DE2446152C3 - Justierbare Koppelanordnung zur Verbindung und Ausrichtung von mindestens zwei Lichrwellenleitern eines optischen Nachrichtenübertragungssystems auf einer gemeinsamen optischen Achse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine justierbare Koppelanordnung zur Verbindung und Ausrichtung von mindestens zwei Lichtwellenleitern eines optischen Nachrichten Übertragungssystems auf einer gemeinsamen optischen Achse.

Lichtwellenleiter in Form von Multimode- oder Monomode-Wellenleitern oder Gradientenfasern sollen als Übertragungsstrecke in künftigen breitbandigen optischen Nachrichtenübertragungssystemen verwendet werden.

Die äußerst geringen Abmessungen dieser Wellenleiter, der lichtführende Kern eines Monomode-Wellenleiters hat beispielsweise einen Durchmesser in der Größenordnung der übertragenen Lichtwellenlänge, während der Gesamtdurchmesser des Wellenleiters etwa das 10- bis 2Ofache dieses Wertes beträgt, erfordern an Anschlußstellen zwischen Wellenleiter und Lichtsender oder zwischen Wellenleiter und Lichtempfänger und insbesondere auch zwischen zwei Wellenlei tern eine sehr genaue Justierung, um Lichiverluste möglichst gering zu halten.

Justierbare Koppelanordnungcn zur Verbindung von Licht Wellenleitern und /ur Ausrichtung von l.ichtwellenleitern auf einer gemeinsamen optischen Achse sind bereits bekannt (DE-OS 21 59 327). In einer derartigen Koppelanordnung können die Enden der Lichtwellenleiter befestigt und durch Justierbewegungen auf einer gemeinsamen optischen Achse fixiert werden. Die optimale Justierung kann in der Weise kontrolliert werden, daß ein Lichtsignal in das Ende des ersten Lichtwellenleiters eingekoppelt, über die Koppelanordnung hinweggeleitet und am Ende des zweiten

ίο Lichtwellenleiters wieder ausgekoppelt und mit dem ursprünglich eingekoppelten Signal verglichen wird.

Eine optimale Justierung ist dann erreicht, wenn das ausgekoppelte Signal ein Maximum annimmt.

Insbesondere bei längeren Übertragungssirecken jedoch erweist sich dieses Verfahren als umständlich. Um den Erfolg einer Justiermaßnahme kontrollieren zu können, müssen Meldeleitungen zwischen dem jeweiligen Ort der Koppelanordnung und den Enden der Lichtwellenleiter, in die das Kontrollsignal eingekoppelt bzw. ausgekoppelt wird, unterhalten werden. Diese Meldeleitungen können einerseits fest installiert werden; dies wäre jedoch äußerst unwirtschaftlich, weil sie nur für zeitweilig anfallende Justierarbeiten bei der Verlegung eines Nachrichtenübertragungskabels oder im Rahmen von Wartungsarbeiten ausgelastet wären. Andererseits könnte ein Meldeweg über eine Funkverbindung eingerichtet werden, was jedoch den Nachteil hätte, daß Meßergebnisse falsch übermittelt werden könnten. In jedem Fall wäre das Ausrichten der Lichtwellenleiier auf einer gemeinsamen optischen Achse ein zeitraubender Vorgang.

Ausgehend von einer Koppelanordnung der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Koppelanordnung für mindestens zwei

-S5 Lichtwellenleiter anzugeben, bei der die Ausrichtung der Lichtwellenleiter auf einer gemeinsamen optischen Achse unmittelbar im Bereich der Koppelanordnung selbst kontrolliert werden kann.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem bei einer justierbaren Koppelanordnung zur Verbindung und Ausrichtung von mindestens zwei Lichtwellenleitern eines optischen Nachrichtenübertragungssystems auf einer gemeinsamen optischen Achse, bei der Mittel vorhanden sind, ein Endstück mindestens eines Licht-Wellenleiters relativ zum Endstück des anderen Lichtwellenleiters zu Justierzwecken in einer vorzugsweise senkrecht zur gemeinsamen Längsachse der Lichtwellenleiter liegenden Ebene zu bewegen, und bei der Mittel vorhanden sind die Ausrichtung der I .ichtwellenleiter zueinander unmittelbar im Bereich der Koppelanordnung selbst zu überprüfen, dadurch gelöst, daß neben einem ersten zur Nachrichtenübertragung parallel zur Längsachse der Lichtwellenleiter verlaufenden Lichtweg zur Prüfung des Justierzustandes ein

zweiter Lichtweg vorgesehen ist, dessen Übertragungseigenschaften durch Justiermaßnahmen in gleicher Weise wie jene des ersten Lichtwegs beeinflußt werden, und dessen Ende und Anfang zumindest zeitweilig für die Dauer des Justiervorgangs zum Anschluß eines

no Lichtsenders und eines Lichtempfängers zugänglich sind.

In einem bevorzugten Ausführungibcispicl der Erfindung besteht der zweite Lichtweg aus einem zweistückigen Lichtleiter, von dem jeweils ein Teilstück

"Ί in jeweils einem /ugenörigen Teil der Koppelanordnung derart angeordnet ist, daß das l.ichtleiterleilstikk streckenweise parallel /um ersten, für die Nachrichtenübertragung vorgesehenen l.iehtweg geführt ist und daß

das der Koppelstelle abgewandte Ende jedes Lichtleiterstücks abgewinkelt nach außen geführt ist An die abgewinkelten Enden der Lichtleiterstücke, die von außen zugänglich sind, können jeweils ein Lichtsender und ein Lichtempfänger angeschlossen werden. Die parallel zum ersten Lichtweg verlaufenden Teile der Lichtleiterstücke schließen flächig mit den Lichtaustrittsbzw. Lichteintrittsflächen der Lichtleiter des ersten Lichtweges ab und stehen sich in der Koppelanordnung einander gegenüber. Eine Justierbewegung, die eine Relativbewegung der Lichtleiterendflächen des ersten Lichtweges zur Folge hat, führt auch zu einer Versetzung der in der Koppelanordnung einander gegenüber angeordneten Flächen der Lichtleiterstücke des zweiten Lichtweges. Nur wenn die Lichtleiterstücke möglichst wenig seitlich versetzt sind, findet eine optimale Lichtübertragung auf dem zweiten Lichtweg statt. Dies kann auf einfache Weise unmittelbar an der Koppelstelle durch Beobachtung des Ausgangssignals des Lichtempfängers festgestellt werden. Da in beiden Teilen der Koppelanordnung die zu Kontro'lzwecken eingebauten Lichtleiterstücke des zweiten Lichtweges in einer festen räumlichen Beziehung zu den Bauelementen des ersten, der eigentlichen Nachrichtenübertragung dienenden Lichtweges angeordnet sind, ergibt sich auf einfache Weise zwangsläufig auch eine optimale Justierung des ersten Lichtwegs, wenn der zur Kontrolle der Ausrichtung der Lichtwellenleiter vorgesehene zweite Lichtweg optimal justiert ist.

Die Erfindung bietet insbesondere bei langen Übertragungsstrecken, bei denen zwischen einzelnen Koppelstellen lange Stücke von nicht unterbrochener Nachrichtenübertragungsleitung verlegt sind, erhebliche Vorteile. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Koppelanordnung kann das Ergebnis jeglicher Justierbewegung unmittelbar und unverzüglich am Ort der Koppelanordnung selbst verfolgt werden. Mit relativ einfachen Mitteln ist so die Herstellung einer optimalen Ausrichtung der Wellenleiter auf einer gemeinsamen optischen Achse unter großer Zeitersparnis möglich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Mittel zum Hervorbringen einer für die Justierung erforderlichen Relativbewegung zwischen den Enden der auf eine gemeinsame optische Achse auszurichtenden Lichtwellenleiter sind an sich bekannt und werden deshalb in der Figur nicht im einzelnen dargestellt. In Fig. 1 sind mit 10 bzw. 10' Endstücke von längeren

Lichtwellenleiter-Nachrichtenübertragungsleitungen
bezeichnet, die innerhalb einer Koppelanordnung miteinander verbunden und möglichst exakt auf einer gemeinsamen optischen Achse ausgerichtet werden müssen. Die Nachrichtenleitungen 10 bzw. 10' bestehen aus einer »optischen Seele« 11 bzw. 11' und einer die Seele koaxial umgebenden Anordnung von Schutzschichten, die schädigende Einwirkungen auf die Seele verhindern sollen. Die optische Seele besteht aus Glas, das geringste Übertragungsverluste hat, und kann nach Art der eingangs schon erwähnten Multimode-, Monomode-Wellenleiter oder Gradiente lfasern ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die Nachrichtenleitungen 10 bzw. 10' fest mit je einer völlig identischen, aber spiegelbildlich ausgeführten integrierten optischen Schaltung 12 bzw. 12' verbunden, derart, daß die liclitleilenden Teile 11, 11' der Nachrichtenleitungcn optisch optimal mit Lichtleitern 13, 13' der integrierten optischen Schaltungen 12, 12' gekoppelt sind. Die Befestigung der integrierten optischen Schaltungen 12,12' an der zugehörigen Nachrichtenleitung 11 bzw. 11' kann schon bei der Herstellung des Kabels vorgenommen werden, da die Justierung der lichtleitenden Teile 13, 13' auf die der angrenzenden optischen Seelen 11, 11' der Nachrichtenleitungen nur einmal zu erfolgen hat und dann auf Dauer unverändert bleibt. Innerhalb der Koppelanordnung sind die mit 12. 12' bezeichneten Teile an der gestrichelt gekennzeichneten Trennstelle 15 relativ zueinander beweglich angeordnet, um bei Verlegung der Nachrichtenleitung oder bei späteren Wartungsarbeiten eine optimale optische Kopplung zwischen den Lichtleiterteilen 13, 13' einstellen zu können. Denn schon geringste seitliche Versetzungen beeinträchtigen die Lichtübertragungseigenschaften der Nachrichtenstrecke, indem sie zu Übertragungsverlusten Anlaß geben.

Die optischen Elemente 11, 13, 13', 1Γ bilden einen ersten Lichtweg, auf dem die eigentliche Nachrichtenübertragung stattfinden soll. Erfindungsgemäß ist zur Kontrolle der Justierung des ersten Lichtwegs ein zweiter Lichtweg vorgesehen, der in F i g. 1 aus den mit 2 und 2' bezeichneten Lichtleitern besteht, die ebenfalls auf den optischen integrierten Schaltungen 12, 12' angeordnet sind. Streckenweise verlaufen diese Lichtleiter 2, 2' parallel zu den Teilen 13, 13' des ersten Lichtweges. Die die parallel verlaufenden Teile der Lichtleiter 2, 2' begrenzenden Endflächen liegen in der gleichen Ebene wie die Endflächen der Lichtleiter 13,

JO 13' und sind innerhalb der Koppelanordnung ebenso wie diese einander gegenüber angeordnet. Die räumliche Beziehung des Lichtleiters 2 in bezug auf den Lichtleiter 13 ist bis auf die spiegelbildliche Anordnung völlig identisch mit jener des Lichtleiters 2' in bezug auf den

J5 Lichtleiter 13'. Jeweils, das der Kopplungsstelle abgewandte Ende der Lichtleiter 2, 2' ist abgewinkelt nach außen geführt und dort für Justierarbeiten zugänglich. So kann beispielsweise in das zugängliche Ende des Lichtleiters 2 Licht aus einem Lichtsender LS

•fn eingekoppelt werden, das sich zunächst im Lichtleiter 2 ausbreitet, dann an der Koppelstelle in den Lichtleiter 2' übertritt, sich in diesem ausbreitet und am nach außen geführten Ende des Lichtleiters 2' schließlich austritt und auf den Lichtempfänger LE auftrifft. Als Lichtsender LS kommt ein relativ leistungsschwacher Gaslaser oder Halbleiterlaser in Betracht, während als Lichtempfänger LE eine Fotodiode mit einer nachgeschalteten Anzeigeanordnung Verwendung finden kann. In Abhängigkeit von Justiermaßnahmen, die die Teile 12, 12' relativ zueinander verschieben, ergibt sich eine mehr oder weniger große seitliche Versetzung der Lichtleiter 2, 2' und natürlich der Lichtleiter 13, 13'. Eine optimale Lichtübertragung vom Lichtsender LS auf den für Kontrollzwecke vorgesehenen zweiten Lichtweg über die Lichtleiter 2, 2' zum Lichtempfänger LE ergibt sich offensichtlich dann, wenn die Lichtleiter 2, 2' im Bereich der Kopplungsstelle möglichst wenig seitlich gegeneinander versetzt sind. Dieser Zustand wird auf einfache Weise durch eine Maximalanzeige des Lichtempfängers

wi LE angezeigt. Wegen der festen Beziehung zwischen den Lichtleitern 2 und 13 bzw. 2' und 13' ergibt sich bei optimaler Einstellung des zu Kontrollzwecken vorgesehenen zweiten Lichtweges über die Lichtleiter 2, 2' zwangsläufig auch eine optimale Einstellung des ersten

ι·"ι l.ichtweges über die Lichtleiter 13, 13', der für die eigcntl'che Nachrichtenübertragung vorgesehen ist. Da der Erfolg einer Justiermaßnahme unmittelbar und unverzüglich am Ort der Kopplungsanordnung selbst

beobachtet werden kann, bietet diese Anordnung die Möglichkeit, eine optische Übertragungsstrecke ohne großen Aufwand und mit einer erheblichen Zeitersparnis optimal zu justieren.

Es ist zu vermuten, daß eine Justierung oder Ausrichtung von Lichtwellenleitern auf einer gemeinsamen optischen Achse eines derartigen Übertragungssystems nicht nur beim erstmaligen Verlegen der Nachrichtenleitung durchgeführt werden muß. sondern auch in regelmäßigen Wartungsabständen oder zumindest dann, wenn durch Einflüsse irgendwelcher Art eine zunächst zufriedenstellende Ausrichtung der Lichtwellenleiter hinfällig geworden ist. Um nun jederzeit den zur Kontrolle des Justiervorgangs erforderlichen Lichtsender LS oder Lichtempfänger LE an die dafür vorgesehenen, herausgeführten Enden der Lichtleiter 2, 2' anschließen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn diese Lichtleiterenden zwar staub- und feuchtigkeitsdicht, aber jederzeit aufschraubbar verschlossen sind.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 lediglich dadurch, daß die den zweiten, für Kontrollzwecke vorgesehenen Lichtweg bildender Lichtleiter 14,14' in den Endstücken der Nachrichtenka bei 10, 10' selbst angeordnet sind. Unter Umständer ergibt sich so noch eine Vereinfachung, da die in F i g. 1 mit 12 bzw. 12' bezeichneten optischen integrierter Schaltungen eingespart werden können. Allerdings muC auch hier eine exakte räumliche Beziehung dei Lichtleiter 14 und 11 hergestellt werden, die vor allerr völlig identisch sein muß mit jener der Lichtleiter 14

ίο und 10'. um eine optimale Ankopplung zu erreichen.

Es versteht sich von selbst, daß das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip auch auf Koppelanordnunger anwendbar ist, in denen mehr als ein Nachrichtenkana miteinander verbunden wird. Wenn eine völlig gleich

η b'eibende Beziehung zwischen den Lichtleitern des zi Kontrollzwecken vorgesehenen Lichtweges und der Lichtleitern der für die Nachrichtenübertragung vorge sehenen Lichtwege eingehalten wird, kann eine nahezi beliebige Anzahl von Nachrichtenkanälen in einei Koppelanordnung miteinander verbunden werden deren Kopplungszustand lediglich von einem einziger Kontrollichtweg, etwa der in Fig. 1 dargestellten Art überwacht werden muß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Justierbare Koppelanordnung zur Verbindung und Ausrichtung von mindestens zwei Lichtwellenleitern eines optischen Nachrichtenübertragungssystems auf einer gemeinsamen optischen Achse, bei der Mittel vorhanden sind, ein Endstück mindestens eines Lichtwellenleiters relativ zum Endstück des anderen Lichtwellenleiters zu Justierzwecken in einer vorzugsweise senkrecht zur gemeinsamen Längsachse der Lichtwellenleiter liegenden Ebene zu bewegen, und bei der Mittel vorhanden sind, die Ausrichtung der Lichtwellenleiter zueinander unmittelbar im Bereich der Koppelanordnung selbst zu überprüfen, dadurch gekennzeichnet, daß neben einem ersten zur Nachrichtenübertragung parallel zur Längsachse der Lichtwellenleiter verlaufenden Lichtweg zur Prüfung des Justierzustandes ein zweiter Lichtweg vorgesehen ist, dessen Übertragungseigenschaften durch Justiermaßnahmen in gleicher Weise wie jene des ersten Lichtwegs beeinflußt werden und dessen Ende und Anfang zumindest zeitweilig für die Dauer des Justiervorgangs zum Anschluß eines Lichtsenders und eines Lichtempfängers zugänglich sind.

2. Koppelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Lichtweg aus einem zweistückigen Lichtleiter (2, 2') besteht und daß jeweils ein Teilstück des Lichtleiters in jeweils einem Teil (12, 12') der Koppelanordnung derart angeordnet ist, daß das Teilstück des Lichtleiters (2, 2') streckenweise parallel zum ersten für die Nachrichtenübertragung vorgesehenen Lichtweg geführt ist, und daß das der Koppelstelle abgewandte Ende jedes Lichtleiterteilstücks (2, 2') abgewinkelt nach außen geführt ist.

3. Koppelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das abgewinkelt nach außen geführte Endstück des Lichtleiters (2,2') durch einen Verschluß staub- und feuchtigkeitsdicht verschließbar ist.