesserverringerung erhält.
Die beschriebene Verfahrensweise liefert eine

Kopplung zwischen zwei Wellenleitern mit einer vollständigen oder teilweisen Energieübertragung von einem Wellenleiter in den anderen. Die Energieübertragung kann durch Ausrichtung der Kerne der beidcü gleichen Wellenleiter in ausreichender gegen-

seifigen Nähe über einen bestimmten Mindestabstand erzieh werden. Die Verfahrensdurchführung erfordert das Einführen beider Wellenleiter durch den Kanal eines Kapillarrohre, dessen Brechungsindex der gleiche wie derjenige des Rohre 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 koppelnden «ptischen Wellenleiter 2, 3 vollständig hindurchgezogen ;ind. Vor dem 1 inziehen 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 Kapillarrohrs 1 ausgerichtet. Die Muffe ist ein dünnwandiges Glasrohr, dessen Brechungsindex der gleiche wie derjenige des Kapillarrohrs ist. Der Abschnitt S des Kapillarrohrs 1 nach

«5 F i g. 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 Mu.'fe 6 die neuen Kerne in einem festen gegenseitigen Abstand hält. Die End-

form der Verbundanordnung ist in Fie. 4 dargestellt.

Über die Länge der ausgezogenen Muffe 6 halten die Wellenleiterkerne einen festen gegenseitigen Abstand ein. Durch diese Größe v.ird der Kopplungsgrad und damit das Maß der Energieübertragung bestimmt. Je näher einander die Kerne liegen, um so höher ist die Kopplung bei vorgegebener Länge der Muffe 6. 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, k.-nn man eine Änderung der Kopplung zwischen den Kernen durch Änderung der elektrischen Feldstärke erreichen. Wenn die Kerne einander vergleichsweise nahe stehen und die ausgezogene Muffe 6 vergleichsweise lang ist, er-

hält man eine große Anzahl von Energieübergängen zwischen den Kernen. Folglich liefert eine vergleichsweise geringe Änderung des Brechungsindex einen vollständigen Energieübergang von einem Kern in den ande.en.

F i g. 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 Abhängigkeit 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.

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Die gleiche Anordnung arbeitet auch als Detektor. Die Leistung des Überlagerungsoszillator wird la einen optischen Wellenleiter eingespeist, wogegen die zu demodulierende Signalwellenfonn in den anderen Wellenleiter eingespeist wird. Die T ?istung des Überlagerungsoszillator erzeugt ein sehr hohes elektrisches Feld in dem ausgezogenen WerkstoR zwischen den Kernen der beiden Wellenleiter innerhalb des Kopplungsabschnitts. Der Brechungsindex dieses Stoffs ändert sich, so daß infolge der Nichtlinearität ein Signalnachweis möglich ist. Das demodulierte Signal wird in den Metallwellenleiter abgestrahlt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

gekoppelt werden, damit ein Teil oder die Gesamtheit der Energie aus dem einen in den anderen Wellenkiter übertragen werden kann. Ein unmittelbares Aneinanderstoßen der Wellenleiterenden und ein 5 gegenseitiges Ausrichten der Kerne bringt erhebliche

1. Koppelverfahren für mindestens zwei opti- Schwierigkeiten bei der Ausrichtung der "ufeinandersche Wellenleiter mit einem Kern und einer stoSenden Enden mit einer Genauigkeit von Bruch-Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, teilen eines μ. Ein anderes Koppelverfahren mit Abdaß die Wellenleiter in ein Kapiilarrohr aus strahlung aub dem Ende eines Wellenleiters ir ein einem Glas mit einem Brechungsindex kleiner als m Linsensystem und Fokussierung in den anderen Kern derjenige der Wellenleiterbeschichtung bis zum bedinge Energieverluste, die nicht tragbar sind, gegenseitigen Nahekommen eingeschoben werden Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines und daß der die Näherungszone umgebende Teil einfachen Koppelverfahrens.

des Kapillarrohrs erhitzt und ausgezogen wird, Diese ^ufgabe wird nach der Erfindung dadurch

bis der Rohraußendurchmesser auf einen Wert 15 gelöst, daß die Wellenleiter in ein Kapillarrohr aus im wesen'''chen gleich dem Wellenlciterdurch- einem Glas mit einem Brechungsindex kleiner als dermesser abnimmt. jenige der Wellenleiterbeschichtung bis zum gegen-

2. Koppelverfahren nach Anspruch I, dadurch seitigcn Nahekommen eingeschoben werden und daß gekennzeichnet, daß mindestens Teile der Wellen- der die Näherungszone umgebende Teil des Kapiilarleiter innerhalb des Kapillarrohrs einander mög- 20 rohrs erhitzt und ausgezogen wird, bis der Rohrlichst nahe gebracht werden. außendurchmesser auf einen Wert im wesentlichen

3. Koppelverfahren nach Anspruch 2, dadurch gleich dem Wellenleiterdurchmesser abnimmt,
gekennzeichnet, daß der Grad der gegenseitigen Weiterhin sie'.t die Erfindung vor, daß der Grad Annäherung durch Einfädeln eines Wellenleiters der gegenseitigen Annäherung durch Einfädeln eines in eine Muffe kürzer als das Kapiilarrohr und 25 Wellenleiters in eine Muffe kürzer als das Kapillarrohr aus einem Glas, dessen Brechungsindex dem des und aus einem Glas, dessen Brechungsindex dem des Kapillarroh; gleich ist, gesteuert wird, daß diese Kapillarrohrs gleich ist, gesteuert wird, daß diese Muffe in das Kapillarrohr eingebracht wird und Muffe in das Kapillarrohr eingebracht wird und daß daß der die Muffe umgebende Teil des Kapillar- der die Muffe umgebende Teil des Kapillarrohrs rohrs erhitzt wird. 30 erhitzt wird.

4. Koppelverfahren nach Anspruch 3, dadurch Der Innendurchmesser des Kapillarrohrs ist so begekennzeichnet, daß die Muffe aus einem Werk- messe», daß die Wellenleiter mit dem Koppelelement stoff besteht, dessen Brechungsindex sich in Ab- Aufnahme finden.

hängigkeit von der Stärke eines anliegenden Wenn nach diesem Verfahren ein erster Wellenelektrischen Feldes ändert. 35 leiter an einen zweiten Wellenleiter angekoppelt wird.

5. Koppelverfahren nach Anspruch 1, dadurch werden zunächst beide Wellenleiter, auf deren einen gekennzeichnet, daß die Wellenleiter innerhalb zuvor die kürzere Muffe aufgezogen ist, durch das des Kapillarrohrs miteinander in Berührung ge- Kapillarrohr gezogen. Die Muffe wird innerhalb des bracht werden. Rohrabschnitts ausgerichtet, der dann erhitzt wird.

6. Koppelverfahren nach Anspruch 5, dadurch 4° Wenn die Muffe aus einem Stoff besteht, dessen gekennzeichnet, daß die Wellenleiter einander Brechungsindex von einem anliegenden elektrischen überlappend in das Kapillarrohr eingeführt wer- Feld abhängt, kann die Kopplung zwischen den den. Wellenleitern durch Änderung der Feldstärke ge-

7. Koppelverfahren nach Anspruch !,dadurch ändert werden, womit sich die Möglichkeit einer gekennzeichnet, daß die Wellenleiterenden abge- 45 Modulation oder Demodulation ergibt.

kantet und von gegenüberliegenden Stirnseiten in Nach einer abgewandelten Ausführungsform der

das Kapiilarrohr eingeführt werden, bis die ab- Erfindung ist vorgesehen, daß die Wellenleiter innergekanteten Enden stumpf aneinanderstoßen. halb des Kapillarrohrs miteinander in Berührung gebracht werden.

50 Dabei können die Wellenleiter einander überlappend in das Kapillarrohr eingelegt werden, wobei der Überlappungsbereich der Wellenleiter erhitzt wird.

Wenn nach diesem Verfahren ein erster Wellenleiter

mit einem zweiten Wellenleiter gekoppelt wird, ist 55 nur eine geringe Überlappung erforderlich. Der Innendurchmesser des Kapillarrohre ist etwa gleich der Summe der Durchmesser der Wellenleiter.

Die Erfindung betrifft ein Koppelverfahren für In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vor-

mindestens zwei optische Wellenleiter mit einem geschlagen, daß die Wellenleiterenden abgekantet Kern und einer Beschichtung. 60 und von gegenüberliegenden Stirnseiten in das Kapil-

Ein optischer Wellenleiter besteht aus einer Ver- larrohr eingeführt werden, bis die abgekanteten bundglasfaser mit einem Glaskern, dessen Durch- Enden stumpf aneinanderstoßen,
messer in der Größe der Vakuumwellenlänge des in Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Ver-

den Wellenleiter zu übertragenden Lichts liegt und fahrens sollen im folgenden unter Bezugnahme auf mit einer Glasbeschichtung aus einem Glas, dessen 65 die Zeichnung erläutert werden. Es stellen dar
Brechungsindex geringer als derjenige des Kernwerk- F i g. 1 und 2 schematische Darstellungen der Einstoffs ist. zeleiemente vor ihrer Verbindung nach einer ersten

Häufig müssen Wellenleiterabschnitte miteinander und zweiten Ausführungsform der Erfindung,