DE2745940B2

DE2745940B2 - Optischer Übertragungskörper

Info

Publication number: DE2745940B2
Application number: DE2745940A
Authority: DE
Inventors: Ro Ishikawa; Shigeo Tokyo Matsushita; Shigetoki Sugimoto
Original assignee: NIPPON SELFOC CO Ltd TOKYO JP
Current assignee: NIPPON SELFOC CO Ltd TOKYO JP
Priority date: 1976-10-13
Filing date: 1977-10-12
Publication date: 1981-04-02
Also published as: FR2368052B1; CA1146389A; DE2745940C3; DE2745940A1; US4213677A; GB1589692A; FR2368052A1

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Übertragungskörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist bekannt in optischen Nachrichten- und Signalübertragungseinrichtungen optische Fasern zu verwenden, entlang denen die optischen Signale geleitet werden. In solchen Einrichtungen dienen als Lichtquellen vor allem Halbleiterlaser und lichtemittierende Dioden. Zur Lichtanzeige sind dabei verschiedene Photodioden bekannt Um optische Nachrichten- und Signalübertragungseinrichtungen mit derartigen Elementen realisieren zu können, sind u. a. auch optische Übertragungsvorrichtungen zur Lichtsignalkopplung und Lichtsignalverzweigung erforderlich.

Bisher bestanden solche optischen Übertragungsvorrichtungen aus einer Kombination von einzelnen optischen Elementen, wie Spiegeln und Linsensystemen (vgl. »Study on Measurements of Response of Optical Fibers« von fCasahara, veröffentlicht in »Proceedings of the 1976 National Convention of the Institute of Electronics and Communication Engineers cf Japan«, Seiten 4 bis 200),

Bei derartigen optischen Übertragungsvorrichtungen ist es jedoch schwierig, die einzelnen optischen Elemente dergestalt anzuordnen, daß die jeweils gewünschte Signalkopplung und -verzweigung auf einfache und sichere Weise erreicht wird. Außerdem werden solche Übertragungsvorrichtungen leicht durch Temperaturänderungen beeinflußt, so daß sie eine geringe Zuverlässigkeit aufweisen. Außerdem arbeiten sie nur mit erheblichen Verlusten. Es kommt noch hinzu, daß die relativ großen Ausmaße und hohen Gewichte der einzelnen optischen Elemente zum Aufbau der

bekannten Übertragungsvorrichtungen sich schwerlich reduzieren lassen und die Herstellungskosten erheblich sind.

Man hat nun schon einen optischen Übertragungs-

körper zur Lichtsignalverzweigung ·'vorgeschlagen, bei dem unter 45° abgeschrägte Endflgehen zweier optischer Fasern in geringem Abstand zueinander gebracht sind, wobei dann Lichtanteile an den polierten Schrägflächen reflektieren (vgL »Optical Fiber Unidi rectiona/ Coupler« von Kuwabara, veröffentlicht in »Proceedings of the 1976 National Convention of ,the

Institute of Electronics and Communication Engineers

of Japan«, S. 1172).

Weiterhin wurde auch schon vorgeschlagen, zwei

nahe zueinander gebrachte optische Fasern mit einem bestimmten Abstand voneinander getrennt anzuordnen und den Stnuianteil eines Lichtsignals durch die eine Faser zu leiten, während der Lichtstrahl selbst durch die andere Faser geleitet wird (vgl. »Fiber-optic Directional Coupler« von J. J. Pan in »Digest of Technical Papers of the Conference on Laser and Electrooptical Systems«, San Diego, Kalifornien, Mai 1976, S. 80). Hierbei fehlt jedoch die Möglichkeit einer solchen optischen Anordnung, daß innerhalb eines optischen Signalkreises gewünschte Lichtsignalkupplungen und Lichtsignalverzv/eigungen auf einfache und sichere Weise erhalten werden können.

Durch die US-PS 39 37 557 ist bereits eine optische Übertragungsvorrichtung bekanntgeworden, die aus einem transparenten Zylinderkörper mit größerem Durchmesser und mehreren gleichartigen weiteren transparenten Zylinderkörpern mit jeweils kleineren Durchmessern bestehen. Die einzelnen Zylinderkörper weisen Ober ihrem Querschnitt eine parabolische Brechungsindexverteilung auf. Dem Eingangsende des größeren Zylinderkörpers sind mehrere optische Eingangsleiter zugeführt Gegenüber dem Ausgangsende des größeren Zylinders liegen die Eingangsenden der dicht nebeneinander angeordneten kleineren Zylinder.

Die Ausgangsenden Jer kleineren Zylinder sind jeweils an einen Ausgangsleiter angeschlossen. Die dem Eingangsende des größeren Zylinderkörpers über die einzelnen Leiter ,-jugeführten Lichtsignale durchlaufen den Zylinderkörper, wobei sie jeweils zum Ausgangsen de des Zylinderkörpers hin ausgebreitet werden, so daß sie über der Ausgangsendfläche gleichmäßig verteilt sind.

Jeweils ein Anteil der kombinierten Lichtsignale am Ausgangsende des größeren Zylinderkörpers gelangt

« von dort zu dem Eingangsende eines der kleineren Zylinderkörper, die den empfangenen Signalanteil beim Durchgang durch den Zylinderkörper bündeln, um den Signalanteil gebündelt an den anschließenden Aus-

gangsleiter abzugeben. Mit der bekannten Übertragungsvorrichtung werden also mehrere parallele Eingangssignale miteinander kombiniert an mehrere Ausgangssignale abgegeben.

Es ist klar, daß beim Übertritt der Lichtsignale vom großen Zylinderkörper¹ auf die einzelnen kleineren Zylinderkörper erhebliche Verluste entstehen, da die Ausgangsendfläche des größeren Zylinderkörpers zwangsläufig größer ist als die Gesamtfläche der gegenüberliegenden Eingangsenden der kleineren Zylinderkörper. Im übrigen ist die Aufteilung eines Eingangssignals auf zwei getrennte Ausgangsleitungen mit der bekannten Vorrichtung nicht möglich. Das heißt, die bekannte Vorrichtung erlaubt nicht den Aufbau einer dreiarmigen Signalverzweigung mit beliebiger Wahl der Ein- und Ausgänge.

Durch die US-PS 39 37 560 ist noch eine weitere optische Übertragungsvorrichtung bekanntgeworden, die aus einem transparenten optischen Quader und zwei gleichartigen transparenten Zylinderkörpern mit über ihren Querschnitten parabolischen Brechungsindexverteilungen besteht. Jeder Zylinderkörper liegt einer Quaderseite gegenüber, die ihrerseits einander gegenüberliegen. Das vom Quader abgewandte eine Ende des einen Zylinderkörpers ist mit einem Eingangsleiter und das von dem Quader abgewandte Ende des anderen Zylinderkörpers ist mit einem Ausgangsleiter verbunden. Der optische Quader ist aus zwei Teilstücken entlang Flächen zusammengesetzt, die zur optischen Achse des Quaders einen Winkel von 45° einschließen. Ein äußerer Teil der abgeschrägten Flächen ist verspiegelt. Wird ein ι lichtstrahl über den Eingangsleiter auf den einen Zylinderkörper aufgegeben, so wird das Lichtsignal beim Durchgang durch den Zylinderkörper zu seiner Ausgangsfläche hin ausgebreitet. Von dort gelangt das Lichtsignal auf die Eingangsfläche des Quaders und durchläuft diesen, wobei ein Anteil des Lichtsignals auf den Spiegel trifft, während der restliche Teil unterhalb des Spiegels vorbei zur Ausgangsfläche des Quaders läuft, um von dort auf die Eingangsfläche des anderen Zylinderkörpers zu gelangen, der den empfangenen Signalanteil gebündelt an den Ausgangsleiter abgibt. Der auf den Spiegel auftreffende Signalanteil wird von diesem reflektiert und verläßt den Quader in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse des Quaders. Auf diese Weise ist zwar schon ein Eingangssignal in zwei Ausgangssignale aufteilbar, doch es handelt sich dabei nicht um eine dreiarmige Signalverzweigungsstelle, bei der wahlweise jeder Arm ein Eingangssignal aufnehmen kann, das dann auf die oeiden anderen \rme aufgeteilt wird. Nachteilig ist weiterhin bei der bekannten Übertragungsvorrichtung, daß sie aus einer größeren Anzahl von einzelnen optischen Elementen aufgebaut werden muß, die einen erheblichen Aufwand bedingen und einer weitgehenden Miniaturisierung entgegenstehen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Übertragungskörper der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem für verschiedene Signalübertragungsaufgaben auch eine dreiarmige Signalverzweigungsstelle mit beliebig wählbaren Signaiein- und -ausgängen geschaffen werden kann, die keine wesentlichen Reflexionsverluste aufweist und mit der analog einem Frequenzmultipiex-demultiplexverfahren im Bereich optischer Frequenzen ein Welleniängenmultiplex-demultiplexverfahren im Bereich optischer Wellenlängen durchführbar ist. Dabei soll der Übertragungskörper bei einfachem Aufbau nur einen relativ kleinen Raum beanspruchen, aus möglichst wenigen Teilen aufgebaut und für eine Miniaturisierung besonders geeignet sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst

Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Der Brechungsindex des optischen Übertragungskörpers ist gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch

ίο die Funktion

-.IT.V72)

bestimmt, worin no der Brechungsindex entlang der

ι > Achse durch den Körper, g ein lichtstrahlbündelnder Parameter und λ die Entfernung von der Achse darstellt (vgl. »Optical Characteristics of a Light-Focusing Fiber Guide and its Applications« von Uchida et al„ in IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-6, Nr. iu.

.'» October 1970).

Das auf den Übertragungskörper im Abstand d; und unter einem Winkel θι relativ zur Achse des Übertragungskörpers der Länge / einfallende Licht, wandert durch den Übertragungskörper hindurch und ·■> tritt aus diesem im Abstand di und unter einem Winkel 02 wieder heraus. Die Beziehung dieser Größen zueinander ist durch die Matrix

I
cos ρ/ sin gl

-η,,α sin al -os al

bestimmt.

r> In anderen Worten, wenn ein Lichtsignal bei einem gegebenen axialen Abstand von der Körperachse des Übertragungskörpers und unter einem bestimmten Winkel auf eine Endfläche des Übertragungskörpers einfällt, durchläuft es den Übertragungskörper längs einer sinusförmig gekrümmten Bahn, die durch die Beziehung

P =

2.7

bestimmt ist.

Der Brennpunkt /folgt aus

Der Abstand der innerhalb des Übertragungskörpers liegenden Hauptebene von der Endfläche des Übertragungskörpers ist durch

tan gl/2

«ng

bestimmt.
en Die Erfindung wird

nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Hierin zeigt bzw. zeigen

F i g. 1 bis 5 Ansichten von fünf verschiedenen Ausführungsbeispielen,

F i g. 6 einen optischen Übertragungskörper mit den zugehörigen optischen Leitern,

F i g. 7a, 7b eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines auf einem Support gehaltenen erfindungsgemäßen

Übertragungskörpers mit den Mitteln zur Halterung der optischen Leiter und

F i g. 8 bis 11 Blockdiagramme zur beispielhaften Verwendbarkeit von optischen Übertragungskörpern nach der Erfindung.

Ein optischer Übertragungskörper ist in F i g. 1 allgemein mit 50 bezeichnet. Er besteht aus einem Strahlertkonvergenzkörper 4 mit der Länge 1/2 P gemäß der vorstehenden Gleichung (3) und einem teildurchlässigen Reflektor 9, der im Abstand von 1/4 P in von der einen Endfläche 5 des Körpers 4 angeordnet ist und senkrecht zur Achse *des Körpers 4 verläuft.

Fasern 1 und 3 sind als optische Leiter nahe der Endfläche 5 symmetrisch zur Achse χ und im Abstand d\ von der Achse angeordnet und verlaufen senkrecht zur π Endfläche 5. In der gleichen Weise sind Fasern 2 und 10 als optische Leiter nahe der anderen Endfläche 6 des Körpers 4 symmetrisch zur Achse Af und im gleichen Abstand d\ von der Achse angeordnet. Wenn ein Lichtsignal aus der Faser 1 auf die Endfläche 5 des Körpers 4 im rechten Winkel einfällt, durchläuft es den Körper 4, Indem es zunächst auf die Achse χ zuläuft, diese dann schneidet, um sich dann von der Achse χ wieder zu entfernen. Das Lichtsignal läuft dabei entlang einer sinusförmigen Bahn 7. die in Fig. 1 gestrichelt r> dargestellt ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Übertragungskörper 4 einen Brechungsindex nach der Gleichung(l) aufweist.

Die Länge des Übertragungskörpers 4, bei der das in dem Körper 4 sich wellenförmig ausbreitende Lichtsi- in gnal wieder eine Position einnimmt, die der Einfallsposition des Lichtsignals auf der Endfläche 5 entspricht, ist durch die Gleichung (3) bestimmt. Ein Lichtsignal aus der Faser 1 gegenüber der einen Endfläche 5 des Körpers 4 pflanzt sich also entlang der gestrichelt gezeichneten Bahn 7 im Körper 4 fort, kreuzt dabei die Achse χ und den Reflektor 9 im Abstand von 1/4 P\on der einen Endfläche des Körpers 4 mit der Länge 1/2 P und tritt dann in die Faser 2 gegenüber der anderen Endfläche 6 ein. Der Lichtanteil der am Reflektor 9 reflektiert wird, läuft entlang der gestrichelten Bahn 8 zurück zur Endfläche 5 und wird in die optische Faser 3 eingekuppelt. Ein Lichtsignal aus der Faser 1 gelangt also mittels des Körpers 4 in die Fasern 3 und 2. Der Lichtsignalanteil, der vom Reflektor 9 reflektiert wird bzw. vom Reflektor 9 durchgelassen wird, ist durch die Wahl des Reflektors bestimmt.

Der überwiegende Anteil des aus der Faser 1 auf den Übertragungskörper 4 einfallenden Lichtsignals tritt in die Faser 2 ein, und nur ein geringerer Anteil gelangt in 5n die Faser 3, wenn der Reflexionsgrad des Reflektors 9 relativ klein ist Andererseits wird der größere Anteil eines Lichtsignals aus der Faser 1 in die Faser 3 und nur ein geringerer Anteil in die Faser 2 eingekoppelt wenn der Reflexionsgrad des Reflektors 9 relativ groß ist Bei einem Reflexionsgrad von 0,5 gelangen gleiche Anteile eines Lichtsignals aus der Faser 1 in die Fasern 2 und 3. Es ist klar, daß ein Lichtsignal aus der Faser 10 entsprechend in die Fasern 2 und 3 gelangt während ein Lichtsignal aus der Faser 2 in die Fasern 1 und 10 verzweigt wird. Schließlich wird ein Lichtsignal aus der Faser 3 an die Fasern 10 und 1 weitergegeben. Es ist daher möglich, ein auf den Körper 4 einfallendes erstes Lichtsignal aus der Faser 1 einem auf den Körper 4 einfallenden zweiten Lichtsignal aus der Faser 10 in die Fasern 2 und 3 zu überlagern, um ein multiplexes Lichtsignal zu erhalten.

Ist der Reflektor 9 mit einem mehrschichtigen dielektrischen Film beschichtet, um Licht der Wellenlänge Ai durchzulassen, während Licht der Wellenlänge A₂ reflektiert wird, dann wird ein einfallendes, multiplexes Lichtsignal mit den Wellenlängen Ai und A₂ durch den Reflektor 9 in zwei einfache (demultiplexe) Lichtsignale mit den Wellenlängen Ai bzw. A₂ aufgeteilt. Die Lichtsignale mit den Wellenlängen Ai bzw. A₂ werden dabei getrennt voneinander in die Fasern 2 bzw. 3 eingekuppelt. Mit dem optischen Übertragungskörper 4 ist damit analog einem Frequenzmultiplex-demultiplexverfahren im Bereich optischer Frequenzen ein Wellenlängenmultiplex-demultiplexverfahren im Bereich optischer Wellenlängen möglich.

F i g. 2 zeigt einen weiteren Öbertragungskörper 4, bei dem der Reflexionsgrad des Reflektors 9 abhängig ist vom Einfallswinkel und wobei eine größere Anzahl von zu optischen Fasergruppen zusammengefaßten Fasern vorgesehen sind. Die durch die Fasern 21.22 und 23 zugeleiteten und auf den Übertragungskörper 4 zum Einfallen gebrachten Lichtsignale 51, 52 und 53 treffen auf den Reflektor 9 unter verschiedenen Winkeln auf. Die Winkel sind proportional der Entfernung der Lichtsignale an der Endfläche 5 zur Achse χ des Körpers. Das aus der Faser 21 zugeleitete multiplex Lichtsignal 51, das aus zwei Lichtsignalen mit unterschiedlichen Wellenlängen zusammengesetzt ist, wird in zwei Lichtsignale 61 und 71 mit jeweils verschiedenen Wellenlängen aufgeteilt, die in die Fasern 31 und 41 eingekuppelt werden. Die Fasern 21,31,41 bilden damit eine erste Fasergruppe, die ein Wellenlängenmultiplexdemultiplexverfahren erlaubt. Entsprechende Multiplex-demultiplexverfahren sind mit den beiden anderen Fasergruppen 22, 32, 42 und 23, 33, 43 unabhängig voneinander möglich. Sind mehrere solcher Fasergruppen vorhanden, ist die Übertragungsvorrichtung als Ganzes gegenüber Änderungen der Wellenlängen der Lichtsignale aufgrund veränderter Lichtsignalquellen anpaßbar. Wenn also zum Beispiel die Fasergruppe mit den Fasern 23, 33 und 43 für bestimmte Wellenlängen vorgesehen ist, kann eine andere Fasergruppe mit den Fasern 22,32 und 42 für andere Wellenlängen bestimmt sein. Wenn daher Wellenlängenschwankungen bzw. Wellenlängenänderungen von der Lichtsignalquelle ausgehen, lassen sich die Fasergruppen derart gegenüber dem Übertragungskörper anordnen, daß die Übertragungsvorrichtung als Ganzes den möglichen Wellenlängenänderungen ar.paßbar ist

Die Ausführung nach Fig.3 zeigt einen Übertragungskörper 4 der Länge 1 P mit Faseranordnungen entsprechend Fig. 1. Der Reflektor 9 ist im Abstand von 1/4 Pvon der Endfläche 5 entfernt angeordnet Mit dieser Anordnung wird ein Lichtsignal, das über die Faser 1 zugeführt wird und durch den Reflektor 9 hindurch übertragen wird, in die Faser 10 eingekuppelt Der Grund hierfür liegt darin, daß die Länge des Übertragungskörpers 4 in diesem Falle, wie gesagt 1 P beträgt Dabei tritt ein Lichtsignal an der Endfläche 6 mit dem gleichen Abstand von der Achse χ und unter dem gleichen Winkel aus, wie es auf die Endfläche 5 eingefallen ist Wenn in diesem Ausführungsbeispiel die Faser 1 eine Haupteingangsfaser und die Faser 10 die Hauptausgangsfaser ist dann werden diese Fasern gleichachsig angeordnet wodurch die Herstellung erleichtert ist Ein Lichtsignal, das von der Faser 2 ausgeht und auf die Endfläche 6 des Übertragungskörpers 4 fällt gelangt zu den Fasern 3 und 10. Es lassen sich multiplexe Lichtsignale aus je zwei Lichtsignalen unterschiedlicher Wellenlängen bilden, die von den

Fasern 1, 2, 3 und 10 auf die Endflächen 5 bzw. 6 einfallen.

Fig.4a zeigt einen weiteren optischen Übertragungskörper 4 mit der Länge 1/4 fund einem Reflektor 9 an der Endfläche 6. Eine Faser 2 ist auf der Achse χ durch den Übett.agungskörper 4 nahe gegenüber seiner einen Endfläche 6 angeordnet, während zwei Fasern 1 und 3 symmetrisch zur Achse χ im Abstand d\ von dieser gegenüber der anderen Endfläche 5 angeordnet sind. Ein Lichtsignal, das aus der Faser 1 auf den Übertragungskörper 4 fällt, läuft entlang einer zur Achse χ gekrümmten Bahn 7. Da die Länge des Übertragungskörpers 4 in diesem Falle 1/4 P beträgt, folgen aus den vorstehenden Gleichungen (2) und (3) folgende Beziehungen an der Endfläche 6:

(6)

ίο

größerer

Die aufgezeigten Ausführungsbeispiele können auf verschiedene Weise abgeändert werden. Zum Beispiel kann der Reflektor 9 in dem Übertragungskörper nach F i g. 1 mit der Achse χ einen Winkel von 45° bilden. Optische Fasern können auch gegenüber beiden Endflächen 5 und 6 des Übertragungskörpers 4 längs seiner Achse angeordnet sein. Außerdem können die optischen Fasern in enger Nachbarschaft zum Reflektor bzw. zur reflektierenden Endfläche des Körpers 4 angeordnet sein, der bzw. die rechtwinklig zur Achse χ des Körpers 4 liegen.

In den vorstehenden Ausführungen nach den F i g. 1 bis 3 ist die eine Endfläche eines ersten Übertragungskörpers mit der einen Endfläche eines zweiten Übertragungskörpers verbunden, der an dieser Endfläche mit einer Reflexionsschicht zur Bildung de:; Reflektors 9 versehen ist.

Nachstehend werden Möglichkeiten der Verwendung

Achse des Übertragungskörpers 4 unter einem Winkel nogd\ abgestrahlt Ist dieser Winkel klein, gelangt das Lichtsignal in die Faser 2. Ein Teil des Lichtsignals wird von dem Reflektor 9 reflektiert und durchläuft den Übertragungskörper 4 zurück zur Endfläche 5 entlang der Bahn 8, die symmetrisch zur Bahn 7 verläuft.

Wegen der Länge 1/4 P des Übertragungskörpers 4 folgt aus Gleichung (4) die Beziehung / = h. Der größte Kopplungsgrad ist daher erreicht, wenn die Endflächen der Fasern 1, 3 die Endfläche 5 des Übertragungskörpers 4 berühren.

Fig.4b zeigt einen Übertragungskörper 4 entsprechend Fig.4a, bei dem aber kein Reflektor an der Endfläche 6 angeordnet ist Es wird jedoch die Reflexion der Lichtsignale an der Endfläche 6 auf Grund der unterschiedlichen Brechungsindizes des Übertragungskörpers 4 und des Mediums außerhalb des Übertragungskörpers 4 ausgenutzt

F i g. 5 zeigt eine Ausführung, in der die Achsen *i und Af₂ der Fasern 2 und 10 gegenüber der Endfläche 6 mit der Achse χ des Übertragungskörpers 4 einen Winkel von +nogd\ bzw. -uogd\ bilden. Die Länge des Übertragungskörpers beträgt wiederum 1/4 P, so daß Lichtsignale ohne wesentliche Verluste in die Fasern 2 und 10 eingekoppelt werden. Bei dieser Ausführung ist an der Endfläche 6 kein Reflektor vorgesehen. Aber auch hier wird die Reflexion an der Endfläche aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes im Übertragungskörper 4 und dem Medium außerhalb des Übertragungskörpers 4 ausgenutzt um Anteile des Lichtsignals aus der Faser 1 in die Faser 3 einzukoppeln. Da die Reflexionen an der Endfläche 6 relativ klein sind, ist es vorteilhaft, die optischen Fasern 1 und 2 als Hauptsignalleiter zu benutzen, während die von der Faser 3 aufgenommenen Signale zur Überwachung bzw. zur Kontrolle dienen können. Entsprechend können die Fasern 3 und 10 als Hauptsignalleiter dienen, während dann die von der Faser 1 aufgenommenen Signale zu Überwachungs- bzw. KOntrollzwecken verwendbar sind.

Gemäß den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1, 2, 3, 4a und 4b und Fig.5 betragen die Längen der Übertragungskörper 4 in der gleichen Reihenfolge 1/2 P, 1/2 P, 1 P, 1/4 P und 1/4 P. Es werden entsprechende Signalübertragungen erreicht wenn die Längen der Übertragungskörper 4 ein positives ganzzahliges Vielfaches von 1/4 P sind und der Abstand des Reflektors 9 von der Eingangsendfläche des Körpers 4 ein ungeradzahliges Vielfaches von 1/4 Pbeträgt

l Il ClgUllgiJKUI

IIUl.II 1

■»ο

wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.

F i g. 6 zeigt die Ansicht eines Übertragungskörpers 4, der auf einem Hauptsupport 25 befestigt ist. Der Hauptsupport 25 trägt seinerseits an seinen beiden entgegengesetzten Enden zwei Hilfssupporte 26, 26 für die Fasern 1, 3 und 2, 10. Die Fasern sind auf den Hilfssupporten 26, 26 in ihren vorbestimmten Lagen festgehalten. Die freien Enden der Fasern sind an einen nicht dargestellten optischen Kreis angeschlossen.

Nach F i g. 7a und 7b sind in den Hilfssupporten 26,26 zur Fixierung der Fasern nutenartige Vertiefungen 27, 27 vorgesehen, die einen vorbestimmten Abstand voneinander aufweisen. Der Übertragungskörper 4 auf dem Hauptsupport kann somit zusammen mit den Anschlußenden der Fasern 1, 3 und 2, 10 leicht in eine bestimmte Ausrichtung gebracht werden.

Zusätzlich befinden sich der Übertragungskörper 4 mit den Anschlußenden der Fasern innerhalb einer luftdichten Ummantelung, so daß die Endflächen der Fasern und des Übertragungskörpers 4 geschützt sind. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit des Übrtragungskörpers erhöht Auch kann z. B. zur Wahl des Brechungsindexes der Umgebung des Übertragungskörpers innerhalb der Ummantelung eine Flüssigkeit vorhanden sein. Auf diese Weise sind nicht nur die Endflächen des Übertragungskörpers 4 und der Fasern geschützt, sondern Reflexionsverluste an den Endflächen lassen sich zusätzlich verringern.

Fig.8 zeigt ein erstes Blockdiagramm, in dem der Übertragungskörper 4 nach F i g. 1 zur Überwachung einer Lichtsignalübertragung verwendet wird. Ein Lichtsignal am Ausgang einer Lichtsignalquelle 28 fällt auf den Übertragungskörper 4 und wird durch diesen an eine Signalübertragungsklemme 29 und eine Signal-Überwachungsklemme 34 verzweigt

F i g. 9 zeigt ein weiteres Blockdiagramm, in dem ein Übertragungskörper 4 nach F i g. 1 benutzt wird, um die Arbeitsweise eines Empfängers zu überwachen. Hierbei werden ein Eingangslichtsignal am Eingang 45 der Faser 1 und ein Überwachungslichtsignal am Eingang 47 der Faser 10 über einen Übertragungskörper 4 und die Fasern 2 bzw. 3 auf einen Detektor 40 gekoppelt

Fig. 10 und 11 zeigen weitere Blockdiagramme, in denen der Übertragungskorper nach F i g. 1 zur Lichtsignalverzweigung und Lichtsignalkopplung verwendet wird. Gemäß Fig. 10 wird ein Eingangsüchtsignal am Eingang 35 der Faser 1 über einen Übertragungskorper 4 und die Fasern 2 und 3 an eine

Übertragungsklemme 36 und an den Eingang eines Empfängers 37 aufgeteilt, während ein Ausgangslichtsignal eines Signalkreises 38 über die Faser 10 und den Übertragungskörper 4 und die anschließenden Fasern 3 und 2 ebenfalls an die Übertragungsklemme 36 und den Eingang des Empfängers 37 gelangt. Im Gegensatz hierzu wird nach F i g. 11 ein Eingangslichtsignal am Eingang 13 der Faser 1 über einen Ubertragungskörper 4 an den Eingang «ines Empfängers 37 weitergeleitet, während ein Ausgangslichtsignal eines Signalkreises 38 über die Faser 3 zum Übertragungskörper 4 und weiter

über die Faser 1 zum Eingang 13 geleitet wird.

Wesentlicher Vorteil der vorstehend beschriebenen Übertragungskörper beruhen auf ihren geringen Größen und geringen Gewichten bei vergleichsweise hohen Betriebssicherheiten. Die Übertragungskörpe* lessen sich mit vergleichsweise geringem Kostenaufwand erstellen und sind leicht zu handhaben. Sie, sind tür optische Übertragungssysteme in vielfältiger Weise besonders geeignet, wie die Fig.8 bis 11 nur für Beispiele zeigen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1, Optischer Übertragungskörper zwischen optischen Leitern, bestehend aus einem Strahlenkonver- genzkörper, bei dem die Strahlfokussierung längs seiner Längsachse im wesentlichen durch einen von der Längsachse in radialer Richtung stetig abnehmenden parabolischen Brechungsindex n — f(x) nach der Formel

η =

erfolgt, wobei ι* der Brechungsindex entlang der Längsachse des Übertragungskörpers und g ein strahlenfokussierender Parameter ist und wobei ein auf eine der beiden Endflächen einfallender Lichtstrahl sich durch den Übertragungskörper entlang einer WeMpnbahn zur anderen Endfläche mit einer axialen Weglänge P = 2 j-für einen vollen Wellenzyklus fortpflanzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungskörper (50) zur Strahlenverzweigung und Strahlenkopplung an minde- stens zwei optische Leiter (2,3;31,41; 32,42; 33,43) im wesentlichen eine Länge L von

±-P-m 4

1,2,3,4...

mit

30

aufweist und mit einem Reflektor (9), der teildurchlässig ist oder eine wellenlängenabhängige Durchlässigkeit aufweist, versehen ist dessen Abstand L\ von einer Endfläche des Übertragungskörpers durch

W\

1,2,3,4...und l) < m

bestimmt ist
2. Übertragungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

L=J-P=L₁
3. Übertragungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

55

^L'T^P
4. Übertragungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

L = P

fj-5
5. Übertregungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein erster. Lichtleiter (1, 21, 22, 23) an der einen Endfläche (5) des Übertragungskörpers (50) zur Abgabe eines Lichtstrahles angeordnet ist, der in Achsrichtung durch den Übertragungskörper bis zum Reflektor (9) läuft, daß an dieser einen Endfläche (5) des Ubertragungskörpers (5O)^m dem ersten Lichtleiter zugeordneter zweiter Lichtleiter (3; 31, 32, 33) zum Empfang des am Reflektor reflektierten und durch den Übertragungskörper zu seiner einen Endfläche (5) zurückgelaufenen Teillichtstrahles angeordnet ist und daß an der anderen Endfläche (6) des Übertragungskörpers ein dem ersten Lichtleiter zugeordneter dritter lichtleiter (2; 10; 41,42,43) zum Empfang des durch den Reflektor (9) hindurchgetretenen Teillichtstrahles angeordnet ist
6. Übertragungskörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Achsen an den Endflächen je eines ersten und eines zugeordneten zweiten Lichtleiters (1,3; 21,22,23,31,32,33) an der einen Endfläche (5) des Übertragungskörpers (50) parallel .und symmetrisch zur Längsachse des Übertragungskörpers angeordnet sind.
7. Übertragungskörper nach der* Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse des dem ersten Lichtleiter (1; 21, 22, 23) zugeordneten dritten Lichtleiters (2; 10; 41, 42,43) an der anderen. Endfläche (6) des Übertragungskörpers (50) parallel zur Längsachse im Abstand (d\; Sj; Si; S3) der optischen Achsen der ersten und zweiten Lichtleiter (1, 3; 21, 22, 23, 31, 32, 33) von der Längsachse des Übertragungskörpers angeordnet ist
8. Übertragungskörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse des dem ersten Lichtleiter (1; 21,22,23) zugeordneten dritten Lichtleiters (2) an der anderen Endfläche (6) des Übertragungskörpers (50) in Richtung des durch den Reflektor hindurchtretenden und aus der anderen Endfläche (6) des Übertragungskörpers austretenden Teillichtstrahles angeordnet ist
9. Übertragungskörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse des dem ersten Lichtleiter (1; 21,22,23) zugeordneten dritten Lichtleiters (2) an der anderen Endfläche (6) des Übertragungskörpers (50) koaxial zur Längsachse des Übertragungskörpers verläuft.
10. Übertragungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (9) von einer flachen Reflexionsfläche gebildet ist, die senkrecht zur Längsachse des Ubertragungskörpers (50) verläuft
11. Übertragungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (9) von einer flachen Reflexionsfläche gebildet ist, die mit der Längsachse des Übertragungskörpers (50) einen Winkel von 45° bildet
12. Übertragungskörper nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor von einem mehrschichtigen dielektrischen Film gebildet ist.
13. Übertragungskörper nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (9) zwischen zwei aneinandergrenzenckn Abschnitten des Übertragungskörpers (50) angeordnet ist.

14, Übertrsgungskörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor yon einer Endfläche des Übertragungskörpers (50) gebildet ist,

15, Verfahren zum Aufteilen wenigstens eines multiplexen Lichtsignals mit den Wellenlängen Ai und A₂ in einen ersten Teülicbtstrahl mit der Wellenlänge A_t und einen zweiten Teillichtstxahl mit der Wellenlange A₂ unter Verwendung eines Übertragungskörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der mültiplexe Lichtstrahl von einem ersten Lichtleiter an der einen Endfläche des Übertragungskörpers (50) an den Übertragungskörper abgegeben wird, und daß der Teillichtstrahl mit der Wellenlänge Ai am Reflektor reflektiert und in den zweiten Lichtleiter an der einen Endfläche des Übertragungskörpers eingekoppelt wird, während der Teilüchtstrahl mit der Wellenlänge A₂ vom Reflektor durchgelassen und in den dritten Lichtleiter an der anderen Endfläche des Übertragungskörpers eingekoppelt wird.

16, Verfahren zur Bildung wenigstens eines multiplexen Lichtsignals durch Überlagerung zweier Lichtstrahlen unter Verwendung eines Übertragungskörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Lichtstrahl der Wellenlänge A_t Ober einen ersten Lichtleiter an der einen Endfläche des Übertragungskörpers an den Übertragungskörper abgegeben wird, daß der Lichtstrahl durch den Reflektor in zwei Teillichtstrahlen aufgeteilt wird, von denen der eine Teillichtstrahl in einen zweiten Lichtleiter an der einen Endfläche des Übertragungskörpers reflektiert und der andere Teillichtstrahl durch den Reflektor hindurch in einen dritten Lichtleiter an der anderen Endfläche des Übertragungskörpers eingekoppelt wird und daß ein zweiter Lichtstrahl der Wellenlänge A₂ über einen vierten Lichtleiter an der anderen Endfläche des Übertragungskörpers ebenfalls durcn den Reflektor in zwei Teillichtstrahlen aufgeteilt wird, von denen der eine Teillichtstrahl in den dritten Lichtleiter reflektiert und der andere Teillichtstrahl durch den Reflektor hindurch in den zweiten Lichtleiter eingekoppelt wird, wobei in dem zweiten und/oder dritten Lichtleiter durch Überlagerung zweiter Teillichtstrahlen das mültiplexe Lichtsignal gebildet ist