DE2657595C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Richtungskoppler gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Für künftige optische Übertragungssysteme wird erwartet, daß Anordnungen zum Entnehmen von Signalenergie aus optischen Wellenleitern erforderlich sein werden. Beispielsweise kann es für die Überwachung und Steuerung der Übertragung über eine optische Wellenleiterstrecke erforderlich sein, das sich durch die einzelnen optischen Wellenleiter fortpflanzende Signal periodisch längs der Strecke abzutasten. Optische Sammelstrecken werden erfordern, daß Signale zu Weiterverwendungszwecken an zahlreichen ausgewählten Stellen längs der Strecke zu entnehmen sind. In den meisten Fällen würde es wünschenswert sein, wenn ein Teil des sich längs des optischen Wellenleiters fortpflanzenden Signals aus dem Wellenleiter entnommen werden könnte, ohne diesen zu unterbrechen oder abzuschließen. Leiterabschlüsse fügen dem System unerwünschte optische Verluste hinzu und erhöhen nachteiligerweise die Forderung nach hochpräzisen Anschluß- und Verbindungsanordnungen.

Anordnungen für einen Signalenergieabgriff aus einem mittleren Teil eines optischen Faserwellenleiters, ohne daß dazu die Faser abgeschlossen oder unterbrochen werden müßte, sind bekannt. Beispielsweise beschreibt die US-PS 39 36 631 eine Anordnung, bei der Energie aus dem Faserwellenleiter durch einen dielektrischen Körper ausgekoppelt wird, der in Kopplungsbeziehung mit einem gewissen Längenstück der Faser stehend angeordnet ist, wobei die abgezweigte Energie durch einen benachbart dem dielektrischen Körper angeordneten Photodetektor in ein entsprechendes elektrisches Signal für die weitere Verwendung umgesetzt wird. Um ummantelte Faserwellenleiter anzuzapfen, werden das meiste des äußeren Mantels oder der ganze Mantel von der Faser in der Nähe der Faserabgriffsstelle entfernt, so daß der dielektrischen Körper des Abgriffes die Energie direkt aus dem inneren Kern entnehmen kann. Der dielektrische Körper des Abgriffes ist zumindest innerhalb etwa dreier optischer Wellenlängen des inneren Kerns angeordnet, um die gewünschte Kopplungsbeziehung zu erhalten. Alternativ wird die Faser in der Nähe des Faserabgriffes gebogen, um einen Teil der optischen Energie zu veranlassen, aus dem inneren Kern in den äußeren Mantel abzustrahlen, von dem sie dann durch den dielektrischen Körper entnommen werden kann. In jedem Fall wird ein gewisser Bruchteil der Energie aus der Faser abgezweigt, vorausgesetzt, daß der Brechungsindex des dielektrischen Körpers etwa gleich dem Brechungsindex des Außenmantels der Faser oder größer als dieser ist.

Entsprechend der US-PS 39 31 518 ist die vorstehend beschriebene Anordnung dahingehend verbessert, als das Entfernen eines Teils oder des ganzen Mantels vermieden wird durch eine Kombination mit Mitteln zum Umsetzen der sich im Kern eines optischen Wellenleiters fortpflanzenden optischen Energie in vom Mantel geführte Moden. Die Modenumsetzeinrichtung hat dabei etwa die Form einer oder mehrerer gewellter oder geriffelter Platten, die gegen die Faser gedrückt werden, um einen unmittelbar vor dem Faserabgriff liegenden Bereich der Faser periodisch zu deformieren. Richtige Wahl der räumlichen Periodizität der Riffelungen in den Platten sowie einen hinreichend großen auf die Platten ausgeübten Druck vorausgesetzt, verursacht die periodische Deformation der Faser die gewünschte Kopplung für Moden höherer Ordnung und stellt sicher, daß ausreichend Energie in den Moden höherer Ordnung der Faser verteilt ist, um so für eine Auskopplung durch den dielektrischen Kopplungskörper zur Verfügung stehen. Durch Einstellen des Druckes der Platten auf die Faser ist es möglich, den Kopplungsgrad der Moden höherer Ordnung einzustellen, der in der Faser stattfindet.

Keine der vorstehend erwähnten Anordnungen ist jedoch für eine Verwendung in einem Nachrichtenübertragungssystem befriedigend. Da keine der beiden Anordnungen Wellenenergie, die sich in beiden Richtungen fortpflanzt, daran hindern kann, den Ausgangsabgriff zu erreichen, um aus dem System ausgekoppelt zu werden, kann auch keine dieser Anordnungen als echter Richtungskoppler betrachtet werden. Ein bekannter echter Richtungskoppler enthält generell zwei gesonderte optische Wellenleiter, die in einem vermittelnden Medium relativ dicht beeinander und im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Sich in einer ersten Richtung im einen optischen Wellenleiter fortpflanzendes Licht wird teilweise oder ganz auf den anderen Wellenleiter entweder durch die Existenz einer schwachen Kopplung zwischen den beiden Wellenleitern über das Zwischenmedium übertragen, oder durch Anlegen elektrischer oder magnetischer Felder zwecks Änderung der Kopplung zwischen den Wellenleitern im Bereich des Zwischenmediums. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise verwiesen auf die US-PS 34 08 131, 35 58 213 und 35 89 794.

Die Koppelparameter sind eine Funktion des Mode der Wellenfortpflanzung, so daß ein Koppler, der entsprechend seinem Entwurf einen bestimmten Bruchteil sich in einem gegebenen Mode fortpflanzender Wellenenergie koppelt, nicht notwendigerweise denselben Bruchteil an Wellenenergie koppelt, die sich in einem anderen Mode fortpflanzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Richtungskoppler der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei dem die Kopplungsanordnung mantelgeführte Moden aus dem Haupt-Wellenleiter auskoppelt, ohne daß diese mantelgeführten Moden einen nicht-hinnehmbaren Störanteil enthalten.

Diese Aufgabe wird bei einem optischen Richtungskoppler der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Die Ansprüche 2 bis 8 betreffen vorteilhafte Weiterbildungen des Richtungskopplers nach Anspruch 1. Die Abstreif- und Absorbiereinrichtung nach der Erfindung erfüllt die Aufgabe, störende mantelgeführte Moden zu beseitigen, so daß praktisch nur die von der Modenumsetzereinrichtung geschaffenen mantelgeführten Moden von der Kopplungsanordnung ausgekoppelt werden. Stromabwärts werden die von der Modenumsetzeinrichtung erzeugten mantelgeführten Moden im Haupt-Wellenleiter ebenfalls entfernt, so daß sie nicht als Störanteile in nachgeordneten Einrichtungen auftreten können.

Erfindungsgemäß können solche Richtungskoppler mit einer optischen Faser oder mit auf einem Substrat gebildeten integrierten optischen Wellenleitern verwirklicht werden. Die Erfindung ist insbesondere bei Multimodensystemen brauchbar, kann jedoch gleichermaßen auch bei Einzelmodensystemen verwendet werden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Erfindung, bei der Modenabstreif- und -absorbiermittel und Modenkopplungsmittel mit einem Haupt- und mit Zweigwellenleitern kombiniert sind, wobei die Wellenleiter als integrierte optische Wellenleiter in Planarform ausgebildet sind;

Fig. 2 eine Schnittansicht einer typischen Anordnung für die Modenabstreif- und -absorbiermittel nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht von optischem Haupt- und Zweigwellenleiter der Fig. 1 in der Nähe des Verzweigungspunktes;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer zur Anordnung nach Fig. 1 äquivalenten Anordnung zur Verwendung bei optischen Faserwellenleitern; und

Fig. 5 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform ähnlich Fig. 4, wobei aber anstelle der optischen Zweigwellenleiter Energieabgriffe vorgesehen sind.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Richtungskoppler 10 für optische Wellenleiter in der erfindungsgemäßen Ausbildung zur Verwendung mit einer Zwischenlänge beispielsweise eines optischen Multimodenwellenleiters 12 in Planarform. Ein optischer Multimodenwellenleiter ist ein solcher, der eine Vielzahl Fortpflanzungsmoden unterschiedlicher Ordnung zu führen vermag. Wie in Fig. 1 bis 3 dargestellt, ist der Richtungskoppler 10 aufgebaut aus: einem optischen Hauptwellenleiter 12 mit einem Kern, der von Mantelmaterial 15 und 16 kleineren Brechungsindexes als der des Kernmaterials umgeben ist; einer Modenumsetzeinrichtung 18, die längs des Umfangs des Kerns 14 des Wellenleiters vorgesehen ist; einem ersten und zweiten optischen Zweig-Multimodenwellenleiter 20 und 32 in Planarform, die auf gegenüberliegenden Seiten der Modenkopplungseinrichtung 18 auf den Wellenleiter 12 zulaufen. Jeder Zweigleiter hat einen Kern 32 bzw. 34, der von Mantelmaterial 15 und 24 umgeben ist. Zwei Abstreif- und Absorbierglieder 26 und 28, die je über dem optischen Hauptwellenleiter 12 gebildet sind, befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten der Modenumsetz-Zweigkopplungszone des Richtungskopplers.

Die Modenkopplungseinrichtung 18 kann durch jede Anordnung gebildet sein, die wenigstens einen Teil der kerngeführten Moden im Kern 14 des Wellenleiters 12 veranlaßt, in mantelgeführte Moden umgesetzt zu werden. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann die Modenumsetzeinrichtung 18 durch periodische Kernbreitenänderungen gebildet sein, um den Übergang von kerngeführten Moden zu bewerkstelligen.

Wie aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich wird, dient der erste Zweigwellenleiter 20 zur Auskopplung der von rechts nach links laufenden Mantelmoden aus dem Wellenleiter 12, während der zweite Zweigwellenleiter 32 zur Auskopplung sich von links nach rechts fortpflanzender Mantelmoden aus dem Wellenleiter 12 vorgesehen ist. In den Fällen, in denen sich nur in einer Richtung im Wellenleiter 12 fortpflanzende Wellenenergie gekoppelt werden soll, braucht der Richtungskoppler 10 nur den Zweig-Wellenleiter 20 oder 32 stromabwärts von der Modenumsetzeinrichtung 18 angeordnet zu haben. Für die nachstehende Erläuterung sei angenommen, daß die gewünschten kerngeführten Moden, die aus dem Wellenleiter 12 auszukoppeln sind, sich von rechts nach links im Kern 14 des Wellenleiters 12 fortpflanzen. Es versteht sich jedoch, daß die Beschreibung gleichermaßen für den zweiten Zweig-Wellenleiter 32 hinsichtlich kerngeführter Moden zutrifft, die sich von links nach rechts im Wellenleiter 12 fortpflanzen. In jedem Fall wird nach Erreichen der Modeumsetzeinrichtung 18 ein Teil der kerngeführten Moden in mantelgeführte Moden umgesetzt. Diese Mantelmoden pflanzen sich dann weiter in derselben Richtung im den Kern 14 umgebenden Mantel 15 und 16 fort, bis sie den stromabwärts gelegenen Zweig-Wellenleiter erreichen.

Der Kern 22 des optischen Zweig-Wellenleiters 20 ist vorteilhaft aus einem Material eines Brechungsindexes gebildet, der größer als der Brechungsindex eines jeden der Mantelmaterialien 15, 16 des Wellenleiters 12 und der Mantelmaterialien 15, 25 des Zweig-Wellenleiters 20 ist. Wie in Fig. 1 dargestellt, verzweigt sich der Zweig-Wellenleiter 20 aus dem Haupt-Wellenleiter 12 unter einem spitzen Winkel zur ausgewählten Stromabwärtsrichtung, wobei das eine Ende des Kerns 22 in Kontakt mit dem Mantel 15, 16 des Wellenleiters 12 steht. Mit dieser Anordnung werden, wenn die ausgekoppelten Mantelmoden das Gebiet erreichen, wo der Kern 22 des Zweig-Wellenleiters 20 den Mantel 15, 16 des Wellenleiters 12 berührt, die Mantelmoden in den Kern 22 übertragen, um sich dort als kerngeführte Moden weiter fortzupflanzen.

Anhand des Brechungsgesetzes, das den Einfallswinkel mit dem Brechungswinkel verknüpft, ist es möglich, den bevorzugten Winkel R zu bestimmen, den ein Zweig-Wellenleiter 20 oder 32 mit dem Haupt-Wellenleiter 12 für einen maximalen Übergang von Lichtenergie bilden sollte. Das Brechungsgesetz lautet:

n₁ sin R _i = n₂ sin R _r (1)

wobei n₁ den Brechungsindex des Mantelmaterials 16 des Wellenleiters 12 bedeutet, ferner n₂ den Brechungsindex des Kernmaterials 22 oder 34 des Zweig-Wellenleiters 20 bzw. 32, R _i den Einfallswinkel des sich im Mantel 16 des Wellenleiters 12 fortpflanzenden Lichtes gegenüber einer Bezugsebene, deren Normale die Längsachse 25 des Wellenleiters 12 ist, und schließlich R _r den Brechungswinkel für das in den Kern 22 oder 34 des Zweig-Wellenleiters 20 bzw. 32 eingekoppelte Licht gegenüber der Bezugsebene. In Fig. 1 ist R _i gleich 90° und R _r beträgt 90°-R. Setzt man diese Werte in Gleichung (1) ein, so erhält man

Wenn man annimmt, daß

n₂ = n₁ (1 + δ) (3)

und

cos R = 1 - 1/2 R² (4)

ist, wobei δ das Differenzial ist, um das der Brechungsindex n₁ größer als der Brechungsindex n₂ ist, dann vereinfacht sich Gleichung (2) zu

δ = 1/2 R² (5)

Aus Gleichung (5) sieht man, daß der bevorzugte Winkel R, den der Zweig-Wellenleiter 20 oder 32 mit dem Haupt-Wellenleiter 12 bilden soll, gleich ist.

Die Abstreif- und Absorbierglieder 26 und 28 sind hauptsächlich deswegen vorgesehen, um jegliche störende Mantelmoden auszukoppeln und zu absorbieren, die in den Mantel 15, 16 aus anderen Quellen als der Modenumsetzeinrichtung 18 eingeführt sind. Die Abstreif- und Absorbierglieder 26 und 28 sind je über dem Mantel des Haupt-Wellenleiters gebildet und sind aus einem optischen Material eines Brechungsindexes aufgebaut, der gleich oder größer ist als der Brechungsindex des Materials der Mantelschicht 16. Zur Absorption der ausgekoppelten Stör-Mantelmoden enthalten die Abstreif- und Absorbierglieder 26 und 28 vorzugsweise Ionen irgendeines gut bekannten lichtabsorbierenden Materials, die in das optische Material eingebettet sind. Dieses lichtabsorbierende Material kann beispielsweise die Ionen von Eisen, Kupfer oder Kobalt umfassen. Alternativ kann eine Schicht aus lichtabsorbierendem Material (nicht dargestellt), beispielsweise Ruß, auf das optische Material der Abstreif- und Absorbierglieder 26 und 28 niedergeschlagen werden, um die ausgekoppelten störenden Mantelmoden zu absorbieren. Die Abstreif- und Absorbierglieder 26 und 28 entfernen selbstverständlich auch Mantelmoden, die von der Modenumsetzeinrichtung 18 erzeugt, jedoch nicht in den Zweig-Wellenleiter 20 eingekoppelt worden sind.

Wie aus Fig. 1 bis 3 ersichtlich, wird der Richtungskoppler 10 folgendermaßen hergestellt: Zunächst wird eine erste Mantelmaterialschicht 15 auf der Oberfläche eines Substrates 30 niedergeschlagen. Sodann wird das Kernmaterial 14 des optischen Hauptwellenleiters 12 auf die Mantelschicht 15 niedergeschlagen und wird die Modenkopplungseinrichtung 18 auf dem freiliegenden Kern 14 erzeugt. Danach wird unter Aussparung des Gebietes der Mantelschicht 15, wo der Zweig-Wellenleiter 20 und/oder 32 liegen soll, die Mantelschicht 16 sowohl auf den Kern 14 als auch auf die übrige Mantelschicht 15 niedergeschlagen. Als nächstes wird der Kern 22 und/oder 34 des Zweig-Wellenleiters 20 bzw. 32 auf der Mantelschicht 15 erzeugt, wonach die Mantelschicht 24 auf sowohl den Kern 22 und/oder 34 als auch die Mantelschicht 15 niedergeschlagen wird. Schließlich wird das die Abstreif- und Absorbierglied 26 und 28 bildende Material auf die Mantelschicht 16 niedergeschlagen. Das Abstreif- und Absorbierglied 26 erstreckt sich, wie dargestellt, von der Oberkante des Substrates 30 über den Wellenleiter 12 und benachbart zum Wellenleiter 32, um störende Mantelmoden zu absorbieren, die sich längs des Wellenleiters 12 von rechts nach links in Fig. 1 fortpflanzen, um so diese Mantelmoden daran zu hindern, daß sie den Zweig-Leiter 20 erreichen. Das Abstreif- und Absorbierglieder 28 erstreckt sich, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, von der Oberkante des Substrates 30 über den Wellenleiter 12 und benachbart zum Wellenleiter 20, um störende Mantelmoden zu absorbieren, die sich längs des Wellenleiters 12 von links nach rechts in Fig. 1 fortpflanzen, um dadurch diese Mantelmoden daran zu hindern, den Zweig-Wellenleiter 32 zu erreichen. Die Abstreif- und Absorbierglieder 26 und 28 könnten sich auch vollständig über das Substrat 30 hinweg erstrecken, um auch die Zweig-Wellenleiter 32 und 20 zu bedecken und so auch die sich in beiden Richtungen in den Wellenleiter 20 und 32 fortpflanzenden störenden Mantelmoden zu entfernen.

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht eines optischen Richtungskopplers, der ähnlich wie der Koppler nach Fig. 1 ausgebildet ist, jedoch zur Verwendung bei einem in Form einer optischen Multimodenfaser vorliegenden Haupt-Wellenleiter 42 entworfen ist. Wie in Fig. 4 dargestellt, weist der Koppler 40 einen Haupt-Faserwellenleiter 42 mit einem Kern 44 auf, der von einer Mantelschicht 46 eines kleineren Brechungsindexes als der des Materials des Kerns 44 umgeben ist. Weiterhin ist eine Modenumsetzeinrichtung 48 vorgesehen, ferner ein erster und zweiter, gleichfalls als optische Multimodenfaser ausgebildete Zweigwellenleiter 50 und 56 mit Kernen 52 bzw. 67, die von Mantelmaterialschichten 54 bzw. 68 eines kleineren Brechungsindexes als der des Materials der Kerne 52 und 67 umgeben sind, und schließlich zwei Abstreif- und Absorbierglieder 56 und 58. Die Modenumsetzeinrichtung 48 und die beiden Abstreif- und Absorbierglieder 56 und 58 befinden sich je in Kontakt mit dem Mantel 46 des Faserwellenleiters 42 und sind vorzugsweise an einer Unterlage 60 befestigt, um die Ausbildung von Spannungen innerhalb des Faserwellenleiters 42 im wesentlichen zu vermeiden.

Die Modenumsetzeinrichtung 48 entspricht der in der oben erwähnten US-PS 39 31 518 beschriebenen. Wie dort angegeben ist, weist die Modenumsetzeinrichtung 48 ein Paar geriffelter Platten 62 und 63 auf, die gegen die Faser 42 gedrückt werden, um einen stromaufwärts von der angrenzenden Zweig-Faser 50 gelegenen Bereich der Faser 42 periodisch zu deformieren. Die Platten 62 und 63 können gegen einen Bereich der Faser 42 gedrückt werden, der den äußeren Mantel 46 einschließt. Die räumliche Periodizität der Riffelung oder Wellung in den Platten 62 und 63 und der von den Platten auf die Faser 42 ausgeübte Druck (beispielsweise wird Druck auf die Platte 62 in Richtung des Pfeils 64 in Fig. 4 ausgeübt), werden so gewählt, daß eine periodische Deformation in den Querschnittsabmessungen des inneren Kerns 44 der Faser 42 und/oder in der Richtung der Faserkernachse entsteht. Die gewünschte Modenumsetzung tritt in der Faser 42 auf, vorausgesetzt, daß die räumliche Periodizität der Riffelung oder Wellung in den Platten 62 und 63 und damit die Deformation in der Faser 42 richtig gewählt sind.

Die Wahl der richtigen räumlichen Periodizität für die Modenumsetzeinrichtung erfolgt entsprechend der in den Arbeiten von D. Marcuse bzw. von D. Marcuse und R. M. Derosier in Bell System Technical Journal, Band 48, Seiten 3187-3232 (Dezember 1969) entwickelten Theorie. Es versteht sich jedoch, daß die vorstehende Beschreibung der Modenumsetzeinrichtung 48 zu Erläuterungszwecken erfolgte und nicht im beschränkenden Sinne aufzufassen ist und daß die Modenumsetzeinrichtung 48 durch jede andere Anordnung gebildet sein kann, die die gewünschte Modenumsetzung liefert.

Die Abstreif- und Absorbierglieder 56 und 58 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Richtungskopplers 40 und in Kontakt mit dem Mantel der Faser 42 angeordnet. Die Abstreif- und Absorbierglieder 56 und 58 dienen zur Absorption der sich längs der Faser 42 fortpflanzenden störenden Mantelmoden und sind durch einen Block aus dielektrischen Material gebildet, das vorzugsweise vergleichsweise nachgiebig und beispielsweise weichplastisches Material ist, um ein vernünftig großes Kontaktgebiet mit dem Mantel 46 zu ermöglichen. Zur Auskopplung der Mantelmoden hat der dielektrische Materialblock der Abstreif- und Absorbierglieder 56 und 58 einen Brechungsindex, der gleich oder größer als der des Materials des Mantels 46 ist. Zur Absorption der ausgekoppelten Mantelmoden können die Abstreif- und Absorbierglieder 56 und 58 entweder Ionen eines lichtabsorbierenden Materials, beispielsweise Eisen, Kupfer oder Kobalt, enthalten, oder mit einer Schicht aus lichtabsorbierendem Material, beispielsweise Ruß auf der Fläche versehen sein, die der die Mantelschicht 46 kontaktierenden Fläche gegenübersteht.

Der Betrieb der Kopplers 40 der Fig. 4 entspricht dem des Kopplers 10 nach Fig. 1. Wenn man annimmt, daß sich Licht von rechts nach links im Kern 44 der Faser 42 fortpflanzt, dann werden die kerngeführten Moden sich hinter dem Abstreif- und Absorbierglieder 56 ohne beeinflußt zu werden, fortpflanzen und ein Teil davon wird in Mantelmoden durch die Modenumsetzeinrichtung 48 umgesetzt. Die nichtumgesetzten kerngeführten Moden fahren fort, sich im Kern 44 hinter dem Abstreif- und Absorbierglied 58 unbeeinflußt hiervon fortzupflanzen. Die in Mantelmoden umgesetzte Energie wird in den Kern 52 der Zweigfaser 50 eingekoppelt und pflanzt sich darin weiter als kerngeführte Moden fort. Die an den Mantel 46 der Faser 42 angrenzende Stirnfläche der Zweigfaser 50 wird vorzugsweise mit einer solchen Kontur versehen, daß sie dem Außenumfang der Faser 42 entspricht, um ein maximales Kontaktgebiet zwischen Kern 52 und Mantel 46 sicherzustellen. Die Abstreif- und Absorbierglieder 56 und 58 dienen dazu, Mantelstörmoden zu entfernen, die zum Richtungskoppler 40 hinlaufen, um sicherzustellen, daß nur durch die Modenumsetzeinrichtung 48 erzeugten Mantelmoden in die Zweigfasern eingekoppelt werden.

Fig. 5 zeigt eine modifizierte Ausführungsform des Kopplers 40 nach Fig. 4, bei der die Zweigfasern 50 und 66 durch Faserabgriffe 70 bzw. 80 ersetzt worden sind, die die aufgenommenen Mantelmoden, die von der Modenumsetzeinrichtung 48 erzeugt worden sind, in ein entsprechendes elektrisches Signal umwandeln. Die Faserabgriffe 70 und 80 können durch jede bekannte Vorrichtung gebildet sein, die Lichtenergie, die sich in einem benachbarten Material fortpflanzt, in ein repräsentatives elektrisches Signal umzusetzen vermag. Eine solche Anordnung, die in den oben genannten US-PS beschrieben ist, ist in Fig. 5 dargestellt. Typischerweise weist eine solche Vorrichtung eine Scheibe 72, 82 auf, die aus vergleichsweise nachgiebigem dielektrischem Material, beispielsweise Weichplastik, hergestellt ist und einen Brechungsindex hat, der mit dem des Mantels 46 der Faser 42 in Beziehung steht. Die Scheibe 72, 82 dient zur Auskopplung von optischer Energie aus dem Mantel 46 der Faser 42 und hat, wie in jenen Patentschriften angegeben, vorzugsweise einen Brechungsindex zwischen dem 0,8fachen des Brechungsindexes des Fasermantelmaterials und einem Wert, der größer als der Brechungsindex des Mantelmaterials ist. Beim Andrücken der Scheibe gegen den Mantel 46 wird die obere Fläche der Scheibe durch die Faser deformiert, und es entsteht ein vergleichsweise großes Kontaktgebiet. Zur Umsetzung der ausgekoppelten optischen Energie in ein entsprechendes elektrisches Signal sitzt ein Photodetektor 74, 84 an der rückwärtigen Fläche der Scheibe 72, 82. Der Photodetektor 74, 84 ist beispielsweise eine Festkörper-Photodiode in p-i-n-Form, z. B. die SGD 100A, 100 mil, p-i-n-Siliciumphotodiode, hergestellt und vertrieben von der E. G. & G., Inc. Diese Diode ist dafür entworfen, auf die Wellenlänge des optischen Signals, das sich durch die Faser 42 fortpflanzt, anzusprechen, welche beispielsweise bei etwa einem Mikrometer liegt. Das resultierende elektrische Signal wird über Leiter 76, 86 vom Photodetektor 74, 84 zu einem Verbraucher übertragen.

Claims (9)

1. Optischer Richtungskoppler, umfassend einen optischen Haupt-Wellenleiter (12) mit einem Kernbereich (14), der von einer Schicht eines Mantelmaterials (15, 16) umgeben ist, dessen Brechungsindex kleiner als der des Materials des Kernbereiches ist, eine Modenumsetzeinrichtung (18), die längs des Haupt-Wellenleiters (12) angeordnet und zur Verstärkung einer Modenkopplung zwischen sich längs des Wellenleiters (12) fortpflanzenden kerngeführten Moden und mantelgeführten Wellenfortpflanzungsmoden vorgesehen ist, und eine Kopplungsanordnung (20), die längs des Wellenleiters (12) benachbart zu der Modenumsetzeinrichtung (18) angeordnet ist und mantelgeführten Moden aus dem Haupt-Wellenleiter (12) auskoppelt, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste und eine zweite Abstreif- und Absorbiereinrichtung (26, 28) längs des Haupt-Wellenleiters (12) auf gegenüberliegenden Seiten der aus der Modenumsetzeinrichtung und der Kopplungsanordnung bestehenden Gesamtanordnung (18, 20) angeordnet sind, welche sich längs des optischen Haupt-Wellenleiters (12) fortpflanzende mantelgeführte Moden entfernen und absorbieren.

2. Richtungskoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsanordnung (20) einen optischen Zweig-Wellenleiter aufweist, der vom optischen Haupt-Wellenleiter (12) unter einem spitzen Winkel zu dessen Längsachse abzweigt, daß der optische Zweig-Wellenleiter einen von Mantelmaterial (24) eingeschlossenen Kern (22) aufweist, daß der Kern des Zweig-Wellenleiters am einen Ende an den Mantel des optischen Haupt-Wellenleiters angrenzt und einen Brechungsindex besitzt, der gleich oder größer als der Brechungsindex des Mantelmaterials des Haupt-Wellenleiters ist.

3. Richtungskoppler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Haupt-Wellenleiter (12) und die Kopplungsanordnung durch integrierte optische Wellenleiter in Planarform auf einem Substrat gebildet ist.

4. Richtungskoppler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Haupt-Wellenleiter (12) und die Kopplungsanordnung durch optische Faser-Wellenleiter gebildet ist.

5. Richtungskoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kopplungsanordnung eine Scheibe (72) aus dielektrischem Material vorgesehen ist, die in Kopplungsbeziehung mit dem Mantel des optischen Haupt-Wellenleiters steht, und daß die Scheibe einen Brechungsindex hat, der vom 0,8fachen bis zu mehr als dem 1fachen des Brechungsindexes des Mantelmaterials des Hauptwellenleiters reicht.

6. Richtungskoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Abstreif- und Absorbiereinrichtung (26, 28) je einen Körper aus dielektrischem Material, der in Kopplungsbeziehung mit dem Mantel des optischen Haupt-Wellenleiters steht, und ein Lichtabsorptionsmittel aufweist und daß der Körper einen Brechungsindex besitzt, der gleich oder größer als der des Mantelmaterials des optischen Hauptwellenleiters ist.

7. Richtungskoppler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtabsorptionsmittel gebildet ist entweder durch eine Schicht aus lichtabsorbierendem Material auf dem dielektrischen Körper oder durch eine Mehrzahl lichtabsorbierender Teilchen (Ionen), die in dem dielektrischen Körper eingebettet sind, und daß das Lichtabsorptionsmittel so angeordnet ist, daß es die optische Energie absorbiert, die aus dem Mantel des optischen Hauptwellenleiters durch den dielektrischen Körper ausgekoppelt wird.

8. Richtungskoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Kopplungsanordnung (20, 24) zwischen der Modenumsetzeinrichtung (18) und jeder Abstreif- und Absorbiereinrichtung (26, 28) angeordnet ist.

9. Richtungskoppler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kopplungsanordnung (20, 24) ein optischer Wellenleiter ist, der den optischen Hauptwellenleiter mit seinem einen Ende unter einem spitzen Winkel berührt.