DE2048439A1 - Optische Koppelanordnung zum Übertragen eines mit Nachrichten modulierten Lichtstrahles von dem Ausgang einer optischen Vorrichtung auf den Eingang einer anderen optischen Vorrichtung, wobei mindestens eine der optischen Vorrichtungen eine Lichtleitfaser ist, und Verfahren zur Herstellung einer solchen Koppelanordnung - Google Patents

Optische Koppelanordnung zum Übertragen eines mit Nachrichten modulierten Lichtstrahles von dem Ausgang einer optischen Vorrichtung auf den Eingang einer anderen optischen Vorrichtung, wobei mindestens eine der optischen Vorrichtungen eine Lichtleitfaser ist, und Verfahren zur Herstellung einer solchen Koppelanordnung

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DE2048439A1 DE19702048439 DE2048439A DE2048439A1 DE 2048439 A1 DE2048439 A1 DE 2048439A1 DE 19702048439 DE19702048439 DE 19702048439 DE 2048439 A DE2048439 A DE 2048439A DE 2048439 A1 DE2048439 A1 DE 2048439A1
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Description

Patent Verwaltungs-GmbH 6000 Prankfurt (Main) 70, Theodor-Stern-Kai 1
Ulm (Donau), 1. Oktober 1970 PT/UL/Scha/bn UL 70/I78
"Optische Koppelanordnung zum Übertragen eines mit Nachrichten modulierten Lichtstrahles von dem Ausgang einer optischen Vorrichtung auf den Eingang einer anderen optischen Vorrichtung, wobei mindestens eine der optischen Vorrichtungen eine Lichtleitfaser ist, und Verfahren zur Herstellung einer solchen Koppelanordnung"
Die Erfindung betrifft eine optische Koppelanordnung zum Übertragen eines mit Nachrichten modulierten Lichtstrahles von dem Ausgang einer optischen Vorrichtung auf den Eingang einer anderen optischen Vorrichtung, wobei mindestens eine der optischen Vorrichtungen eine Lichtleitfaser ist, und Verfahren zur Herstellung einer solchen Koppelanordnung·
Die Kopplung von Lichtwellen in optischen Vorrichtungen, in
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- 2 - UL 70/178
denen nur eine geringe Anzahl von Moden ausbreitungsfähig ist, z. B. in Lichtleitfasern, bereitet ziemlich große Schwierigkeiten, da die wirksame Ein- und Austrittsfläche für die Lichtstrahlen bei solchen Fasern äußerst klein ist· Der Durchmesser des Kerns einer Lichtleitfaser, in dem die Lichtenergie durch Totalreflexion weitergeleitet wird, liegt in der Größenordnung der Lichtwellenlänge, so daß eine entsprechend genaue Justierung bei der Kopplung notwendig wird. Es ist bekannt, solche Kopplungen mit Hilfe von Linsenanordnungen durchzuführen, jedoch treten hierbei Modenfehlanpassungen auf, welche zu Übertragungsverlusten führen. Weiterhin ist es bekannt, die Kopplung zweier optischer Vorrichtungen mittels eines Hologramms oder eines optischen Resonators vorzunehmen, jedoch erhöhen diese zusätzlichen Koppelelemente die Gesamtkosten für eine derartige Koppelanordnung.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung anzugeben, mit deren Hilfe eine annähernd modenreine Kopplung zweier optischer Vorrichtungen, von denen mindestens eine als Lichtleitfaser ausgebildet sein muß, möglich ist, und die zudem keine zusätzlichen Koppelelemente erfordert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
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-,3■- UL 7Ο/Ι7β
20Λ8439
die Lichtleitfaser an der Koppelstelle eine wirksame Ein- oder Auetrittsfläche für den Lichtstrahl aufweist, die größer ist als der Querschnitt des totalreflektierenden Kerns im überwiegenden Teil der Paser·
Die Erfindung soll im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Zuhilfenahme der Fig. 1 bis 7 näher erläutert werden.
In Flg. 1 sind die Enden zweier Lichtleitfasern 1 und 5 dargestellt, die an der Koppelstelle 9 miteinander verbunden sind. Die Lichtleitfasern sind aus einem Kern 3 bzw. 7 vom
Brechungsindex n„ sowie einem Mantel 2 bzwlj,dessen Brechungsindex n, kleiner als n„ ist, aufgebaut. Auf dem größten Teil der Gesamtlänge der Faser sind Kern und Mantel eindeutig voneinander getrennt, so daß der Übergang vom Brechungsindex n, auf nt in radialer Richtung unstetig erfolgt. Würde dieser Brechungsindexverlauf bis an die Koppelstelle 9 weitergeführt, so müßte mit großen Übertragungsverlusten gerechnet werden, wenn etwa die Lichtstrahlung von einer solchen Lichtleitfaser in eine andere gleichaufgebaute Lichtleitfaser eingekoppelt werden sollte. Werden dagegen die Lichtleitfasern, wie in Fig. 1 angedeutet, im Bereich ihrer Koppelenden z. B. thermisch behandelt, so kann ein stetiger Brechungsindexübergang in radialer Richtung dadurch erzeugt werden, daß
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ein Teil des Kernmaterials in den Mantel und umgekehrt ein Teil des Mantelmaterials in den Kern diffundiert. Mit derart behandelten Lichtleitfasern 4 und 8 ist dann eine Kopplung der Lichtenergie mit einem außerordentlich hohen Wirkungsgrad Möglich* Die Lichtleitfasern auf ihrer Gesamtlänge mit diesen Eigenschaften auszustatten,ist wegen der verschlechterten Führungseigenschaften für die Lichtwellen ungünstig.
In Fig. 2 ist eine nicht maßstabsgetreue graphische Darstellung des Brechungsindexverlaufs gegen den Radius r der Faser aufgezeichnet. Der unstetige Brechungsindexverlauf 10, wie er auf dem größten Teil der Faserlänge vorhanden ist, geht mit Annäherung an die Koppelstelle immer mehr in einen stetigen Brechungsindexverlauf über, wie durch die gestrichelte Kurve 11 dargestellt ist.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem eine Lichtleitfaser erwärmt und in Längsrichtung auseinandergezogen ist. Wird die Faser bei S abgeschnitten, so kann an dieser Schnittstelle ebenfalls eine Verbesserung der Koppeleigenschaften festgestellt werden. Dasselbe gilt.auch für das Ausführungebeispiel in Fig. 4, wobei eine Lichtleitfaser wiederum in der Nähe der Koppeleteile erwärmt und dann
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in Längsrichtung gestaucht wird. Die Schnittfläche kann dabei wie in Fig· k im wesentlichen senkrecht zur Faserachse oder wie in Fig. 5 schräg zur Faserachse liegen. Dadurch ist es möglich, den wirksamen Kerndurchmesser noch weiter zu erhöhen oder auch den Kern in seinem Querschnitt zu verändern· Auch durch die Abplattung einer Faser gemäß Fig· 6 ist eine solche Querschnittsänderung erreichbar. Die Querschnitt sänderungen dieser Art sind interessant, wenn die Kopplung z. B, auf eine optische Vorrichtung erfolgen soll, die eine Ein- oder Austrittsfläche für die Lichtstrahlen aufweist, welche sehr breit im Vergleich zu ihrer Höhe ist, also etwa der p-n Übergang einer Laserdiode oder einer Quereinstrahlungsfotodiode.
Eine weitere Möglichkeit zur Vergrößerung der wirksamen Ein- oder Austrittsflächen ist in Fig. 7 aufgezeichnet. Die seitlich angeschliffenen Enden zweier Lichtleitfasern werden in geringem Abstand parallel übereinander geführt, so daß längs dieser Wegstrecke die Energie von Kern 12 auf den Kern 13 übergekoppelt werden kann. Natürlich ist es ebenfalls möglich, die eine Lichtleitfaser in Fig. 7 durch eine optische Vorrichtung der im Beispiel zuvor genannten Art zu ersetzen. Gerade die Kopplung auf eine solche Vorrichtung ist damit besonders leicht durchführbar, da der Kern zum ganzen p-n
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Übergang einer Diode geführt werden kann.
In allen genannten Beispielen können natürlich die in ihrem Brechungsindexverlauf veränderten Lichtleitfaserenden.auch als Einzelstücke hergestellt .und als kurze Koppelelemente verwendet tr er den. . , . . ...., ;.;> ^. .. _.. . . , . _ _ , . . . .., _.v
Schließlich^«Oll noch darauf hingewiesen werden, daß der Ein- oder Ausgang der optischen Vorrichtungen bei der Kopplung direkt aufeinandergesetzt oder der Kontakt über eine reflexmindernde Substanz z. B. ein Immersionsöl oder mittels eines durchsichtigen Klebers vorgenommen werden kann.
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Claims (1)

  1. - 7 - UL 7O/178
    Patentanspruch
    1.!optische Koppelanordnung zum Übertragen eines mit Nachrichten Modulierten Lichtstrahles von dem Ausgang einer optischen Vorrichtung auf den Eingang einer anderen optischen Vorrichtung, wobei mindestens eine der optischen Vorrichtungen eine Lichtleitfaser ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser an der Koppelstelle eine wirksame Ein- oder AustrittsflHche für den Lichtstrahl aufweist, die größer ist als der Querschnitt des totalreflektierenden Kerns im überwiegenden Teil der Paser.
    2. Optische Koppelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgang und Eingang der beiden optischen Vorrichtungen einander entgegengerichtet und auf einer im wesentlichen gemeinsamen Achse angeordnet sind·
    3· Optische Koppelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der einen optischen Vorrichtung durch unmittelbaren Kontakt vorzugsweise unter 'Zwischenfügung einer reflexmindernden Substanz mit dem Eingang der anderen optischen Vorrichtung verbunden ist·
    - 8 -20981 B/0708
    - 8 - . UL 70/178
    4. Optische Koppelanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3-, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der einen optischen Vorrichtung die Emissionsfläche eines Halbleiterlasers ist.
    5· Optische Koppelanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 t dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der anderen optischen Vorrichtung die Absorptionsfläche einer Quereinstrahlungsfotodiode ist·
    6. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 t dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser im Bereich ihres Koppelendes derart einer Behandlung mit erhöhten Temperaturen unterworfen wird, daß eine teilweise Materialdiffusion zwischen Kernmaterial und Mantelmaterial der Lichtleitfaser erfolgt,
    7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser im Bereich ihres Koppelendes derart einer Behandlung mit erhöhten Temperaturen unterworfen wird, daß bei Anwendung äußerer Kräfte eine Verformung auftritt·
    8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7t dadurch gekennzeichnet,
    209815/0708
    - 9 - . UL 70/178
    daß die Lichtleitfaser im Bereich ihres Koppelendes in Längsrichtung derart auseinandergezogen wird, daß ihr Durchmesser an der Koppelstelle verringert wird.
    9« Verfahren nach Anspruch 6 oder 7ι dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser im Bereich ihres Koppelendes in
    Längsrichtung derart gestaucht wird, daß ihr Durchmesser an
    der Koppelstelle erhöht wird. "
    10, Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9t dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser im Bereich ihres Koppelendes seitlich so stark abgeplattet wird, daß der Querschnitt des Kerns im wesentlichen elliptisch verformt wird·
    11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis
    10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser im Bereich Λ ihres Koppelendes plan oder sehrSg abgeschnitten oder abgeschliffen wird·
    12* Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach einen oder Mehreren der Ansprüche 1 bis 5ι dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser an ihrem Koppelende seitlich angeschliffen wird.
    - 10 -
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    - 10 - UL 7O/i?8
    13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch die zusätzliche Anwendung des Verfahrene nach einem oder Mehreren der Ansprüche 6 bis 11.
    209815/0708
DE19702048439 1970-10-02 1970-10-02 Optische Koppelanordnung zum Über tragen eines mit Nachrichten modulierten Lichtstrahles von dem Ausgang einer opti sehen Vorrichtung auf den Eingang einer anderen optischen Vorrichtung, wobei min destens eine der optischen Vorrichtungen eine Lichtleitfaser ist, und Verfahren zur Herstellung einer solchen Koppel anordnung Expired DE2048439C (de)

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SE7112450A SE391585B (sv) 1970-10-02 1971-10-01 Optisk kopplingsanordning for overforing av en med meddelande modulerad ljusstrale fran utgangen hos ett optiskt organ till ingangen hos ett andra optiskt organ, varvid atminstone ett av de optiska organen utgor ...
US00185690A US3819249A (en) 1970-10-02 1971-10-01 Optical coupling arrangement
FR717135540A FR2110190B1 (de) 1970-10-02 1971-10-01
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DE2048439B2 DE2048439B2 (de) 1972-11-02
DE2048439C DE2048439C (de) 1973-05-30

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2248369A1 (de) * 1972-10-03 1974-04-11 Siemens Ag Optischer zwischenverstaerker fuer ein nachrichtenuebertragungssystem
EP0260754A2 (de) * 1986-09-12 1988-03-23 Philips Patentverwaltung GmbH Anordnung zur Verbindung einer Vielzahl von Lichtwellenleitern (LWL) eines optischen Kabels

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EP0260754A2 (de) * 1986-09-12 1988-03-23 Philips Patentverwaltung GmbH Anordnung zur Verbindung einer Vielzahl von Lichtwellenleitern (LWL) eines optischen Kabels
EP0260754A3 (en) * 1986-09-12 1988-07-20 Philips Patentverwaltung Gmbh Arrangement for connection of a multiplicity of light-guides of an optical cable

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FR2110190A1 (de) 1972-06-02
FR2110190B1 (de) 1973-06-29
SE391585B (sv) 1977-02-21
DE2048439B2 (de) 1972-11-02
GB1373543A (en) 1974-11-13

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