DE2635656A1 - FIBER OPTIC SYSTEMS WITH CROSS-TALK EFFECTS - Google Patents
FIBER OPTIC SYSTEMS WITH CROSS-TALK EFFECTSInfo
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WiesbadenPatent attorney
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JENAer GLASWERK
SCHOTT" & GEN.JENAer GLASWERK
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Hattenbergstr. 10
6500 MainzHattenbergstrasse 10
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Faseroptische Systeme bestehen aus einer oder mehreren Einzelfasern aus einem hochbrechenden Kern, umgeben von einem niedriger brechenden Mantel.Fiber optic systems consist of one or more individual fibers from a high refractive index core surrounded by one lower refractive coat.
Die Einzelfasern sind entweder beweglich zueinander, oder sie können miteinander verschmolzen sein. Den Effekt der Lichtübertragung erhält man durch die wiederholte Anwendung der Totalreflexion des Lichtes an der Grenzfläche zwischen KernThe individual fibers are either movable with respect to one another or they can be fused with one another. The effect of light transmission is obtained by repeatedly applying total reflection of the light at the interface between the core
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und Mantel. Der Lichtleiteffekt tritt nur dann in gewünschter Weise auf, wenn dabei die einzelne Totalreflexion praktisch verlustfrei erfolgt. Dies ist dann gewährleistet, wenn die Brechungsindexverteilung möglichst nahe an eine ideale Verteilung herankommt (vorzugsweise eine Rechteckverteilung) , und wenn keine Verluste durch Streuung und Absorption im Kernglas und an der Grenzfläche zwischen Kern und Mantel entstehen.and coat. The light guide effect only occurs in the desired manner Way if the individual total reflection takes place practically without loss. This is then guaranteed if the refractive index distribution comes as close as possible to an ideal distribution (preferably a rectangular distribution) and if there are no losses due to scattering and absorption in the core glass and at the interface between the core and coat emerge.
Weiterhin ist aber auch für eine verlustfreie Totalreflexion unabdingbar, daß der Mantel der Faser eine Mindeststärke hat. Bekanntlich entsteht im Mantel eine sogenannte quergedämpfte Welle, bei der die Intensität exponentiell abnimmt, und wobei kein Energietransport erfolgt. Hierzu ist es erforderlich, daß die'Mantelstärke theoretisch unendlich groß ist, praktisch aber in der Größenordnung von mindestens drei Lichtwellenlängen liegt. Andernfalls ist die Totalreflexion als solche gestört, und es wird Licht ausgekoppelt.Furthermore, however, is also for a loss-free total reflection It is essential that the sheath of the fiber has a minimum thickness. As is well known, a so-called transversely damped occurs in the jacket Wave in which the intensity decreases exponentially and with no energy transport. For this it is necessary that the 'jacket thickness is theoretically infinitely large is, but in practice is on the order of at least three wavelengths of light. Otherwise there is total reflection disturbed as such, and light is coupled out.
Aus diesem Grunde wird stets streng darauf geachtet, daß die Mantelstärke der Fasern in verschmolzenen und flexiblen faseroptischen Systemen mindestens die Größenordnung von drei Lichtwellenlängen hat (z.B. beträgt bei sichtbarem Licht mit einer mittleren Wellenlänge von 0,5 ,um die Mantelstärke ■ mindestens 1,5 ,um und vorzugsweise sogar 2 ,um). Bei lichtübertragenden Systemen bewirkt "ein übersprechen des Lichtes durch den Mantel hindurch praktisch einen Lichtverlust und damit eine Verringerung der Lichtübertragungseigenschaften des Faserbündels. Bei bildübertragenden verschmolzenen Systemen tritt beim Obersprechen das Licht in dieFor this reason, strict care is always taken to ensure that the sheath thickness of the fibers is fused and flexible fiber optic systems has at least the order of magnitude of three light wavelengths (e.g. in the case of visible light with a mean wavelength of 0.5 to the cladding thickness ■ at least 1.5 µm and preferably even 2 µm). In light-transmitting systems, "causes crosstalk Light through the jacket practically a loss of light and thus a reduction in the light transmission properties of the fiber bundle. In image-transmitting fused systems, the light enters the crosstalk
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Nachbarfasern über und bewirkt so eine Verminderung des Kontrastes. Deswegen wird bei verschmolzenen bildübertragenden Systemen das in den Mänteln vagabundierende Licht durch streulichtabsorbierende Elemente reduziert, die sich zwischen den einzelnen Fasern befinden (EXTRA MURAL ABSORPTION - EMA). Hierdurch wird der Kontrast in der Bildübertragung erhalten.Neighboring fibers and thus causes a reduction in the contrast. Therefore, with fused image-transmitting systems, the light straying in the jackets will pass through Reduced stray light-absorbing elements that are located between the individual fibers (EXTRA MURAL ABSORPTION - EMA). This preserves the contrast in the image transmission.
Es ergibt sich nun die Möglichkeit, den übersprecheffekt bei einem faseroptischen System nicht zu vermeiden, sondern gezielt herbeizuführen. Dazu genügt es, den Mantel der Einzelfaserri hinreichend dünn zu machen, und zwar vorzugsweise in der Größenordnung einer Lichtwellenlänge. Dadurch tritt durch den optischen Tunneleffekt Licht in die Nachbarfasern ein, wenn es sich um ein verschmolzenes System handelt, bzw. wird Licht ausgekoppelt, sofern sich bei einer Einzelfaser noch ein Mantel um die Faser befindet, dessen Brechungsindex größer ist als der des ersten Mantels.There is now the possibility of the crosstalk effect at not to avoid a fiber optic system, but to bring it about in a targeted manner. To do this, it is sufficient to coat the individual fibers to be made sufficiently thin, preferably on the order of a wavelength of light. This occurs through the optical tunnel effect injects light into the neighboring fibers if it is a fused system Light decoupled, provided that a single fiber still has a cladding around the fiber, its refractive index is larger than that of the first mantle.
Die so gezielt herbeigeführten Misch- bzw. Auskoppeleffekte führen zu neuen faseroptischen Anwendungen, wie in den folgenden Beispielen gezeigt werden soll.The mixing and decoupling effects brought about in this way lead to new fiber optic applications, as in the should be shown in the following examples.
Faseroptische Systeme mit übersprecheffekten sollen anhand der Figuren 1 bis 6 beschrieben werden. Dabei ist dargestellt in: .Fiber optic systems with crosstalk effects should be based on Figures 1 to 6 will be described. It is shown in:.
Fig. 1 der Aufbau einer regulären optischen Faser,1 shows the structure of a regular optical fiber,
Fig. 2 der ÜberSprecheffekt oder Tunneleffekt bei hinreichend geringer Mantelstärke,Fig. 2 shows the crosstalk effect or tunnel effect sufficiently small jacket thickness,
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Fig. 3 der Vorgang der Lichtübertragung in einem verschmolzenen faseroptischen System mit überSprecheffekt,Fig. 3 shows the process of light transmission in a fused fiber optic system with over talk effect,
Fig. 4 die Wirkung einer übersprechfaserplatte mit kleinen Faserdurchmessern auf ein 2. faseroptisches System mit größerem Faserdurchmesser,Fig. 4 shows the effect of a crosstalk fiberboard with small fiber diameters to a second fiber optic system with larger fiber diameter,
Figl 5 ein innenverjüngter Doppelkegel zur Erzielung einer statistischen Mischung,Figl 5 an internally tapered double cone to achieve a statistical mix,
Fig. 6 der Effekt der Übersprech-Auskoppelung bei einer Faser mit Doppelmantel.6 shows the effect of the crosstalk outcoupling in the case of a fiber with a double cladding.
Figur 1 stellt den bekannten Lichtleiteffekt in einer optischen Faser, bestehend aus einem hochbrechenden Kern 1 und einem niedrigbrechenden Mantel 2 dar. Trifft ein Lichtstrahl 3 unter einem relativ großen Winkel 4 auf die Stirnfläche der Faser auf, so wird das Licht (Strahl 5) aus dem Mantel ausgekoppelt, wenn der aus den optischen Gesetzen bekannte Grenzwinkel überschritten wird. Bei Untersehreitung desselben erfolgt eine Totalreflexion an der Grenzschicht zwischen Kern und Mantel. Der Lichtstrahl 6 tritt unter dem Winkel 7 ein und wird in den Kern hineingebrochen. Der Strahl 8 trifft unter dem Winkel 9 auf die Grenzfläche zwischen Kern und Mantel auf und wird totalreflektiert (Strahl 10).Figure 1 shows the known light guide effect in an optical fiber, consisting of a high refractive index core 1 and a low refractive sheath 2. If a light beam 3 strikes the end face of the at a relatively large angle 4 If the fiber is on, the light (beam 5) is decoupled from the cladding when the critical angle known from optical laws is exceeded. If it falls below this, it takes place a total reflection at the interface between core and cladding. The light beam 6 enters at the angle 7 and is broken into the core. The beam 8 hits the interface between the core and the cladding at the angle 9 and is totally reflected (ray 10).
Das Auftreten des Übersprechens oder der Tunnelung des Lichtes soll anhand von Fig. 2 erläutert werden. Der Lichtstrahl 6 . tritt unter dem Winkel 7 in das faseroptische System ein. Der Einfallswinkel zwischen Kern und Mantel ist Winkel 9.The occurrence of crosstalk or the tunneling of the light will be explained with reference to FIG. The light beam 6. enters the fiber optic system at angle 7. The angle of incidence between the core and the cladding is angle 9.
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Betrachtet wird hier nur der Fall der Totalreflexion. Der Mantel ist angesetzt mit der Dicke 12. Dahinter befindet sich wiederum Material des Brechungsindexes des Kerns. Im Falle des Übersprechens tritt ein Teil des Lichtes 11 in das Medium jenseits des Mantels über, ebenfalls unter dem Winkel 9, während der übrige Teil regulär im Strahl 10 reflektiert wird.Only the case of total reflection is considered here. The coat is attached with the thickness 12. Behind it is located in turn material of the refractive index of the core. in the In the event of crosstalk, part of the light 11 enters the medium beyond the mantle over, also at the angle 9, while the remaining part regularly in the jet 10 is reflected.
Der Lichtverlauf. im Mantel selbst ist geometrisch-optisch nicht darstellbar, da der Kosinus dieses Winkels imaginär ist. In diesem Falle ist nur eine rein wellentheoretische Betrachtung möglich. Die Transmission des Lichtes durch die dünne Mantelschicht hindurch ist eine Funktion des Einfallwinkels, der Wellenlänge und der beiden Brechungsindizes sowie der Manteldicke, so wie es in Formel 1 angegeben ist. Berechnet man hiernach die übersprechrate für die verschiedenen Einfallswinkel 7 in die Faser bzw. die entsprechenden Einfallswinkel 9 zwischen Kern und Mantel, so ergibt sich für verschiedene Werte der Dicke 12 als Funktion der Wellenlänge ein sehr unterschiedlicher Grad an Durchlässigkeit, wie es in der Tabelle 1 dargestellt ist.The course of the light. in the coat itself is geometrical-optical cannot be represented because the cosine of this angle is imaginary. In this case it is only a purely theoretical wave Viewing possible. The transmission of light through the thin cladding layer is a function of the angle of incidence, the wavelength and the two refractive indices as well as the cladding thickness, as indicated in formula 1. The crosstalk rate is then calculated for the various angles of incidence 7 into the fiber or the corresponding ones Angle of incidence θ between the core and cladding results in different values of the thickness θ as a function of the wavelength a very different degree of permeability, as shown in Table 1.
Gerechnet wurde für Manteldicken zwischen einer viertel Wellenlänge und zwei Wellenlängen. Parallel dazu ist dargestellt, welche Dicke für die verschiedenen Wellenlängen dies praktisch bedeutet."Calculations were made for cladding thicknesses between a quarter wavelength and two wavelengths. At the same time, it is shown which thickness this is practical for the various wavelengths means."
Die Tabelle macht deutlich, daß bei Manteldicken von 1 bis Wellenlängen ein außerordentlich geringer Teil überspricht. Dagegen ergibt sich in der Größenordnung einer halben Wellen-The table makes it clear that with cladding thicknesses from 1 to wavelengths an extremely small part overshoots. On the other hand, in the order of half a wave
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länge ein übersprechen der Größenordnung 1 %, bei einer viertel Wellenlänge ein übersprechen zwischen 10 und 30 % je nach Eintrittswinkel.length a crosstalk of the order of 1%, with a quarter wavelength a crosstalk between 10 and 30% depending on the entrance angle.
Bei einem verschmolzenen faseroptischen System mit übersprechmischung ergeben sich dementsprechend komplizierte Verhältnisse, da das Licht nach und nach durch mehrere Fasern hindurchtritt. Da üblicherweise eine sehr hohe Zahl von Reflexionen vorliegt, ergibt sich ein ausgesprochen komplizierter Strahlenverlauf in einem solchen faseroptischen System, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.For a fused fiber optic system with cross-talk mixing Correspondingly complicated conditions arise as the light gradually passes through several fibers passes through. Since there is usually a very high number of reflections, the result is an extremely complicated one Beam path in such a fiber optic system, as shown in FIG.
Das Licht des Strahls 11 kann wiederholt an der nächsten Grenzfläche (Strahl 13) übersprechen bzw. kann Licht in die Ausgangsfaser zurücksprechen (Strahl 14) und sich mit der ursprünglichen Intensität mischen (Strahl 15).The light of the beam 11 can be repeated at the next Interface (ray 13) crosstalk or light can talk back into the output fiber (ray 14) and merge with the original Mix intensity (beam 15).
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele erläutert:The invention is illustrated by the following examples:
Faseroptische Systeme haben für sie typische Bildübertragungsfehler, die von denen klassisch optischer Systeme gänzlich verschieden sind. Im wesentlichen handelt es sich um Faserbruch und" sogenannte graue Fasern und Störungen in der Anordnung der Einzelfasern. Letzteres ist von besonderer Bedeutung bei bildübertragenden Systemen, bei denen vorzugsweise eine hexagonale Anordnung der Einzelfasern gefordert wird.Fiber optic systems have typical image transmission errors, which are completely different from those of classic optical systems. Essentially, it is a question of fiber breakage and "so-called gray fibers and disturbances in the arrangement of the individual fibers. The latter is of particular importance in image-transmitting systems in which a hexagonal arrangement of the individual fibers is preferred.
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Es gibt verschiedene Versuche, diese Fehler zu eliminieren oder zu mindern (DT-AS 15 47 137, DT-OS 22 42 834, DT-OS 22 41 804, GB-PS 923 569 u.a.). Hierbei werden jedoch stets aufwendige optische oder mechanische Hilfsmittel benötigt.There are various attempts to eliminate or reduce these errors (DT-AS 15 47 137, DT-OS 22 42 834, DT-OS 22 41 804, GB-PS 923 569 and others). Here, however, complex optical or mechanical aids are always required.
Mit Hilfe des Aufsetzens einer Übersprechfaserplatte auf den Ausgang eines solchen bildübertragenden Systems können insbesondere die Störungen der Packungen vermindert werden. Hierzu ist es erforderlich, daß die Übersprechfaserplatte aus Fasern besteht, deren Durchmesser merklich kleiner ist als der Durchmesser der Fasern des Ausgangssystems.With the help of a crosstalk fiberboard on the The output of such an image-transmitting system can, in particular, reduce the disturbances in the packs. For this it is necessary that the crosstalk fiberboard consists of fibers whose diameter is noticeably smaller than the diameter of the fibers of the parent system.
Während man üblicherweise keine Faserdurchmesser unterhalb 5 ,um benutzt, da bei üblicher Mantelstärke hierbei der Kernanteil unvertretbar klein wird,' tritt diese Schwierigkeit bei Übersprechfaserplatten nicht auf. In diesem Fall ist ja die Mantelstärke aufgrund des ÜberSprecheffektes klein und trägt auch selbst zur Lichtübertragung bei. Dementsprechend können übersprechsysteme mit kleinsten Faserdurchmessern bis herunter zu 2 ,um und weniger verwendet werden. Aus diesem Grunde besteht grundsätzlich keine Schwierigkeit der Verwendung von merklich kleineren Faserdurchmessern der übersprechfaserplatte.While one usually does not use a fiber diameter below 5 μm, since the core portion is here with the usual sheath thickness becomes unacceptably small, this difficulty does not arise with crosstalk fiberboards. In this case it is Coat thickness due to the over-talk effect small and carries also contributes to the transmission of light itself. Accordingly, crosstalk systems with the smallest fiber diameters down to to 2 to be used and less. For this reason, there is basically no difficulty in using noticeably smaller fiber diameters of the crosstalk fiberboard.
In Fig. 4 ist dargestellt, wie eine Rechteckverteilung durch das Aufsetzen einer übersprechfaserplatte abgemildert wird. Das System 17 bestehe aus regulären Fasern mit Kern 18 und Mantel 19. Die übertragene Information ist durch das Diagramm 20 dargestellt. In geringem Abstand aufgesetzt ist die sogenannte übersprechfaserplatte 16 mit Kernen 1 und so dünnen Mänteln 2, daß ein Übersprechen auftritt.In Fig. 4 it is shown how a rectangular distribution is softened by placing a crosstalk fiberboard. The system 17 consists of regular fibers with core 18 and Jacket 19. The information transmitted is represented by diagram 20. The so-called is placed at a short distance crosstalk fiberboard 16 with cores 1 and so thin cladding 2 that crosstalk occurs.
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Die Rechteckverteilung 20 des Ausgangssystems soll entstehen durch eine 100 %ige Lichtübertragung einzelner Fasern und absolute Dunkelheit einer Nachbarfaser. Setzt man verschiedene faseroptische überSprechsysteme 16 ein, so erfolgt relativ unabhängig von dem Durchmesser der Einzelfasern eine Verschmierung der Verteilung, dargestellt im Diagramm 21. Die Abbildung macht dabei deutlich, daß das Übersprechen nur in einer relativ kleinen Zone erfolgt, so daß zwar eine - starke Vermischung des Lichtes zwischen den einzelnen Fasern in der Übersprechfaserplatte erfolgt und dadurch der Kontrast in der Faserplatte selbst vermindert würde, daß jedoch der Gesamtkontrast des Ausgangssystems sich kaum merklich verändert. Dagegen erscheinen die schwarzen Teile, die durch die Mantel des Ausgangssystems bedingt sind, nicht mehr so schwarz. Eventuell auftretende Farbeffekte an den Einzelfasern der Faserplatte sind nicht feststellbar.The rectangular distribution 20 of the output system is intended to be created by 100% light transmission from individual fibers and absolute darkness of a neighboring fiber. If different fiber optic intercom systems 16 are used, this takes place A smear of the distribution is relatively independent of the diameter of the individual fibers, shown in diagram 21. The figure makes it clear that the crosstalk occurs only in a relatively small zone, so that a - There is a strong mixing of the light between the individual fibers in the crosstalk fiber board and this results in the contrast would be reduced in the fiberboard itself, but that the overall contrast of the output system hardly changes noticeably. In contrast, the black parts, which are caused by the mantle of the original system, no longer appear so black. Any color effects that may occur on the individual fibers of the fiberboard cannot be detected.
Dies hat unmittelbare Auswirkung auf Fehler der Verteilung der Fasern des Ausgangssystems. Diese treten nämlich umso mehr in Erscheinung, je deutlicher sich die nicht lichtübertragenden Teile, wie Mantel und Zwickel gegenüber den leuchtenden Teilen absetzen. Die Übersprechfaserplatte mindert diese Art des Kontrastes und trägt damit zur Verschleierung der genannten Bildfehler bei. Die Anordnung macht deutlich, daß diese Fehlerreduzierungen mit einem erheblich geringeren Aufwand erreicht werden als in den oben genannten Fällen.This has a direct effect on errors in the distribution of the fibers in the output system. These occur all the more in appearance, the clearer the non-light-transmitting parts, such as the coat and gusset, are compared to the luminous parts Share parts. The crosstalk fiber board reduces this type of contrast and thus helps to obscure the aforementioned Image errors in. The arrangement makes it clear that these error reductions can be achieved with considerably less effort can be achieved than in the above-mentioned cases.
Bei dem in Abb. 4 dargestellten System kann es sich z.B. um Bildleitfasern von 20 ,um und Faserdurchmessern in den Faserplatten von 4 bzw. 6 ,um bei einer übersprechrate zwischen den einzelnen Fasern der Übersprechfaserplatte von 0,01 handeln.The system shown in Fig. 4 can, for example, be 20 µm image guide fibers and fiber diameters in the fibreboard of 4 or 6, in order to act with a crosstalk rate between the individual fibers of the crosstalk fiberboard of 0.01.
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Beispiel 2 Statistische MischungExample 2 Statistical mix
Wählt man gemäß der Tabelle 1 Mantelstärken in der Größenordnung von einer viertel Wellenlänge, entsprechend 0,1 bis 0,15 ,um bei sichtbarem Licht, so treten Übersprechraten von großenordnungsmäßig 10 bis 30 % pro Reflexion auf, sehr unterschiedlich für die einzelnen Wellenlängen. Daraus resultiert, daß nach relativ wenig Reflexionen die Nachbarfaser einen beträchtlichen Anteil von Licht enthält und dann ein Rückübersprechen erfolgt, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Dies wird dann auch dadurch gesteigert, daß .man vorzugsweise kleine Faserdurchmesser (2 bis 5 ,um) verwendet. Dann erfolgt eine sehr große Zahl von Reflexionen. Diese bewirken ein Hin- und Her-übersprechen, so daß schließlich das Licht in sämtliche Fasern der Platte oder des Faserstabes gerät. Dies geschieht für die einzelnen Wellenlängen, wie die Tabelle zeigt, in sehr unterschiedlicher Weise. Die große Zahl von Reflexionen und das Hin und Her der übersprechvorgänge bewirkt jedoch, daß insgesamt bei Einstrahlung von weißem Licht wieder weißes Licht auftritt.If you choose according to Table 1 cladding thicknesses in the order of a quarter of a wavelength, corresponding to 0.1 to 0.15 µm in visible light, crosstalk rates occur from the order of 10 to 30% per reflection, very much different for the individual wavelengths. This results in the neighboring fiber after relatively few reflections contains a considerable proportion of light and then back crosstalk occurs, as can be seen from FIG. 3. This is then also increased by the fact that preferably small fiber diameters (2 to 5 μm) are used. Then it takes place a very large number of reflections. These cause a back and forth crosstalk, so that finally the light gets into all fibers of the plate or the fiber rod. This is done for the individual wavelengths, as shown in the table shows in very different ways. The large number of reflections and the back and forth of the crosstalk processes causes however, that overall white light occurs again when white light is irradiated.
In vielen faseroptischen Anwendungen ist man an einer sogenannten statistischen Mischung von Fasern interessiert. Vorzugsweise handelt es sich um mehrarmige faseroptische Systeme, bei denen verlangt wird, daß am gemeinsamen Ende eine möglichst statistische Mischung der Fasern 'der Einzelarme auftritt. In many fiber optic applications there is an interest in a so-called statistical mixture of fibers. Preferably it concerns multi-armed fiber optic systems, in which it is required that one at the common end as possible statistical mixing of the fibers' of the single arms occurs.
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Die Praxis zeigt, daß eine solche Mischung nur mit großem Aufwand am gemeinsamen Ende herstellbar ist. Verwendet man stattdessen ein ungemischtes System, so kann man durch Vorsetzen eines Faserstabes mit übersprecheffekt einen ähnlichen Mischeffekt erzeugen.Practice shows that such a mixture can only be produced with great effort at the common end. If you use instead an unmixed system, so you can create a similar one by inserting a fiber rod with a crosstalk effect Create a mixing effect.
Voraussetzung ist lediglich, daß ein Faserstab hinreichend großer Länge verwendet wird, der außen mit einem weiteren Mantel oder mit einer Verspiegelung versehen ist, so daß am Rande kein Licht durch Auskoppelung verloren geht.The only requirement is that a fiber rod of sufficient length is used, the outside with another Coat or is provided with a mirror coating, so that no light is lost through decoupling at the edge.
Eine spezielle Variante aus Beispiel 2 ist die Verwendung eines Doppelkegels gemäß Fig. 5. Die Endflächen 23 und 25 entsprechen sich und enthalten die Einzelfasern mit Kern 26 und Mantel 27. Letzterer verjüngt sich in der Mitte 24 so stark (28), daß ein Übersprechen auftritt.A special variant from Example 2 is the use of a double cone according to FIG. 5. The end surfaces 23 and 25 correspond and contain the individual fibers with core 26 and jacket 27. The latter tapers in the center 24 so much (28) that crosstalk occurs.
Dieser Kegel hat den zusätzlichen Vorteil, daß das Licht gemäß den Gesetzen des Kegels am Ausgangsende wieder in einen Winkelbereich gelenkt wird, der lediglich durch die Dimensionierung des Kegels und durch die Verwendung der Brechungsindizes bestimmt ist. This cone has the additional advantage that the light according to the laws of the cone at the exit end back into one Angular range is steered, which is determined only by the dimensioning of the cone and by the use of the refractive indices.
Dies ist .insofern von Bedeutung, als bei der Herstellung sehr dünner Mäntel kein ideales Rechteckprofil erreicht werden und somit eine Streuung des Lichtes in einen größeren Winkelbereich als den gewünschten erfolgen kann.This is important to the extent that it is very important during manufacture With thin sheaths, an ideal rectangular profile cannot be achieved and thus the light is scattered over a larger angular range can be done as desired.
Damit läßt sich mit einem solchen Doppelkegel eine statistische Mischung erreichen, ohne einen evtl. auftretenden Nachteil durch die Vergrößerung des Abstrahlwinkels in Kauf nehmen zu müssen.A statistical mixture can thus be achieved with such a double cone without any disadvantage that may arise having to accept due to the enlargement of the beam angle.
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Versieht man eine Einzelfaser mit Kern 1 gemäß Fig. 6 mit einem außerordentlich dünnen Mantel 2, so erfolgt naturgemäß eine Obersprechauskoppelung, vorausgesetzt, daß dieser Mantel von einem weiteren Mantel 30 umgeben ist, dessen Brechungsindex größer ist als der des.ersten (vorzugsweise identisch mit dem des Kernes). Das Licht 6 im Kern wird teilweise ausgekoppelt (11) und im Idealfall an der Grenze zwischen dem zweiten Mantel 30 und der Luft totalreflektiert (31). Jedoch bewirkt die normalerweise vorhandene Verschmutzung der Oberfläche eine merkliches Abstreuen des Lichtes 32. Ein Teil wird natürlich absorbiert.If an individual fiber with a core 1 according to FIG. 6 is provided with an extraordinarily thin sheath 2, this occurs naturally a crosstalk decoupling, provided that this cladding is surrounded by a further cladding 30, whose refractive index is greater than that of the first (preferably identical to that of the core). The light 6 in the core is partially coupled out (11) and ideally totally reflected at the boundary between the second cladding 30 and the air (31). However causes the normally existing soiling of the surface a noticeable scattering of the light 32. A part becomes naturally absorbed.
Der 2. Mantel ist schon allein zum mechanischen Schutz des 1. sehr dünnen erforderlich. Für den Fall, daß die Brechungsindizes zwischen Kern und Mantel identisch sind, können die Werte der Tabelle zur Anwendung kommen. Eine solche Faser hat danach die Eigenschaft, Licht entlang der Faser selbst auszukoppeln. Das Beispiel zeigt hierbei, daß der Auskoppelgrad nicht so groß sein darf, da hier ja kein Rückübersprechen erfolgt und so der Intensitätsverlust sehr groß sein kann. Zum Beispiel kann man bei einer 100 ,um-Faser der Länge 100 mm mit größenordnungsmäßig 500 Reflexionen ein Absinken der Ausgangsintensität auf 60 % erreichen, bei einem übersprechgrad von 0,1 %.The 2nd coat is necessary for the mechanical protection of the 1st, very thin one. In the event that the refractive indices between the core and cladding are identical, the Values in the table are used. Such a fiber then has the property of coupling light out along the fiber itself. The example shows here that the degree of decoupling must not be so great, since there is no crosstalk back here and so the loss of intensity can be very great. For example, a 100 .mu.m fiber with a length of 100 mm With 500 reflections of the order of magnitude, the output intensity can be reduced to 60%, with a degree of crosstalk of 0.1%.
Dagegen sinkt die Ausgangsintensität auf 36 % bei einem Übersprechgrad von 0,2 %. Gemäß der Tabelle müssen dementsprechend die Mantelstärken in der Größenordnung von etwas mehr als einer halben Wellenlänge liegen, vorzugsweise 0,3 ,um.In contrast, the output intensity drops to 36% with a degree of crosstalk of 0.2%. According to the table, accordingly the cladding thicknesses are on the order of slightly more than half a wavelength, preferably 0.3 μm.
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Naturgemäß treten Farbeffekte auf, da gemäß der Tabelle ein übersprechen sehr stark sowohl von der Wellenlänge wie vom Winkel abhängt. Dementsprechend entsteht eine Faser, die unterschiedlich farblich aufleuchtet, wobei die Farben sich auch noch unter den verschiedenen Winkeln verändern. Daraus resultiert, daß eine solche Anordnung vorzugsweise für Dekorationszwecke erfolgen soll.Color effects naturally occur, since according to the table crosstalk depends very much on both the wavelength and the angle. Accordingly, a fiber is created which lights up in different colors, whereby the colors also change at different angles. As a result, such an arrangement is preferable for decorative purposes.
Eine spezielle Variante ist die Verwendung einer leicht konischen Faser 33, wie ebenfalls in Fig. 6 dargestellt. Die kontinuierliche Verringerung der Mantelstäbe führt aufgrund der Gesetzmäßigkeiten zu einer gleichmäßigen Abstrahlung des Lichtes.A special variant is the use of a slightly conical fiber 33, as also shown in FIG. The continuous reduction of the cladding bars leads, due to the laws, to an even radiation of light.
Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von Faserbändern, bei denen die einzelnen Fasern dicht nebeneinander gelegt und mi.teinand.er verbunden sind.Another possibility is the use of fiber ribbons, in which the individual fibers are placed close together and with each other.
Um den Übersprecheffekt zu erhalten, ist es dazu erforderlich, daß der verwendete Kleber einen ähnlichen Brechungsindex wie der des Kernes besitzt. Nun läßt sich nachträglich auf Teilen des Faserbandes der übersprecheffekt rückgängig machen. Vorzugsweise sollte dies an einem Ende des Faserbandes geschehen. Trägt man hier nämlich einen Kleber auf, dessen Schichtdicke mindestens 3 Lichtwellenlängen und dessen Brechungsindex ähnlich dem des ersten Mantels ist, so tritt ein regulärer Lichtleiteffekt auf. Das Ende des Faserbandes kann dann zu einem normalen Bündel zusammengefaßt werden, so daß die Einkopplung des Lichtes keine Schwierigkeit bereitet.To get the crosstalk effect, it is necessary to that the adhesive used has a similar refractive index to that of the core. Now you can split up afterwards of the sliver undo the crosstalk effect. Preferably this should be done at one end of the sliver. If you apply an adhesive here, its layer thickness at least 3 light wavelengths and whose refractive index is similar to that of the first cladding, a regular one occurs Light guide effect on. The end of the sliver can then be combined into a normal bundle, so that the coupling of light presents no difficulty.
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An den Stellen, die nicht besprüht worden sind, tritt dann die Auskoppelung auf mit dem gegebenenfalls vorhandenen Farbeffekt. Sprüht man ein beliebiges Muster auf das Faserband auf, so lassen sich jegliche Arten von Darstellungen vornehmen. Weiterhin ist es möglich, das andere Ende des Faserbandes zu verspiegeln, um das Licht am Ausgang nicht zu verlieren. Auch diese Anwendungen dürften vorzugsweise im Dekorationsbereich eine Rolle spielen. Da die Abstrahlung 'durch Streuung an Verschmutzungen erfolgt, ist bei Aufsprühen des Kompensatorklebers naturgemäß auf Sauberkeit der Oberfläche zu achten.At the points that have not been sprayed, the decoupling then occurs with what may be present Color effect. If any pattern is sprayed onto the sliver, all kinds of representations can be made make. It is also possible to mirror the other end of the sliver so as not to block the light at the exit lose. These applications are also likely to play a role in the decoration sector. Because the radiation '' occurs through scattering of soiling, the surface is naturally clean when the compensator adhesive is sprayed on to pay attention.
709886/04$8709886/04 $ 8
- 18 -Formel 1- 18 -Formula 1
2, 2 -a b e2, 2 -a b e
(1- e-*>\ 4a2b2(l(1- e - *> \ 4a 2 b 2 (l
\/ 2 2\ / 2 2
cos θ b = V nK sin θ - nZ cos θ b = V n K sin θ - nZ
4/Γ b h4 / Γ b h
T ÜbersprechrateT crosstalk rate
nK Brechungsindex des Kerns (l) ■ IU, Brechungsindex des Mantels (2) θ Einfallswinkel (9 in Fig. 2) b 'Manteldicke (12 in Fig, 2) λ Lichtwellenlängen K refractive index of the core (l) ■ IU, refractive index of the cladding (2) θ angle of incidence (9 in Fig. 2) b 'cladding thickness (12 in Fig, 2) λ light wavelength
Tabelle 1 Übersprechraten als Funktion des Einfallwinkels «C (7)Table 1 Crosstalk rates as a function of the angle of incidence «C (7)
■ und der Manteldicke h (12)■ and the jacket thickness h (12)
10° 84,1° 2.1Ο"8 1.10"* 0,0037 0,0088 0,021 0,079 20° 78,3° 2.10-7 6.1Ο"4 0,0317 0,0305 O,o68 0,224 30° 72,7° 4.1Ο"6 3tio"3 0,040 0,077 O,i48 0,39210 ° 84.1 ° 2.1Ο " 8 1.10" * 0.0037 0.0088 0.021 0.079 20 ° 78.3 ° 2.10-7 6.1Ο " 4 0.0317 0.0305 O, o68 0.224 30 ° 72.7 ° 4.1Ο " 6 3tio" 3 0.040 0.077 O, i48 0.392
709 88 6/0 488709 88 6/0 488
L e e r s e i \ e L eersei \ e
Claims (1)
dem des Kern entspricht.12. Fiber-optic system according to claim 11, characterized in that the refractive index of the second clad
corresponds to that of the core.
gekennzeichnet, daß das System aus einer einzelnen
Faser besteht.13. Fiber optic system according to claim 11 and 12, characterized
characterized that the system consists of a single
Fiber is made.
13, dadurch gekennzeichnet, daß das System sich konisch verjüngt, so daß eine gleichmäßige Abstrahlung des
Lichtes erfolgt.14. Fiber optic system according to one of claims 11 to
13, characterized in that the system tapers conically, so that a uniform radiation of the
Light takes place.
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| DE19762635656 DE2635656A1 (en) | 1976-08-07 | 1976-08-07 | FIBER OPTIC SYSTEMS WITH CROSS-TALK EFFECTS |
| JP9261577A JPS5320342A (en) | 1976-08-07 | 1977-08-03 | Optical fiber system having cross tunnel effect |
| FR7724390A FR2360895A1 (en) | 1976-08-07 | 1977-08-08 | Fibre optical coupling system - uses fibres with high refractivity core and low refractivity sheath transmitting rays near axis and rejecting others |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19762635656 DE2635656A1 (en) | 1976-08-07 | 1976-08-07 | FIBER OPTIC SYSTEMS WITH CROSS-TALK EFFECTS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2635656A1 true DE2635656A1 (en) | 1978-02-09 |
Family
ID=5984987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19762635656 Pending DE2635656A1 (en) | 1976-08-07 | 1976-08-07 | FIBER OPTIC SYSTEMS WITH CROSS-TALK EFFECTS |
Country Status (3)
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|---|---|
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| DE (1) | DE2635656A1 (en) |
| FR (1) | FR2360895A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4515436A (en) * | 1983-02-04 | 1985-05-07 | At&T Bell Laboratories | Single-mode single-polarization optical fiber |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (4)
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| JPS5162732A (en) * | 1974-11-29 | 1976-05-31 | Hitachi Ltd | Hikarifuaibaano bunkihohotosono sochi |
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1976
- 1976-08-07 DE DE19762635656 patent/DE2635656A1/en active Pending
-
1977
- 1977-08-03 JP JP9261577A patent/JPS5320342A/en active Pending
- 1977-08-08 FR FR7724390A patent/FR2360895A1/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4515436A (en) * | 1983-02-04 | 1985-05-07 | At&T Bell Laboratories | Single-mode single-polarization optical fiber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2360895A1 (en) | 1978-03-03 |
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Legal Events
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