DE19502984B4

DE19502984B4 - Vorrichtung zur optischen Verzweigung oder optischen Kopplung miteinander verbundener Glasfaser-Wellenleiter

Info

Publication number: DE19502984B4
Application number: DE1995102984
Authority: DE
Inventors: Klaus Lumpe; Heinrich Wenz
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1995-01-31
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2015-02-01
Also published as: DE19502984A1

Abstract

Vorrichtung zur optischen Verzweigung oder optischen Kopplung miteinander verbundener Glasfaser-Wellenleiter, bestehend aus einer ersten Kupplung, einer zweiten Kupplung und einem zwischen diesen Kupplungen als steckbare Komponente ausgebildeten, austauschbaren optischen Verzweiger, wobei
– der optische Verzweiger über einen Steckerkörper (1) sowie über eine eingangsseitig und zwei ausgangsseitig aus dem Steckerkörper (1) geführte Glasfaserferrulen (2;3) verfügt, die aus einem Glassubstrat bestehen und zusammen einen einheitlichen, übergangslosen Körper bilden,
– die erste Kupplung (5) eine durchgehende Führung (6) aufweist, in welche eingangsseitig ein Glasfaser-Stecker (9) eines aufzuzweigenden Glasfaser-Wellenleiters (10) und ausgangsseitig die eingangsseitige Glasfaserferrule (2) des Verzweigers steckbar angeordnet ist,
– die zweite Kupplung (7) zwei durchgehende Führungen aufweist, in welche eingangsseitig jeweils die beiden ausgangsseitigen Glasfaserferrulen (3) des Verzweigers und ausgangsseitig die beiden Glasfaser-Stecker (9) der aufgezweigten Glasfaser-Wellenleiter (10) steckbar angeordnet sind,
– in dem Verzweiger eine von der Stirnseite der eingangsseitigen Glasfaserferrule (2) zu den Stirnseiten der...

Description

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur optischen Verzweigung oder optischen Kopplung miteinander verbundener Glasfaser-Wellenleiter dient der schnellen und sicheren Verbindung von optischen Komponenten bei Gewährleistung des Austauschbarkeitsprinzips einzelner Komponenten.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer einfachen steckbaren Vorrichtung zur optischen Verzweigung oder optischen Kopplung miteinander verbundener Glasfaser-Wellenleiter in Verbindung mit der Übertragung optischer Signale.
Mittels der erfindungsgemäße Lösung sollen folgende Möglichkeiten realisiert werden:

– Aufzweigung optischer Signale (Splitter)
– Zusammenführung optischer Signale gleicher Wellenlänge (Koppler)
– Zusammenführung optischer Signale unterschiedlicher Wellenlängen (Multiplexer)
– Verteiler differenter Wellenlängen mit einem Eingang und mindestens zwei, jedoch bis zu n Ausgängen (Demultiplexer)

Gemäß bekanntem Stand der Technik wird der auf einem Glaswafer integrierte optische Chip an seinen Koppelstellen auf lichtführende Einzelfasern in Ein- und Mehrfaserarrays manipuliert. Danach kann er entsprechend seiner Verwendung eingesetzt werden.

Bekannt sind integriert optische Verzweigerkomponenten wie sie beispielsweise von der Firma "Integrierte Optik GmbH" (IOT) angeboten werden. Der Einbau dieser Verzweigerkomponenten ist in allen üblichen Spleißkassetten möglich. Die Anschaltung erfolgt über die aus der Verzweigerkomponente herausgeführten lichtführenden Fasern mit den üblichen Verfahren, wie Konfektionierung mit Adern, Kabeln oder Steckern.

In US 4,160,580 A wird eine Montagevorrichtung für Verbindungsteile von Lichtleitkabeln beschrieben, die nur eine einzige ummantelte Lichtleitfaser oder n mit einer Teilung p versehene koplanare Lichtleitfasern aufweist. Die Montagevorrichtung, die für den Einsatz auf einer Baustelle geeignet sein soll, weist einen Halter aus starrem Material mit einer parallelepipedischen Grundform und mindestens eine vorzugsweise aus Metall gefertigte Norm-Schablone auf. Die Lichtleitkabel werden in Auflageteilen mit koplanaren Nuten durch verkleben, einkitten oder in anderer Weise befestigt.

EP 0 558 227 A1 betrifft das Verbinden eines von einem Substrat getragenen Wellenleiters mit einer Lichtleitfaser mittels Glas. Nach einer bevorzugten Ausführungsform bringt man auf die Lichtleitfaser und/oder auf den Wellenleiter ein Glasmaterial auf, das eine tiefere Schmelztemperatur als der Wellenleiter aufweist. Durch Erhitzung des Glasmaterials wird der Wellenleiter mit der Lichtleitfaser verbunden. Ein besonderes Kennzeichen dieser Lösung besteht darin, dass in das Substrat, auf dem der Wellenleiter angeordnet ist, Wärmetrennstellen eingebracht sind. Bei Wärmeentwicklung zur Herstellung einer Verbindung schränken die Wärmetrennstellen die Wärmeleitung entlang des Endes des Substrates von einem Wellenleiterbereich zu benachbarten Wellenleiterbereichen ein.

EP 0 631 160 A1 beschreibt ein Lichtwellenleitermodul, das in einem Gehäuse aufgenommen ist. Durch die besondere Ausbildung des Lichtwellenleitermoduls und des Gehäuses mit Befestigungsteilen in Verbindung mit Haftmitteln wird erreicht, das auftretende Zugkräfte so abgefangen werden können, dass Abweichungen von der optischen Achse und eine Zerstörung des Kupplungsteils des Lichtwellenleiters verhindert werden.

In JP 01-227 109 A wird ein Verfahren zur Verbindung einer Glasfaser mit einem Lichtwellenleiter- Schaltkreis beschrieben, das es erlaubt, unter Zuhilfenahme einer Spannhülse, die Glasfaser mehrmals aus dein Lichtwellenleiter-Schaltkreis zu entfernen. Zu diesem Zweck werden zwei Metallröhren so ausgebildet, dass ihre Zentren auf das Zentrum des Kerns der Lichtwellenleiter-Schaltkreises ausgerichtet werden können. Wenn die beiden Metallröhren aufeinander stoßen wird mittels einer Spannhülse eine korrekte Verbindung zwischen Glasfaser und Schaltkreis hergestellt. Durch entfernen der Spannhülse wird die Verbindung zwischen Glasfaser und Schaltkreis wieder unterbrochen.

Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung einer einfachen stabilen und schnell austauschbaren Verzweigerkomponente, ohne dass eine vorherige Konfektionierung notwendig ist.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird mittels einer integriert optischen Wellenleiterkomponente gelöst. Der eigentliche Verzweiger, d.h. der Steckerkörper (1) mit integrierter Wellenleiterstruktur, besteht aus Glassubstrat. Zur Ankopplung an Steckverbindungen dienen Glasferrulen (2;3), welche ebenfalls aus Glassubstrat bestehen und beidseitig übergangslos aus dem Steckerkörper (1) herausgeführt sind.

Die Glasferrulen (2;3) des optischen Verzweigers bzw. Kopplers sind so ausgebildet, dass sie über Steckerkupplungen mit den vor- bzw. nachgeordneten optischen Komponenten verbunden werden können. Damit ist eine schnelle und einfache Austauschbarkeit des erfindungsgemäßen Verteilers bzw. Kopplers gewährleistet.

Der Steckerkörper (1) bildet somit zusammen mit den Glasferrulen (2;3) einen einheitlichen, übergangslosen Stecker aus Glassubstrat. In diesen Stecker ist, entsprechend der gewünschten Verteilung/Kopplung eine Wellenleiterstruktur (4), vorzugsweise mittels Photo-Litografie, eingebracht. Die Wellenleiterstruktur (4) ist durchgehend konzipiert, d.h., sie ist übergangslos von den Stirnseiten der eingangsseitigen Glasferrulen (2) zu den Stirnseiten der ausgangsseitigen Glasferrulen (2;3) eingebracht. Die Glasferrulen (2;3) werden mit den gewünschten optischen Komponenten über durchgehende Steckerkupplungen verbunden. Jede Kupplung (5;7) ist so ausgebildet, dass bei gesteckter Verbindung der mit der Stirnseite der Glasferrule (2;3) abschließende Wellenleiter des Steckers genau mit dem Glasfaserkern des Glasfaser-Steckers (9) eines Lichtwellenleiters der anzuschaltenden optischen Komponente, physikalisch bzw. über ein geeignetes Medium, verbunden und zentriert ist.

Die erfindungsgemäße Lösung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
1 zeigt einen erfindungsgemäß als steckbare Komponente ausgebildeten Verzweiger (Stecker) mit den entsprechenden Kupplungen sowie den über die Kupplungen anzuschaltenden Glasfaser-Steckern der zu verbindenden optischen Komponenten.
Im Steckerkörper 1 sowie in den zugehörigen Glasferrulen 2 und 3 ist eine, vorzugsweise mittels Foto-Litografie eingebrachte durchgehende Wellenleiterstruktur 4 für eine zweifach-Verteilung angeordnet. Diese Wellenleiterstruktur 4 kann in einem Arbeitsgang eingebracht werden, da der Steckerkörper 1 und die Glasferrulen 2 und 3 aus einem einheitlichen, übergangslosen Körper aus Glassubstrat bestehen. Dieser Körper wird im folgenden als Stecker bezeichnet.
Die Wellenleiterstruktur 4 ist, von der Stirnseite der eingangsseitigen Glasferrule 2 sich übergangslos aufzweigend zu den Stirnseiten der ausgangsseitigen Glasferrulen 3, durchgängig angeordnet. Damit ist eine austauschbare steckbare optische Komponente (Stecker) entstanden.
Dieser Stecker wird über durchgehende Kupplungen 5 und 7 mit den an den Enden von Lichtwellenleiter 10 angeordneten Glasfaser-Steckern 9 der miteinander zu verbindenden optischen Komponenten zusammengefügt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung wird darin gesehen, daß sich mittels der erfindungsgemäßen Lösung nach dem Baukastenprinzip mit wenigen standardisierten Stecker-Varianten beliebig ausgebildete Verzweiger- bzw Koppler-Systeme schalten lassen. Das geschieht dadurch, daß mehrere erfindungsgemäß ausgebildete Stecker gemäß der gewünschten Verteilung über entsprechende Kupplungen 5;7 miteinander zu einem Verteiler/Koppler- Netzwerk zusammengefügt werden, wobei zwischen den Kupplungen ggf. optische Verstärker angeordnet sind.
Die bisher bekannten Kupplungen 5;7, d.h. deren durchgehenden Führungen, sowie die mittels der Kupplungen 5;7 zu verbindenden Anschlußelemente der optischen Komponenten haben einen runden Querschnitt. Damit besteht eine mögliche Ausbildung der Glasferrulen 2;3 in der Verwendung eines ebenfalls runden Querschnitts. Die Verwendung eines runden Querschnitts hat jedoch Nachteile betreffs der Zentrierung der in der Kupplung 5;7 miteinander zu verbindenden optischen Komponenten.
Daher wird eine weitere vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung darin gesehen, einen rechteckigen, vorzugsweise quadratischen Querschnitt, sowohl für die Glasferrulen 2;3, als auch für die durchgehende Führungen der Kupplungen 5;7, sowie die Glasfaser-Stecker 9 der anzuschließenden optischen Komponenten zu verwenden. Zur Dämpfung von Rückreflexionen können die Stirnflächen der Glasferrulen 2;3 einen Schrägschliff zwischen 6 – 12 Grad erhalten.
Desweiteren wird zur Absicherung der Verbindung um den Steckerkörper 1 und um jede Kupplung 5;7 ein Gehäuse, vorzugsweise aus einem Plastwerkstoff, angeordnet. Beidseitig auf dem Gehäuse jedes Steckerkörpers 1 und jeder Kupplung 5;7 sind geeignete Vorrichtungen für die Lagefixierung wie Schnappverschlüsse angeordnet. Diese Verschlüsse bewirken, daß nach abgeschlossenem Steckvorgang Steckerkörper 1 und Kupplung 5;7 kraftschlüssig miteinander verbunden und in ihrer Lage zueinander fixiert sind.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich gegenüber den bekannten Lösungen durch folgende Vorteile aus:

– Die Glasferrulen 2 und 3 bilden zusammen mit dem Steckerkörper 1, der beispielsweise eine Wellenleiterstruktur für Verteiler, Koppler, Multiplexer oder Demultiplexer enthält, eine Einheit. Damit ist eine schnelle unkomplizierte Austauschbarkeit gewährleistet.
– Der lichtführende Kern der Glasferrule 2;3 ist über das gesamte Bauelement als durchgehende Wellenleiterstruktur 4 innerhalb eines Glaswafers ausgeführt. Damit entfällt gegenüber den bekannten Lösungen das Arrangieren von Fasern an den integriert optischen Chip.
– Durch die Fortführung der Wellenleiterstruktur 4 innerhalb der Glasferrule 2;3 ist das Bauelement bzw. der Stecker direkt mit Steckverbindungen ausgeführt. Die Glasferrule 2;3 mit integrierter Wellenleiterstruktur 4 dient dabei als fester Bestandteil des erfindungsgemäßen Steckers.

Die Herstellung eines erfindungsgemäß ausgeführten Bauelements wird mittels des Verfahrens der integrierten optischen Technologie auf Glassubstratbasis durchgeführt. Ein oder mehrere Wellenleiter werden als durchgehende Wellenleiterstruktur 4 auf dem Chip weitergeführt und als Glasferrulen 2;3 zur Aufnahme in eine Steckkomponente ausgeführt. Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Verteiler- bzw. Koppler-Bauelement kann beispielsweise als auswechselbare Steckkomponente im Ortsnetzbereich zum Anschluß an das öffentliche Fernmeldenetz oder als auswechselbare Steckkomponente in Systemen der optischen Übertragungstechnik eingesetzt werden.

1: Steckerkörper
2: Glasferrule (eingangsseitig)
3: Glasferrulen (ausgangsseitig)
4: mittels Foto-Litografie erzeugte durchgehende
: Wellenleiterstruktur
5: Kupplung
6: durchgehende Führung für Glasferrule und für
: Glasfaser mit Stecker
7: Kupplung
8: durchgehende Führung für Glasferrule und für
: Glasfaser mit Stecker
9: Glasfaser-Stecker
10: Lichtwellenleiter

Claims

Vorrichtung zur optischen Verzweigung oder optischen Kopplung miteinander verbundener Glasfaser-Wellenleiter, bestehend aus einer ersten Kupplung, einer zweiten Kupplung und einem zwischen diesen Kupplungen als steckbare Komponente ausgebildeten, austauschbaren optischen Verzweiger, wobei – der optische Verzweiger über einen Steckerkörper (1) sowie über eine eingangsseitig und zwei ausgangsseitig aus dem Steckerkörper (1) geführte Glasfaserferrulen (2;3) verfügt, die aus einem Glassubstrat bestehen und zusammen einen einheitlichen, übergangslosen Körper bilden, – die erste Kupplung (5) eine durchgehende Führung (6) aufweist, in welche eingangsseitig ein Glasfaser-Stecker (9) eines aufzuzweigenden Glasfaser-Wellenleiters (10) und ausgangsseitig die eingangsseitige Glasfaserferrule (2) des Verzweigers steckbar angeordnet ist, – die zweite Kupplung (7) zwei durchgehende Führungen aufweist, in welche eingangsseitig jeweils die beiden ausgangsseitigen Glasfaserferrulen (3) des Verzweigers und ausgangsseitig die beiden Glasfaser-Stecker (9) der aufgezweigten Glasfaser-Wellenleiter (10) steckbar angeordnet sind, – in dem Verzweiger eine von der Stirnseite der eingangsseitigen Glasfaserferrule (2) zu den Stirnseiten der ausgangsseitigen Glasfaserferrulen (3) durchgeführte, durchgehende Wellenleiterstruktur mit einer Verzweigung eingebracht ist, und – die mit der Stirnseite einer Glasfaserferrule (2;3) abschließende Wellenleiterstruktur des Verzweigers bei gesteckter Verbindung jeweils genau mit dem Glasfaserkern des entsprechenden Glasfaser-Steckers (9) eines Wellenleiters verbunden und zentriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Steckerkörper (1), als auch die als Steckverbinder des Steckers ausgebildeten Glasferrulen (2;3) und die durchgehenden Führungen der Kupplungen (5;7) rechteckig ausgebildet sind, wobei jede durchgehende Führung innerhalb der Kupplung (5;7) so bemessen ist, dass bei eingeführten Glasferrulen 2;3) und eingeführtem Glasfaser-Stecker (9) einer anzuschaltenden optischen Komponente, der Wellenleiter der Glasferrulen (2;3) genau mit dem Kern der Glasfaser des Glasfaser-Steckers (9) zentriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Steckerkörper (1) über ihre Glasferrulen (2) und/oder (3) mittels durchgehender Kupplungen (5;7) zu einem Netzwerk zusammengefügt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass um den Steckerkörper (1) und um jede Kupplung (5;7) ein Gehäuse, vorzugsweise aus einem Plastwerkstoff, angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4 dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig auf dem Gehäuse des Steckerkörpers (1) und auf bzw. im Gehäuse jeder Kupplung (5;7) geeignete Vorrichtungen, wie Schnappverschlüsse angeordnet sind, die nach abgeschlossenem Steckvorgang Stecker bzw. Steckerkörper (1) und Kupplung (5;7) kraftschlüssig miteinander verbinden und gegen Zug gesichert fixieren.