DE2626839C2

DE2626839C2 - Verfahren zum Justieren von optischen Bauteilen beim Koppeln und Spleißen

Info

Publication number: DE2626839C2
Application number: DE19762626839
Authority: DE
Inventors: Julius Dipl.-Ing. 8024 Deisenhofen Wittmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-06-15
Filing date: 1976-06-15
Publication date: 1983-09-01
Also published as: DE2626839A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Justieren von optischen Bauteilen beim Koppeln und Spleißen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für Nachrichtennetze mit Lichtwellenleiter ist es « wichtig, Lichtwellenleiter genau miteinander koppeln bzw. spleißen zu können, dabei wird unter Koppeln eine lösbare Verbindung und unter Spleißen eine unlösbare Verbindung von Lichtwellenleitern verstanden. Sind die Enden der Lichtwellenleiter an den Koppelstellen nicht &o genau zueinander justiert, so entstehen an den Koppelstellen Lichtverluste, durch die die Möglichkeit einer Nachrichtenübertragung stark eingeschränkt werden kann.

Um diese Schwierigkeiten auszuräumen, hat man bislang am Anfangspunkt und am Endpunkt einer Nachrichtenübertragungsstrecke eine Sende- bzw. Empfangseinheit angeordnet, wobei die Güte der Justierung der Wellenleiterenden an der Koppelstelle durch eine gleichzeitige Kontrolle des übertragenen Nutzlichtes kontrolliert wurde. Diese Methode kann jedoch umständlich sein, wenn die Länge der Nachrichtenübertragungsstrecke besonders lang ist, in diesem Falle kann die Koppelstelle sehr weit von der Sendebzw, Empfangseinheit entfernt sein.

Bekannt ist weiterhin, Lichtwellenleiter mit Führungselementen, die für eine Justierung sorgen, miteinander zu verbinden. Für Lichtleiterbündel und Multimode-Lichtwellenleiter hat sich bislang diese IWethode als erfolgsversprechend gezeigt, bei Monomode-Lichtwellenleitern führte diese Methode jedoch nicht zu zufriedensteifenden Ergebnissen.

In den Druckschriften US-PS 38 00 388, DE-OS 22 37 444 und DE-OS 20 64 503 sind Verfahren zum Justieren von optischen Bauteilen beim Koppeln bzw. Spleißen beschrieben, bei denen zur Bestimmung des maximalen Kopplungsgrades Licht aus einem optischen Bauteil in ein anderes optisches Bauteil gekoppelt wird, wobei der übertragene Lichtanteil mittels einer Meßeinrichtung bestimmt und durch relative Verschiebung der optischen Bauteile gegeneinander auf ein Maximum eingestellt wird. Als optische Bauteile sind dabei insbesondere in Nachrichtenübertragungssysteme, einsetzbare Glasfaser-Wellenleiter, Halbleiterlaser und Fotodioden genannt. Das Messen des übertragenen Lichtanteils, wie es bei diesen Druckschriften beschrieben ist, ist jedoch relativ umständlich und aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, für das Verbinden von optischen Bauteilen ein weiteres Justierverfahren anzugeben, welches insbesondere auch für Monomode-Lichtwellenleiter geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 gelöst. Die Messung des an der Koppelstelle entstehenden Streulichts ist einfacher und erfordert weniger Aufwand als die Messung des übertragenen Lichtanteils.

Werden als optische Bauteile Lichtwellenleiter verwendet, so wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren also beispielsweise v'j den ankommenden Lichtwellenleiter Licht eingespeist, an der Koppelstelle der Lichtwellenleiter wird die hitensität des Streulichts bestimmt, wobei die Wellenleiter so zueinander justiert werden, daß die Intensität des Streulichts möglichst gering wird bzw. verschwindet.

Die Messung der Intensität des Streulichtes kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. Eine Möglichkeit besteht darin, die Intensität des an der Koppelstelle gestreuten und damit für die Übertragung verlorenen Lichtes zu messen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, kurz hinter der Verbindungsstelle das in den Fasermantel des weiterführenden Lichtwellenleiters eingekoppelte Licht zu messen.

Zum Ein- bzw. Auskoppeln von Licht in den Mantel eines Lichtwellenleiters kann vorteilhafterweise ein Verfahren dienen, wie es aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 64 503 bekannt ist. Bei diesem bekannten Verfahren erfolgt die Einkopplung des Lichtes in ein gekrümmtes Teilstück des Lichtwellenleiters. Dazu kann der Fasermantel in einer Flüssigkeit angeordnet sein, deren Brechungsindex gleich oder größer als der Brechungsindex des Fasermantels ist. Dadurch ist gewährleistet, daß Lichtstrahlen, die durch die Flüssigkeit zum Fasermantel gelangen, in den Fasermantel hineingebrochen werden.

In gleicher Weise kann das Licht auch wieder aus dem Fasermantel ausgeblendet werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren erläutert

Dabei zeigen die

F i g. 1 und 2 Möglichkeiten, die Intensität des Streulichtes beim Obergang von einem ankommenden Lichtwellenleiter auf einen abgehenden Lichtwellenleiter zu bestimmen, dabei wird gemäß F i g. 1 das Streulicht an der Koppelstelle gemessen, gemäß Fig.2 wird das im Fasermantel des abgehenden Lichtwellenleiters geführte Licht gemessen. Die 1«

Fig.3 zeigt die Intensität des Streulichtes in Abhängigkeit von der Versetzung zwischen den beiden Lichtwellenleitern.

Gemäß F i g. 1 ist an einer Koppelstelle K ein ankommender Lichtwelienleiter I mit einem abgehenden Lichtwellenleiter 2 verbunden. Eir* Sender 10 versorgt den ankommenden Lichtwellenleiter 1 mit Licht. An der Koppelstelle K ist ein Photodetektor 3 angeordnet, der die Lichtwelienleiter möglichst allseitig umschließt, damit alle Streustrahlen erfaßt werden können, die bei Versetzung der miteinander verbundenen Lichtwe'ilenlcitcm zueinander entstehen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Detektor aus zwei parallel angeordneten großflächigen Photodioden bestehen, die einen Abstand von 0,5 mm 2 > bis 1 mm voneinander aufweisen. Als Photodiode kann beispielsweise der Typ BPY 12 dienen, diese Photodiode besitzt eine lichtempfindliche Fläche von 5 mm - 5 mm = 25 mm².

Als Sender können Glaslaser, gepulste Lumineszenz- jo dioden, Halbleiterlaserdioden oder andere derartige Lichtquellen dienen.

Gemäß der F i g. 1 ist der Sender am Anfang der ankommenden Faser 1 angeordnet. Es ist auch möglich, die ankommende Faser kurz vor der Verbindungsstelle r> zu krümmen und in einer Immersionsflüssigkeit anzuordnen, deren Brechungsindex gleich oder höher als der Brechungsindex des Fasermantels ist. Damit ist es möglich, wie eingangs beschrieben wurde, an dieser Stelle Licht in die ankommende Faser einzukoppeln.

Bei kleinen Versetzungen der Lichtwelienleiter an der Verbindungsstelle wird nur Licht gestreut, welches durch den Fasermantel des ankommenden Lichtwellenleiters geführt wurde. Deshalb ist es verständlich, daß sich bei der Durchführung des erfindungsgemäßen -n Verfahrens zwischen dem Sender und der Verbindungsstelle am ankommenden Lichtwelienleiter keine sogenannten Modenstreifer befinden dürfen, die im Fasermantel geführtes Licht aus diesem Mantel ausblenden. Als Modenstreifer kann bekanntlich jedes Material ·ι> dienen, welches gegenüber dem Fasermantel des Lichtwellenleiters einen erhöhten Brechungsindex besitzt, dadurch wird Licht aus dem Fasermantel nach außen gebrochen und damit aus dem Mantel entfernt; unter Umständen reicht es aus, wenn das Material des Modenstreifers den gleichen Brechungsindex wie der Fasermantel des Lichtwellenleiters besitzt.

In F i g. 2 ist nun eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Hier wird der abgehende Lichtwelienleiter kurz hinter der Verbindungsstelle&o gekrümmt in einer Immersionsflüssigkeit 30, deren Brechungsindex höher als der Brechungsindex des Mantels des Wellenleiters ist, angeordnet. Dadurch wird das im Fasermantel dieses Lichtwellenleiters geführte Licht an dieser Stelle ausgekoppelt, d. h. es gelangt in die« Immersionsflüssigkeit und kann in gleicher Weise, wie es anhand der F i g. 1 beschrieben wurde, mit Photodetektoren gemessen werden.

Falls der Lichtwelienleiter einen zusätzlichen, im allgemeinen aus einem Kunststoff bestehenden Schutzmantel besitzt, z. B. bei Lichtwellenleitern, die einen gläsernen Faserkern, einen gläsernen Fasermantel und einen Schutzmantel aus Kunststoff besitzen, ist es zweckmäßig, diesen Schutzmantel an der Stelle, an der das Licht aus dem Fasermantel ausgekoppelt werden soll, aus einer Länge von etwa 0,5 bis 1,5 cm zu entfernen. Dadurch wird die Auskopplung verstärkt.

Ein derartiger Schutzmantel kann im allgemeinen mit Aceton entfernt werden.

Die Immersionsflüssigkeit ist zum Auskoppeln nicht unbedingt notwendig, es ist auch möglich, den Lichtwellenleiter stark zu krümmen, und einen eventuellen Schutzmantel im Bereich der Krümmung zu entfernen. Aufgrund der starken Krümmung wird das Licht nicht mehr im Fasermantel geführt, d. h. es verläßt den Fasermantel und kann mr Photodetektoren gemessen werden.

Bei Verwendung einer Immersionsflüssigkeit genügt eine schwächere Krümmung der Lichtwellenleiter.

In F i g. 3 ist nun die von den Detektoren gemessenen Lichtintensität in Abhängigkeit von der Versetzung aufgetragen: Die Versetzung ist in μπι gemessen und auf der Abszisse aufgetragen. Da es auf das absolute Maß der Lichtintensität nicht ankommt, sind hier keine Maßeinheiten angegeben.

Die Kurve 100 zeigt nun, wie sich die gemessene Lichtintensität in Abhängigkeit von der Versetzung bei einer Anordnung gemäß der F i g. 1 ändert. Bei optimaler Justierung der Enden der Lichtwelienleiter zueinander erreicht die Intensität des an der Verbindungsstellegestreuten Lichtesein Minimum.

Die Kurve 200 zeigt die vom Detektor gemessene Lichtintensität in Abhängigkeit von der Versetzung bei einer Anordnung gemäß der Fig.2. Hier erreicht die gemessene Intensität bei optimaler Justierung der Enden der Lichtwelienleiter zueinander ein Maximum, da ^:n diesem Fall besonders viel Licht vom Fasermantel des ankommenden Lichtwellenleiters in den Fasermantel des abgehenden Lichtwellenleiters übergekoppelt wird.

Bei Monomode-Lichtwellenleitern kann es vorkommen, daß der Faserkern des Lichtwellenleiters nicht genau im Zentrum des Wellenleiters liegt und nicht genau kreissymmetrisch ausgebildet ist. Wenn dieser Fertigungsfehler berücksichtigt werden soll, ist es notwendig, das Licht des Senders in den Faserkern des ankommenden Lichtwellenleiters einzuspeisen, d. h. die Sender-Lichtquelle 10 muß wie in F i g. 1 am Anfang des ankommenden Lichtwellenleiters angeordnet sein. Außerdem muß in diesem Falle das übertragene Nutzlicht bestimmt werdei;, d. h. am Ende des abgehenden Lichtwellenleiters muß die Intensität des im Faserkern dieses Lichtwellenleiters geführten Lichtes gemessen werden. Bei Linhtwellenleitern mit derartigen Fehlem kann es vorkommen, daß auch bei minimalem Streulicht an der Kojjpelstelle keine optimale Justierung erreicht ist.

Jedoch sind im allgemeinen die Lichtwelienleiter sehr genau gefertigt, so daß die weiter oben beschriebenen Verfahren zur Justierung vorzuziehen sind.

Hierzu 1 Blait Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Jusiieren von optischen Bauteilen an Koppel- bzw. Spleißstellen, wobei ein ankommendes optisches Bauteil (1) möglichst genau mit einem abgehenden optischen Bauteil (2) verbunden werden soll, und wobei in dem ankommenden optischen Bauteil (1) Licht geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an der Koppelstelle (K) die Intensität des an dieser Koppelstelle entstehenden Streulichts bestimmt wird, wobei die optischen Bauteile (1, 2) so zueinander justiert werden, daß die Intensität dieses Streulichts ein Minimum erreicht

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Koppelstelle (K) ein Fotodetektor angeordnet wird, der die Koppelstelle möglichst weitgehend umschließt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Streulichts kurz vor der Koppelstelle (K) Licht in den Ma&t.:! des ankommenden optischen Bauteils (1) eingespeist wird, wobei das ankommende optische Bauteil (1) zur Lichteinspeisung gekrümmt und in einer Immersionsflüssigkeit angeordnet wird, deren Brechungsindex höher als der Brechungsindex des Mantels ist, und wobei das Licht durch diese Immersionsflüssigkeit hindurch auf das optische Bauteil (1) eingestrahlt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, jo dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Streulichts Licht in den Kern des ankommenden optischen Bauteils (1) eingespeist wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche I, 3 oder

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des a Streulichts indirekt bestimmt wird, wobei kurz hinter der Koppelstelle im Marr.<:I des abgehenden optischen Bauteils (2) geführtes Licht aus diesem Mantel in einen Detektor (3) eingeblendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn- -»o zeichnet, daß das abgehende optische Bauteil (2) kurz hinter der Koppelstelle (K^ gekrümmt wird und in einer Flüssigkeit (30) angeordnet wird, deren Brechungsindex höher als der Brechungsindex 4es Mantels dieses optischen Bauteils (2) ist, und daß das in die Flüssigkeit hineingebrochene Licht gemessen wird.