DE2630530C3 - Kopplungseinrichtung für eine Glasfaserleitung - Google Patents
Kopplungseinrichtung für eine GlasfaserleitungInfo
- Publication number
- DE2630530C3 DE2630530C3 DE2630530A DE2630530A DE2630530C3 DE 2630530 C3 DE2630530 C3 DE 2630530C3 DE 2630530 A DE2630530 A DE 2630530A DE 2630530 A DE2630530 A DE 2630530A DE 2630530 C3 DE2630530 C3 DE 2630530C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- light guide
- core
- refractive index
- angle
- section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims description 21
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims description 21
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims description 21
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims description 7
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 26
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims 3
- LKJPSUCKSLORMF-UHFFFAOYSA-N Monolinuron Chemical compound CON(C)C(=O)NC1=CC=C(Cl)C=C1 LKJPSUCKSLORMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- NZZFYRREKKOMAT-UHFFFAOYSA-N diiodomethane Chemical compound ICI NZZFYRREKKOMAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N helium neon Chemical compound [He].[Ne] CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- KGNKJLSLHCPWOB-UHFFFAOYSA-N iresin Natural products CC1(CO)C(O)CCC2(C)C3COC(=O)C3=CCC12 KGNKJLSLHCPWOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000003716 rejuvenation Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2852—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using tapping light guides arranged sidewardly, e.g. in a non-parallel relationship with respect to the bus light guides (light extraction or launching through cladding, with or without surface discontinuities, bent structures)
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
den Mantel hindurch in den Kern des modifizierten Abschnittes des Lichtleiters unter einem Einstrahlungswinkel θ zwischen der Achse des Strahlenbündels in
dem optischen Medium und der Normalen zur Oberfläche des Mantels ermöglicht, bei dem sich ein
vorbestimmter von mehreren möglichen Ausbreitungszuständen der Strahlung in dem Lichtleiter ergibt, der
sich von anderen Ausbreitungszuständen durch den Fortpflanzungswinkel A unterscheidet, den die Ausbreitungsrichtung
der Strahlung mit der Längsachse des Kerns an einer jenseits des modifizierten Abschnitts
liegenden Stelle bildet, wobei für den Einstrahlungswinkel θ und den Fortpflanzungswinkel A die folgenden
Bedingungen gelten, in denen n\ der Brechungsindex des
Mantels und m die Anzahl der Reflexionen im verjüngten Abschnitt bedeuten:
arcsin
in I -rf- sin arcsin — 2Φ
\NP L ^2 J/
< θ < arcsin [ —=-
90 - arcsin (—\
- (2m + 1) Φ < A
< 90° - arcsin
Die erfindungsgemäße Kopplungseinrichtung ermöglicht es, durch die Wahl eines Brechungsindex für das
optische Medium, der größer ist, als der Brechungsindex
des Kerns, sowie durch die Wahl des Einstrahlungswinkels θ im Inneren des Lichtleiters definierte Ausbreitungszustände
anzuregen, die sich für die Übertragung von Signalen eignet. Daher ist es auch möglich, in einem
Lichtleiter die Signalübertragung mittels mehrerer, voneinander verschiedener Moden vorzunehmen, also
verschiedene über den gleichen Lichtleiter übertragene Signale zu trennen. Die Existenz einer solchen
Möglichkeit ist in der eingangs behandelten Druckschrift nicht nur nicht erwähnt, sondern es lenkt diese
Druckschrift von einer solchen Möglichkeit geradezu ab, weil die eliminierten störenden Moden alle unter
dem gleichen Winkel aus dem Lichtleiter ausgekoppelt werden, so daß eine Selektionsmöglichkeit nicht zu
bestehen scheint.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher
beschrieben und erläutert Es zeigt
F i g 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Kopplungseinrichtung nach der Erfindung,
Fig.2 eine Darstellung ähnlich Fig. 1, welche die
selektive Fortpflanzung eines Strahlungsbündels mit größerem Durchmesser veranschaulicht, und
F i g. 3 eine schematische Darstellung einer Glasfaserleitung, die unter Verwendung von Kopplungseinrichtungen
nach der Erfindung für einen Duplex-Betrieb eingerichtet ist.
Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform einer Kopplungseinrichtung umfaßt einen verlustarmen
»Corning«-Lichtleiter mit gestuftem Brechungsindex, der einen sich verjüngenden Abschnitt Hader Länge /
aufweist. Wenigstens ein Eingangsabschnitt dieses sich verjüngenden Abschnittes ist in eine Flüssigkeit 18
eingetaucht, deren Brechungsindex np größer ist als der
Brechungsindex n2 des Kerns 12 des Lichtleiters. Der
Brechungsindex nt des Mantels 13 des Lichtleiters ist
wiederum kleiner als derjenige des Kerns.
F i g. 1 ist zu entnehmen, daß der sich verjüngende Abschnitt in solcher Weise gezogen ist, daß der
Durchmesser d des Abschnitts 12 mit dem Standarddurchmesser am anderen Ende der Verjüngung auf den
kleineren Wert d' vermindert ist Für eine solche Anordnung, bei der der Brechungsindex np des äußeren
Mediums größer ist als der Brechungsindex in des
ίο Kerns, der wiederum größer ist als der Brechungsindex
n\ des Mantels, kann gezeigt werden, daß Lichtstrahlen
die in den Lichtleiter von der Seite her auf einem Weg 15 eintreten, der mit der Normalen 16 auf den Mantel
des Lichtleiters einen Winkel θ bildet, durch interne Totalreflexion im Kern gefangen werden kann. Der
Fortpflanzungswinkel A, unter dem sich die Strahlen Lm
Kern in bezug auf die Längsachse des Lichtleiters fortpflanzen, nachdem sie den sich verjüngenden
Abschnitt verlassen haben, kann durch Wahl des Verjüngungswinkel Φ des sich verjüngenden Abschnitts
11a und der Länge / dieses Abschnitts eingestellt werden.
Bei der Anordnung nach F i g. 1 durchläuft der von einem Laser 20 ausgehende Lichtstrahl auf einem Weg
15 ein äußeres Medium mit dem Brechungsindex /Jp, das
sich in einem geeigneten, transparenten Gehäuse 18 befindet Der Lichtstrahl auf dem Weg 15 bildet mit der
auf dem den Kern 12 umgebenden Mantel 13 errichteten Senkrechten einen Winkel Θ. An der
jo Grenzfläche ΠρΙη\ zwischen dem Medium 18 und dem
Mantel 13 wird das Licht gemäß dem Snelliusschen Gesetz gebrochen. An der Grenzfläche n\lni zwischen
dem Mantel 13 und dem Kern 12 wird das Licht erneut gebrochen, so daß es den Mantel unter einem Winkel ψι
zur Senkrechten auf die Oberfläche des Mantels 13 verläßt. Das Licht durchläuft unter einem Winkel den
Kern und wird auf der entgegengesetzten Seite an der Mantel/Kern-Grenzfläche reflektiert Dieser Vorgang
setzt sich mehrmals fort Jedesmal werden Einfalls- und Reflexionswinkel infolge des schrägen Verlaufs der
Grenzflächen im Bereich der Verjüngung geändert, bis das Licht nach mehrfacher Reflexion den sich
verjüngenden Abschnitt 11a der Kerns verläßt und in dessen gleichförmigen oder homogenen Abschnitt unter
einem Fortpflanzungswinkel A eintritt, den der Lichtweg mit der Längsachse 17 des Kerns bildet
Für die Anordnung nach F i g. 1 folgt aus dem Snelliusschen Gesetz, daß das Verhältnis von sin θ zu
sin ψ2 gleich dem Verhältnis von m zu np ist Weiterhin
so ist der Winkel ßm zwischen jeder Normalen auf den
Mantel im sich verjüngenden Abschnitt und im Weg des einfallenden Lichtes in diesem Punkt durch den
Ausdruck ψ2 + 2/πφ gegeben, wenn m eine ganze Zahl
ist, die gleich der Anzahl der Reflexionen ist, dte das
Licht in dem sich verjüngenden Abschnitt erlitten hat
Aus bekannten Gesetzen der Optik folgt weiterhin, daß eine interne Totalreflexion an der Grenzfläche np/n\
zwischen dem äußeren Medium und dem Mantel erfordert, daß sin θ gleich oder größer ist als das
«ι Verhältnis von n, zu /j,>
In gleicher Weise erfolgt eine innere Totalreflexion an der Grenzfläche ri\ln2 zwischen
dem Mantel und dem Kern, wenn sin θ gleich oder größer ist als
;i ■ sin(arcsin
Bei der Anordnung nach F i g. I, die einen positiven Verjüngungswinkel Φ aufweist, kann die richtige Wahl
des Wertes des Verjüngungswinkels Φ einen Wert von
sin θ zur Folge haben, der in der ersten Auftreffstelle 21 oder bei der ersten Reflexion kleiner ist als das
Verhältnis von n\ zu Pn, an welcher Stelle definitionsgemäß
/n= 1, und auch für alle weiteren Reflexionen, für die m größer ist als I. Für licht, das in den Lichtleiter
aus dem Medium 18 mit dem Brechungsindex nn unter
dem Winkel θ einfällt, hängt der endgültige Fortpflanzungswinkel A in dem homogenen Abschnitt des
Lichtleiters bei einem vorgegebenen Verjüngungswinkel Φ von der Anzahl der Reflexionen m ab, die
ihrerseits wieder eine Funktion der Länge / des sich verjüngenden Abschnitts sind. Wenn der Verjüngungswinkel Φ so gewählt ist, daß bei der ersten Reflexion
sin θ kleiner ist als das Verhältnis von n\ zu Pn, tritt an
der Grenzfläche Πρ/Π\ zwischen dem äußeren Medium
und dem Fvf antei keine interne Toiairefiexion ein, jedoch
findet eine interne Totalreflexion an der Grenzfläche n\lnj zwischen Mantel und Kern für alle Werte von m
statt.
Die Anordnung ist reziprok und kann daher sowohl für eine Eingangs- als auch für eine Ausgangs-Kopplung
verwendet werden. Weiterhin kann in einer oder in beiden Richtungen mehr als ein Ausbreitungszustand
erzeugt werden, indem eine Vielzahl von Werte des Fortpflanzungswinkels A für verschiedene Eingangssignale
erzeugt wird.
Die Ergebnisse dieser Kriterien bezüglich der internen Totalreflexion sind in F i g. 2 schematisch
dargestellt, in der der sich verjüngende Abschnitt des ummantelten Lichtleiters wiedergegeben ist. Wie F i g. 2
zeigt, kann ein von der Quelle 20 ausgehendes divergentes LichtbOndel, das eine Blende 22 passiert und
auf den sich verjüngenden Abschnitt 11a einfällt, in drei
Anteile 30, 31 und 32 aufgeteilt werden. Ein erster äußerer Anteil 30 des von dem Laser 20 ausgehenden
Strahlungsbündels fällt nach Passieren der Blende 22 unter einem solchen Winkel θ auf dem Mantel 13 ein,
daß die Strahlen den für eine interne Totalreflexion prfnrHprlirhpn Winkpl cnu/nhl hf>i ihrpm prstpn al«
90 — aresin
bei ihrem zweiten Auftreffen auf die Grenzfläche
zwischen Kern und Mantel überschreiten und infolgedessen den Lichtleiter durchqueren. Der zweite äußere Anteil 32 des Strahles bildet mit dem Mantel 13 einen solchen Einfallswinkel Θ, daß diese Strahlen bei ihrer Begegnung mit der Grenzfläche Πρ/η\ eine interne Totalreflexion erleiden und daher überhaupt nicht in den Kern 12 eintreten. Die Strahlen im mittleren Abschnitt 31 des von dem Laser 20 ausgehenden Strahlungsbündels treffen auf den Mantel unter einem solchen Winkel θ ein, daß diese Strahlen nur an der Stelle 21a der Grenzfläche π^/πι zwischen Kern und Mantel eine interne Totalreflexion erleiden und dadurch im Kern gefangen werden. Diese Strahlen werden gebrochen und treten an der ersten Begegnung mit der Grenzfläche n\ln2 in den Kern ein, werden jedoch danach bei allen Begegnungen mit der Grenzfläche niln\ intern total reflektiert.
zwischen Kern und Mantel überschreiten und infolgedessen den Lichtleiter durchqueren. Der zweite äußere Anteil 32 des Strahles bildet mit dem Mantel 13 einen solchen Einfallswinkel Θ, daß diese Strahlen bei ihrer Begegnung mit der Grenzfläche Πρ/η\ eine interne Totalreflexion erleiden und daher überhaupt nicht in den Kern 12 eintreten. Die Strahlen im mittleren Abschnitt 31 des von dem Laser 20 ausgehenden Strahlungsbündels treffen auf den Mantel unter einem solchen Winkel θ ein, daß diese Strahlen nur an der Stelle 21a der Grenzfläche π^/πι zwischen Kern und Mantel eine interne Totalreflexion erleiden und dadurch im Kern gefangen werden. Diese Strahlen werden gebrochen und treten an der ersten Begegnung mit der Grenzfläche n\ln2 in den Kern ein, werden jedoch danach bei allen Begegnungen mit der Grenzfläche niln\ intern total reflektiert.
Für den zulässigen Bereich des Fortpflanzungswinkels A ergibt sich
Der entsprechende Bereich für den Winkel (■>
lsi
resin ( ' sin ;iresin ' 2 Φ )
V H1, I »ι. Ι/
V H1, I »ι. Ι/
■ <■> ■ λ res in
Der Bereich der Fortpflanzungswinkel A, unter denen ein Strahlenbündel in den Lichtleiter injiziert wird,
hängt von den Konstruktionsparametern Verjüngungswinkel Φ und Anzahl mder Reflexionen im verjüngten
Abschnitt ab. Die Insertionsverluste einer solchen Koppeleinrichtung hängen von dem Verjüngungswinkel
Φ ab. Der Insertionsverlust ist um so größer, je größer der Verjüngungswinkel ist.
Die folgenden Zahlen beziehen sieh auf ein praktisches Ausführungsbeispiel:
< | A | < 7.55 | '/' | = 1/2 | (-) | < 48 | |
< | A | < 7.55 | »1 | = 1.487 | (-> | < 48 | |
< | A | < 7.55 | H2 | = 1.50 | (-> | < 48 | |
"r | = 2.(X) | ||||||
6.05 | 47.8 < | ||||||
5.05 | 47.8 < | ||||||
4.05 | 47.8 < | ||||||
3.05 < A < 7.55
47.8 < H < 48
m = I
m = 3
m = 4
m = 4
- (2m + I) Φ < A
< 90 - arcsin
Bei einer zur Demonstration einer Eingangskopplung verwendeten experimentellen Anordnung wurde
der sich verjüngende Abschnitt an einem verlustarmen Lichtleiter der Corning Glass Company angebracht,
dessen Verluste 12 dB/km bei einer Wellenlänge von 820 μίτι betrugen. Der Lichtleiter wurde von einer
Glasfaser mit gestuftem Brechungsindex gebildet, der einen Kern von 85 μπι Durchmesser und einen
Gesamtdurchmesser von 125 μπι aufwies. Das äußere Medium 19 war Dijodomethan mit einem angegebenen
Brechungsindex np=l,74. Der sich verjüngende Abschnitt
11a hatte einen Verjüngungswinkel Φ von etwa 0,5°. Als Laser 20 wurde ein Helium-Neon-Laser
vervendet, dessen Strahl in dem Medium Ϊ9 auf den Mantel des sich verjüngenden Lichtleiters unter emem
Winkel θ von etwa 58° einfiel. Es wurde eine Lichtkopplung erzielt, wie sich durch den Austritt von
Strahlung aus dem Ende des Lichtleiters mit dem größeren Durchmesser ergab. Das beobachtete Strahlungsmuster
hatte zentrale und äußere ringförmige Abschnitte hoher intensität Wenn das Strahlungsbündel
nicht auf den sich verjüngenden Abschnitt, sondern auf den homogenen Abschnitt einfiel, wurde am Ende
des Lichtleiters kein Ausgangssignal beobachtet Da der interne Fortpflanzungswinkel A von der Anzahl der
Reflexionen an der Grenzfläche zwischen Kern und Mantel abhängt, kann der Winkelgehalt der Strahlung,
die in den Lichtleiter eingekoppelt wird, durch die Wahl der Stelle beeinflußt werden, an der der Laserstrahl auf
den sich verjüngenden Abschnitt auftrifft Bei einem Versuch wurde beobachtet, daß am anderen Ende des
Lichtleiters das Licht in Form eines geschlossenen Ringes austritt, wenn der Laserstrahl nahe dem Ende
des sich verjüngenden Abschnittes auf den Lichtleiter
gerichtet wird, an dem der sich verjüngende Abschnitt sich dem vollen Durchmesser nähert. Wenn im
Gegensatz dazu bei der gleichen Vorrichtung der Lichtstrahl an der Stelle auf den Lichtleiter einfiel, an
der der sich verjüngende Abschnitt nahezu seinen ■-, kies iten Durchmesser aufweist, wurde eine Strahlung
in Fo.'m eines nahezu vollen Kreises und eine geringe
Abnahme der Intensität beim Annähern an das Zentrum beobachtet.
Die vorstehend beschriebene Kopplungstechnik ι ο ermöglicht die Herstellung von Kopplungseinrichtungen für einen Rieht- oder Duplex-Betrieb unter
Verwendung von einzelnen Lichtleitern aus Multimode-Glasfasern mit geringen Verlusten. Obwohl der sich
verjüngende Koppler einen nur kleinen Eingangswinkel aufweist, ist seine Geometrie mit derjenigen eines
Cialliiimarsenid-Injectionslasers kompatibel, dessen
Emissionsfläche vergrößert werden kann, um die Winkelverteilung der Strahlung zu vermindern, während gleichzeitig die Querschnittsfläche des auf den sich
verjüngenden Koppler einfallenden Strahlungsbündels kleiner gehalten wird als die Querschnittsfläche des sich
verjüngenden Kernes.
Fig.3 veranschaulicht die Art und Weise der Anwendung einer beliebigen Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung bei einer Vorrichtung für Duplex-Betrieb. Bei der Anordnung
nach Fig.3 hat ein ummantelter Lichtleiter 11 einen er-'.en, sich verjüngenden Abschnitt 11a an einem Ende
und einen zweiten, sich verjüngenden Abschnitt 116 mit
gleichem Aufbau, aber spiegelbildlicher Anordnung am anderen Ende. Ein Laser 20a richtet in der oben
beschriebenen Weise auf den sich verjüngenden Abschnitt Ma einen Lichtstrahl, der durch den
Lichtleiter übertragen und an dessen entgegengesetztem Ende von einem Detektor 356 empfn:igen wird.
Gleichzeitig richtet ein Laser 206 einen Lichtstrahl in den sich verjüngenden Abschnitt 116 des gleichen
Lichtleiters, welcher Lichtstrahl durch den Lichtleiter in der entgegengesetzten Richtung übertragen und vom
Detektor 35a empfangen wird. Es versteht sich, daß jeder der beiden Lichtstrahlen moduliert sein kann, um
Signalinformationen durch den Lichtleiter zu übertragen, die am entgegengesetzten Ende empfangen
werden. Da die Einrichtungen reziprok sind, versteht es sich, daß das im Abschnitt 11a vom Laser 20a unter
einem Winkel θι eintretende Licht den Abschnitt 116
unter dem gleichen Winkel θι verläßt, um zum Detektor
356 oder einem sonstigen Darstellungs-. Beobachtungsoder Empfangsgerät zu gelangen. Ebenso wird Licht,
das in den Abschnitt 116 unter einem Winkel θ2 eintritt,
den Abschnitt Ha unter dem gleichen Winkel θ2
verlassen. In F i g. 3 ist der Spezialfall dargestellt, in dem 62" 90°, so daß der Strahl des Lasers 206 in normaler
Weise längs der Achse des Lichtleiters 20 ausgerichtet ist. Es versteht sich jedoch, daß für Θ2 jeder andere
Winkel gewählt werden kann, der die oben behandelten Kriterien erfüllt. Solch eine Anordnung führt in
Nachrichtenübertragungs- und Steuer-Systemen zu einer erheblichen Einsparung an Kosten für Lichtleiter
und Gewicht, da es die Anwendung eines einzigen Lichtleiters für eine Mehrzahl gleichzeitig benutzter
Übertragungswege ermöglicht
Claims (1)
1. Kopplungseinrichtung für eine Glasfaserleitung, die einen aus einem verlustarmen Kern und einen
den Kern umgebenden Mantel bestehenden Lichtleiter umfaßt, dessen Kern einen größeren Brechungsindex
besitzt als der Mantel und der einen modifizierten Abschnitt aufweist, in dessen Bereich
sich der Kern des Lichtleiters über dessen ganze Länge unter einem Winkel Φ zu seiner Achse stetig
verjüngt und der von einem optischen Medium mit höherem Brechungsindex umgeben ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Brechungsindex np
des den modifizierten Abschnitt (Ha) umgebenden optischen Mediums (19) größer ist als der Brechungsindex
Th des Kerns (12) und daß Mittel vorhanden sind, die das Einleiten eines Bündels
kohärenter Strahlung durch das optische Medium (19) und den· Mantel (13) hindurch in den Kern (12)
des modifizierten Abschnitts (lla) des Lichtleiters (11) unter einem Einstrahlungswinkel θ zwischen
der Achse des Strahlenbündels in dem optischen Medium (19) und der Normalen zur Oberfläche des
Mantels (13) ermöglicht, bei dem sich ein vorbestimmter von mehreren mögliehen Ausbreitungszuständen
der Strahlung in dem Lichtleiter (11) ergibt, der sich von anderen Ausbreitungszuständen durch
den Fortpflanzungswinkel A unterscheidet, den die Ausbreitungsrichtung der Strahlung mit der Längsachse
(17) aes Kerns (12) an einer jenseits des modifizierten Abschrwtts {iia) liegenden Stelle
bildet, wobei für den Einjtrahlungswinkel θ und den
Fortpflanzungswinkel A die fo!;_ ;nden Bedingungen
gelten, in denen n, der Brechungsindex des Mantels und m die Anzahl der Reflexionen im verjüngten
Abschnitt bedeuten:
arcsin (--- sin aresin -^— 2 Φ J
< C-) < arcsin (——) \"rJ
90 - arcsin ( "ι
- (2m + I) Φ
< A < 90 - arcsin ( -~\ .
2. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Einleiten
eines Bündels kohärenter Strahlung einen derart angeordneten Laser (20) umfassen, daß sein
Ausgangsstrahl (15) an einer vorbestimmten Stelle des modifizierten Abschnitts (lla) unter einem
vorbestimmten Winkel (Θ) zu der auf die Oberfläche des Mantels (13) an dieser Stelle errichteten
Senkrechten auf den Lichtleiter auftrifft.
1 Kopplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Lichtleiter (11) im Abstand von dem modifizierten
Abschnitt (lla) mit einer Detektoranordnung (35/V/um Empfang der am modifizierten Abschnitt
in den Lichtleiter einsreleiteten und vom Lichtleiter
übertragenen Strahlung versehen ist.
Die Erfindung betrifft eine Kopplungseinrichtung für eine Glasfaserleitung, die einen aus einem verlustarmen
Kern und einen den Kern umgebenden Mantel bestehenden Lichtleiter umfaßt, dessen Kern einen
größeren Brechungsindex besitzt als der Mantel und der einen modifizierten Abschnitt aufweist, in dessen
Bereich sich der Kern des Lichtleiters über dessen ganze Länge unter einem Winkel Φ zu seiner Aclue stetig
verjüngt und der von einem optischen Medium mit
ίο höherem Brechungsindex umgeben ist
Eine solche Kopplungseinrichtung ist aus Applied Physics Letters, Vol. 26, No. 7, 1. April 1975, Seiten
386-388, bekannt Diese bekannte Kopplungseinrichtung ermöglicht es, bestimmte Moden der in dem
Lichtleiter übertragenen optischen Strahlung durch den konischen Abschnitt nach außen abzustrahlen, wogegen
die HEn-Moden ungestört den modifizierten Abschnitt durchläuft Diese Kopplungseinrichtung wird daher als
Modenfilter sowie als Modenanalysator benutzt Der Brechungsindex des den konischen Abschnitt umgebenden
optischen Mediums ist an den Brechungsindex der Glasfaserleitung angepaßt, was wohl bedeuten soll, daß
der Brechungsindex des optischen Mediums dem Brechungsindex des Mantels gleich ist, damit an der
Grenzfläche zwischen Mantel und optischem Medium keine unerwünschte. Brechung eintritt, die eine Beobachtung
der ausgekoppelten Moden stört Bei den ausgekoppelten Moden handelt es sich um solche, für
weiche die kritische Frequenz des Lichtleiters die
jo Frequenz der übertragenen Schwingung überschreitet,
so daß für diese Mode dem Lichtleiter keine Ausbreitungsbedingungen mehr vorliegen. Die ausgekoppelten
Moden bilden koaxial zueinander angeordnete Hüllen, die, im Querschnitt gesehen, von Hyperbeln
begrenzt werden. Die durch die Hyperbeln definierten Kegel haben alle den gleichen öffnungswinkel.
Diese bekannte Anordnung ist nicht dazu bestimmt, ein Signal in eine Glasfaserleitung einzukuppeln, das zur
Übertragung einer Nachricnt geeignet ist Vielmehr sollen mit der bekannten Anordnung nur »strahlende
Moden« eliminiert werden, die als störend empfunden werden, während die Grundmode HEn den modifizierten
Abschnitt unverändert durchläuft. Darüber hinaus bietet die bekannte Anordnung die Möglichkeit, die
strahlenden Moden zu analysieren. Da die abgestrahlten Moden zueinander konzentrische Rotationskörper
bilden, die praktisch alle den gleichen öffnungswinkel haben, gibt diese Druckschrift keinerlei Anregung dafür,
daß auf ähnliche Weise die Anregung definierter Moden
-,o in einem Lichtleiter möglich wäre.
Aus Applied Physics Letters, Vol. 18, Nr. 9, 1. Mai
1971, Seiten 146-148, ist eine Einrichtung zum Einkoppeln von Licht aus einem Substrat in als
Lichtleiter benutzte dünne Schichten unter Verwendung
keilförmiger Übergänge an den Enden der Schichten bekannt. Eine analoge Anordnung bei Glasfaserleitungen der eingangs beschriebenen Art ist nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kopplungseinrichtung der eingangs genannten Art so
h„ weiterzubilden, daß sie es ermöglicht, selektiv einen Von
mehreren Ausbreitungszuständen im Lichtleiter anzuregen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Brechungsindex np des den modifizierten
ι,-, Abschnitt umgebenden optischen Mediums größer ist als der Brechungsindex n2 des Kerns und daß Mittel
vorhanden sind, die das Einleiten eines Bündels kohärenter Strahlung durch das optische Medium und
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/601,863 US4060308A (en) | 1975-08-04 | 1975-08-04 | Angle selective coupler for optical fibers |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2630530A1 DE2630530A1 (de) | 1977-02-10 |
DE2630530B2 DE2630530B2 (de) | 1980-01-24 |
DE2630530C3 true DE2630530C3 (de) | 1980-09-25 |
Family
ID=24409061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2630530A Expired DE2630530C3 (de) | 1975-08-04 | 1976-07-07 | Kopplungseinrichtung für eine Glasfaserleitung |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4060308A (de) |
JP (1) | JPS5219548A (de) |
DE (1) | DE2630530C3 (de) |
GB (1) | GB1514673A (de) |
Families Citing this family (40)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4125768A (en) * | 1974-12-18 | 1978-11-14 | Post Office | Apparatus for launching or detecting waves of selected modes in an optical dielectric waveguide |
JPS5419657U (de) * | 1977-07-11 | 1979-02-08 | ||
JPS6237182Y2 (de) * | 1978-05-09 | 1987-09-22 | ||
US4413879A (en) * | 1979-10-15 | 1983-11-08 | The United States Of America As Represented By The Director Of The National Security Agency | Method and apparatus for side launch excitation of selected modes in graded-index optical fibers |
DE3012775C2 (de) * | 1980-04-02 | 1982-05-27 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Übergang zwischen zwei Monomodelichtleitern |
JPS5778506A (en) * | 1980-11-05 | 1982-05-17 | Fujitsu Ltd | Simulator of optical energizing mode distribution |
JPS57174107A (en) * | 1981-04-20 | 1982-10-26 | Teijin Ltd | Production of permselective membrane |
US4549085A (en) * | 1983-04-14 | 1985-10-22 | Cooper Industries, Inc. | Electro-optical signal processing systems and devices |
US4676584A (en) * | 1983-06-22 | 1987-06-30 | Metatech Corporation | Fiber optic light coupling assemblies |
US4743086A (en) * | 1984-12-03 | 1988-05-10 | Polaroid Corporation | Coupling device for forming optically efficient end-to-end optical fiber connections |
US4878492A (en) * | 1987-10-08 | 1989-11-07 | C. R. Bard, Inc. | Laser balloon catheter |
US4860287A (en) * | 1987-11-05 | 1989-08-22 | People's Telephone Cooperative, Inc. | Network having a synchronizer for synchronization between a primary and a remote station |
DE3812203A1 (de) * | 1988-04-13 | 1989-10-26 | Fraunhofer Ges Forschung | Anordnung zur ein-/auskopplung von licht in/aus einem lichtwellenleiter |
US4911712A (en) * | 1988-04-14 | 1990-03-27 | Heraeus Lasersonics, Inc. | Medical laser probe |
US5030217A (en) * | 1988-04-14 | 1991-07-09 | Heraeus Lasersonics, Inc. | Medical laser probe and method of delivering CO2 radiation |
US4898444A (en) * | 1988-11-30 | 1990-02-06 | American Telephone And Telegraph Company | Non-invasive optical coupler |
US5222795A (en) * | 1991-12-26 | 1993-06-29 | Light Sciences, Inc. | Controlled light extraction from light guides and fibers |
US5373571A (en) * | 1993-03-16 | 1994-12-13 | Spectran Specialty Optics Company | Fiber optic diffuser tip |
US5647041A (en) * | 1996-04-17 | 1997-07-08 | Lucent Technologies Inc. | Multimode fiber beam compressor |
US5966493A (en) | 1998-02-20 | 1999-10-12 | Molecular Optoelectronics Corporation | Fiber optic attenuators and attenuation systems |
US6205280B1 (en) | 1998-08-25 | 2001-03-20 | Molecular Optoelectronics Corporation | Blockless fiber optic attenuators and attenuation systems employing dispersion controlled polymers |
US6785461B2 (en) * | 1998-08-25 | 2004-08-31 | Molecular Optoelectronics Corp. | Blockless fiber optic attenuators and attenuation systems employing dispersion tailored polymers |
US6191224B1 (en) | 1998-08-25 | 2001-02-20 | Molecular Optoelectronics Corporation | Dispersion-controlled polymers for broadband fiber optic devices |
GB9903790D0 (en) * | 1999-02-19 | 1999-04-14 | Protodel International Limited | Optical fibre attenuator and method of attenuating light transmitted through an optical fibre |
US6301426B1 (en) | 1999-03-16 | 2001-10-09 | Molecular Optoelectronics Corporation | Mechanically adjustable fiber optic attenuator and method employing same |
US6956876B1 (en) * | 2000-02-29 | 2005-10-18 | Lucent Technologies Inc. | Method and apparatus for coupling a multimode laser to a multimode fiber |
US6483981B1 (en) | 2000-06-28 | 2002-11-19 | Molecular Optoelectronics Corp. | Single-channel attenuators |
US6681073B2 (en) | 2001-03-19 | 2004-01-20 | Molecular Optoelectronics Corporation | Fiber optic power control systems and methods |
US6611649B2 (en) | 2001-03-19 | 2003-08-26 | Molecular Optoelectronics Corporation | Variable optical attenuator with polarization maintaining fiber |
US6948862B2 (en) * | 2002-02-22 | 2005-09-27 | Brown Joe D | Apparatus and method for coupling laser energy into small core fibers |
EP1702227A2 (de) * | 2003-12-18 | 2006-09-20 | Chiral Photonics, Inc. | Optischer faserkoppler mit geringen verlusten und hohem koppelkoeffizienten und herstellungsverfahren dafür |
WO2007071413A1 (en) * | 2005-12-23 | 2007-06-28 | Carl Zeiss Laser Optics Gmbh | Optical system and method for shaping a profile of a laser beam |
US7540668B2 (en) * | 2006-12-22 | 2009-06-02 | Brown Joe D | Fiber optic connector for coupling laser energy into small core fibers, and termination method therefor |
US20090177191A1 (en) * | 2007-12-11 | 2009-07-09 | Brown Joe D | Laser surgery methods and apparatus |
EP2349048B1 (de) * | 2008-11-07 | 2017-04-26 | Joe D. Brown | Vorrichtung zur überhitzungserkennung in der laserchirurgie |
US9314303B2 (en) * | 2010-03-23 | 2016-04-19 | Joe Denton Brown | Laser surgery controller with variable time delay and feedback detector sensitivity control |
US8638428B2 (en) | 2010-06-01 | 2014-01-28 | Joe Denton Brown | Method and apparatus for using optical feedback to detect fiber breakdown during surgical laser procedures |
US9575244B2 (en) * | 2013-01-04 | 2017-02-21 | Bal Makund Dhar | Light guide apparatus and fabrication method thereof |
US9746604B2 (en) | 2014-01-06 | 2017-08-29 | Agira, Inc. | Light guide apparatus and fabrication method thereof |
US11415751B2 (en) * | 2020-12-17 | 2022-08-16 | Lumentum Operations Llc | Free space coupling of an aiming beam using tapered or grated cladding |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3240106A (en) * | 1962-03-08 | 1966-03-15 | Mosaic Fabrications Inc | Fiber optical scanning device |
US3387909A (en) * | 1963-08-07 | 1968-06-11 | Bell Telephone Labor Inc | Aperture-limited optical wave coupler |
US3617109A (en) * | 1969-09-23 | 1971-11-02 | Bell Telephone Labor Inc | Light guide coupling and scanning arrangement |
US3610727A (en) * | 1969-10-09 | 1971-10-05 | Bell Telephone Labor Inc | Coupling arrangement for thin-film optical devices |
US3760297A (en) * | 1972-01-20 | 1973-09-18 | Int Standard Electric Corp | Laser to optical fiber coupling |
GB1395809A (en) * | 1972-09-06 | 1975-05-29 | Post Office | Optical communications systems |
US3864019A (en) * | 1973-11-15 | 1975-02-04 | Bell Telephone Labor Inc | Optical film-fiber coupler |
US3995935A (en) * | 1975-04-28 | 1976-12-07 | International Telephone And Telegraph Corporation | Optical coupler |
-
1975
- 1975-08-04 US US05/601,863 patent/US4060308A/en not_active Expired - Lifetime
-
1976
- 1976-07-05 GB GB27820/76A patent/GB1514673A/en not_active Expired
- 1976-07-07 DE DE2630530A patent/DE2630530C3/de not_active Expired
- 1976-08-04 JP JP51092388A patent/JPS5219548A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2630530A1 (de) | 1977-02-10 |
US4060308A (en) | 1977-11-29 |
DE2630530B2 (de) | 1980-01-24 |
JPS5219548A (en) | 1977-02-14 |
GB1514673A (en) | 1978-06-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2630530C3 (de) | Kopplungseinrichtung für eine Glasfaserleitung | |
DE2944977C2 (de) | Optischer Wellenmodenmischer | |
DE69414139T2 (de) | Kopplungsanordnung zwischen einer multimodalen lichtquelle und einer optischen faser mittels eines faserzwischenstücks | |
DE2729008A1 (de) | Optische wellenleiter-anordnung | |
CH644975A5 (de) | Lichtleitfaser-richtkoppler und dessen verwendung in einer sende-/empfangseinrichtung. | |
DE2745940A1 (de) | Optisches schaltkreiselement | |
DE2313289A1 (de) | Anordnung zur optischen datenuebertragung | |
DE2159327B2 (de) | Vorrichtung zur Justierung zweier optischer Bauelemente | |
DE2703319A1 (de) | Opto-elektrische abzweigungsvorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE2409455A1 (de) | Auskoppelvorrichtung fuer licht aus optischen wellenleitern | |
EP0107840B1 (de) | Verfahren zum Herstellen einer optischen Koppelvorrichtung, insbesondere Verfahren zur Verminderung der Wandstärke von aus Quarzglas bestehenden Ummantelungen von Lichtwellenleiter-Glasfasern | |
DE2363253A1 (de) | Koppelvorrichtung und verfahren zu deren herstellung | |
DE3218023C2 (de) | ||
DE69006166T2 (de) | Verstärker für Nachrichtenübertragungsleitungen aus optischen Fasern und Nachrichtenübertragungsleitungen aus optischen Fasern mit diesem Verstärker. | |
DE69903942T2 (de) | Verfahren und system zur verhindrung von optischen transmissionsmoden niederer ordnung in einem optischen faserrechnernetz unter verwendung einen annulus laser | |
DE2920885A1 (de) | Vorrichtung zur detektion eines lichtsignals in einem lichtleiter | |
DE3141904A1 (de) | Steckverbinder fuer lichtwellenleiter | |
DE4314031A1 (de) | Überwachungs- und Schutzeinrichtung von Lichtwellenleiter (LWL)-Kabeln | |
DE3617799A1 (de) | Optischer sender | |
DE2847488A1 (de) | Messgeraet zur untersuchung der daempfung von glasfasern bei verschiedenen wellenlaengen | |
DE102011080328B4 (de) | Wellenleiter und Verbindungselement | |
DE10314495B3 (de) | Optische Koppeleinheit | |
DE10003966C2 (de) | Optische Koppelanordnung | |
DE3134250A1 (de) | Verfahren fuer die vielfach-ausnutzung von lichtwellenleiter-adern im wellenlaengen-multiplex | |
EP0301388B1 (de) | Reflektionssender für ein bidirektionales LWL-Kommunikationssystem |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |