DE2840602C2 - Abzweigelement zum Abzweigen eines in einem Lichtwellenleiter geführten Signals - Google Patents

Abzweigelement zum Abzweigen eines in einem Lichtwellenleiter geführten Signals

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abzweigelement zum Abzwsjgen eines in einem Lichtwellenleiter geführten Signals nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Abzweigelement ist beispielsweise aus »Nachrichtentechnische Zeitschrift«. Bd. 31, 1978, S. 144—146. insbesondere aus Figur Ib bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein derartiges Abzweigelement so zu gestalten, daß es im Aufbau kompakt und dadurch stabil und robust ist, und dennoch mittels sehr einfachen Technologien und selbstjustierend hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bevorzugt? und zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Elements gehen aus den Ansprüchen 2 bis 8 hervor.
Ein erfindungsgemäßes Abzweigelement kann zweckmäßigerwei.«e so hergestellt werden, wie es im Anspruch 9 angegeben ist.
Der teildurchlässige Spiegel wird dabei bevorzugterweise so aufgebracht, wie es im Anspruch 10 angegeben iit, und die zweckmäßige Befestigung einer Führungshülse ist im Anspruch 11 angegeoen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt
F i g. I einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel.
F i g. 2 einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel längs der Schnittlinie Il in Fig, I,
In den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Schnitten durch das Ausführungsbeispiel sind mit 1 und Γ zwei koaxiale Glasfaser-Lichtwellenleiter bezeichnet, zwischen denen eine kleine Lücke vorhanden ist, in der nur ein schichtförmiger teildurchlässiger Spiegel 6 schräg zur Achse der Lichtleitfasern angeordnet ist. Jeder der
Lichtwellenleiter I bzw. Γ befindet sich in der öffnung je einer zylindrischen Glaskapillare 2 bzw. 2' und ist darin befestigt. Die Lichtwellenleiter I1 Γ verlaufen parallel zur Zylinderachse der Kapillaren.
Der teildurchlässige Spiegel Eerstreckt sich über den Querschnitt der Kapillaren 2 und 2' und die Kapillaren sowie die Lichtwellenleiter 1 und Γ stoßen mit ihren Stirnflächen ganzflächig an ihn.
Die beiden den Trägerkörper bildenden Kapillaren 2, 2' sind in einer Längsnut 5 eines zylindrischen Stützträgers 4 aufgenommen und darin befestigt. Wie aus der F i g. 2 hervorgeht, ist jede Kapillare 2, 2' aus einem Kreiszylinder gefertigt, an welchem eine parallel zur Achse des Wellenleiters 1, Γ verlaufende plane Längsfläche durch Abschleifen und Polieren erzeugt worden ist. Die Kapillarencffnung verläuft längs der Mittellinie des ursprünglichen Kreiszylinders.
Auch dir Stützträger 4 ist aus einem Kreiszylinder gefertigt, in weichen die Längsnut 5 mit rechteckförmigem Querschnitt eingebracht ist. Die plane Fläche jeder Kapillare ist mit der Bodenfläche der Nut verklebt.
Die Bodenfläche der Nut 5 ist vor dem VerkWben mit einem optischen Absorber versehen worden, welcher auch an den Seitenwänden der Nut 5 angebracht werden kann. Zweckmäßig ist es. wenn ein Kleber verwendet wird, welcher zugleich die notwendigen Absorptionseigenschaf teil aufweist.
Der Stümräger 4 mn den darin befestigten Kapillaren 2, 2' wird in eine Metallhülse 7 mit kreisförmigem Querschnitt eingeschoben, die in ihrer so Wandung die Öffnung 8 aufweist, in welcher der Fotodetektor 10 aufgenommen ist.
Vor dem Befestigen dt-'s Stützträgers 4 in der Metaühülse 7 wird er so κ-injustiert. daß Licht aus einem der Wellenleiter 1 bzw. Γ. welches am teildurchlässigen Jj Spiegel 6 reflektiert wird, auf das Lichteintrittsfenster des Fotodetektors 10 fällt.
Besonders einfach kann das Einjustieren des Stützträgers 4 in der Metallhülse 7 dann vorgenommen werden, wenn der teiMurchlässige Spiegel 6 unter einem Winkel von 45" zur gemeinsamen Achse der Wellenleiter geneigt ist. Das Zentrum des Lichteintrittsfensters des Fotodetektors 10 ist dann lediglich senkrecht über der Stelle des teildurchlässigen Spiegels 6 anzubringen, in welcher die gemeinsame Achse diesen durchstößt. Da das Zentrum des Lichteintrittsfenster' des Detektors 10 in der Rege! mit dem Zentrum der Öffnung 8 zusammenfällt, kann der Stützträger 4 ohne eingesetzten Detektor 10 einjustiert werden. Die Einjustierung kann auch so erfolgen, diß der Stützträger 4 so lange >o verschoben und gedreht wird, bis der in die öffnung 8 bereits eingesetzte Detek'or 10 maximalen Strom anzeigt.
Der .Stützträger 4 wird vorzugsweise in die Hülse 7 eingekittet, wobei venigstens im Bereich der Bohrung 8 ein wiederum optisch transparenter Kitt verwende! werden muß. Auch der Fotodetektor 10. welcher eine Fotodiode sein kann, wird eingekit.et. was gleichzeitig mit dem Einkitten des Stützträgers 4 geschehen kann. An den beiden Enden der Hülse 7 werden danach W| genormte metallische Führungshülsen 9 bzw. 9' mittels Kleber aufgesetzt und mit optischer Präzision vor dem Aushärten koaxial justiert. Die Stirnflächen der beiden Steckermär.nehen des Abzweiges werden normal zu·.· gemeinsamen Achse der Wellenleiter 1 bzw. Γ plan poliert.
Die beiden Kapillaren 2 und 2' mit den Wellenleitern 1 und Γ werden zweckmäßigerweise so hergestellt, daß von einer Ausgangskapillare mit kreisförmigem Querschnitt ausgegangen wird, in deren zentrale öffnung eine Faser eingeschoben und darin mittels optischem Kitt befestigt wird. Ein gegebenenfalls vorhandener Kunststoffmantel wird im Mittelbereich der Faser vor dem Einkitten abgelöst. Die Kapillare erhält eine parallel zur Achse verlaufende plane Längsfläche. Die so vorbereitete Ausgangskapillare wird durch einen im Winkel von 45° zur Zylinderachse geführten Schnitt in zwei Hälften zerlegt. Die beiden Schnittflächen werden optisch poliert und es sind so die beiden Kapillaren 2 und 2' entstanden.
Eine der beiden Schnittflächen wird mit einer metallischen oder dielektrischen . hicht versehen, welche den teildurchlässigen Spiegel f., bildet. Der metallische Spiegel 6 hat den Vorteil, daß er technologisch einfacher herstellbar ist und sich mit ihm dennoch die an den Abzweig gestellten Forderungen erfüllen iussen.
Die beiden so hergestellten Kapillaren 2 und 2' werden auf die Oberfläche eines mit einer Anschlagkante versehenen Justierkörpers so gelegt, daß die plane Fläche auf der Oberfläche aufliegt und die Kapillaren 2, 2' seitlich an der Anschlagkante anliegen. Dabei liegen dann die Schnittflächen sowie der Spiegel 6 von selbst parallel zueinander. Durch Verschieben längs des Anschlages werden die beiden Hälften zusammengebracht und mittels optischem Kitt miteinander verbunden. Als Justierkörper kann im vorliegenden Beispiel vorteilhafterweise gleich der Stülzträger 4 dienen.
Anstelle einer Glaskapillare als Trägerkörper für die Glasfasern kann auch ein Siliziumsubstrat init ei.ier in eine Oberfläche eingebrachte Führungsnut dienen. In die Führungsnut wird Lichtwellenleiter eingebracht und anschließend wird die Oberfläche des Substrats mit einem transparenten Deckel abgedeckt. Der übrige Aufbau des Abzweigelementcs kann dabei wie vorstehend beschrieben sein.
Das Siliziumsubstrat mit der Führungsnut läßt sich mit dem Prozeß des Vor/ugätzens oder anisotropen Ätzens herstellen. Dabei wird ähnlich wie bei der Glaskapillare von einem einstückigen Ausgangskörper mit Führungsnut ausgegangen. Der Lichtwellenleiter wird in die Führungsnut eingelegt und die Oberfläche mit einem Glaspiättchen abgedeckt und verklebt. Durch einen Schnitt im Winkel von 45" zur Faserachse und te~ht·. inkelig zur Flächennormalen der Substratoberfläche wird der Ausgangskörper in zwei Teile zerlegt und die Schnittflächen werden poliert. "Eine der Schnittflächen wird mit dem teildurchlässigen Spiegel versehen, und die beiden Trägerhälften werden so zusammengebrac'it. daß die Fasern wieder koaxial angeordnet sind.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Abzweigelement zum Abzweigen eines ip einem Lichtwellenleiter geführten Signais, mit einem auf oder in einem zylindrischen Trägerkörper axial befestigten Glasfaser-Lichtwellenleiter, in dem schräg zur Faserachse ein teildurchlässiger Spiegel angeordnet ist, und mit einem seitlich des Trägerkörpers im Bereich des Spiegels angeordneten Fotodetektor, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (2, 2') in einem hohlen zylindrischen, auf einer Längsseite offenen Stützträger (4) befestigt ist, der wiederum in einer Hülse (7) befestigt ist, welche in ihrer Wand eine der offenen Seite des Stützträgers (4) gegenüberliegende Öffnung aufweist, in welcher der Fotodetektor (10) aufgenommen ist
2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (2, 2') aus einem Körper aus Silizium besteht in dessen Oberfläche eine Führungsnut zur Aufnahme eines Glasfaser-Lichtwellev.feiters (I, Γ) eingebracht ist, und daß die Nut und der Wellenleiter durch einen mit dem Körper aus Silizium verbundenen Deckel abgedeckt tind.
3. Element nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Nut eine mittels anisotropen Ätzens in die Oberfläche des Siliziumkörpers eingebrachte Nut ist.
4. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützträger (4) eine parallel zur gemeinsamen Achse der Lichtwelleniviter (t, Γ) verlaufende Führungsnut (5) aufweist, in welcher tv'>er zyli drische Trägerkörper (2,2') gelagert ist. «
5. Element nach einem ' :r vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) eine Metallhülse ist.
b. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem vom teildurchlässigen Spiegel (6) fernen Ende Eumindest eines der beiden Wellenleiter (1, Γ) eine Steckerhälfte (9,9) eines Steckers zum Aneinanderschließen von Glasfaser-Lichtwellenleitern vorgesehen ist.
7 Element nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß eine Steckerhälfte (9, 9') aus einer Hälfte eines genormten Steckers besteht.
8. Element nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Steckerhälfte (9,9') des genormten Steckers aus einer genormten metallischen Führungshülse besteht, die mittels Kleber auf den Trägerkörper (2, 2') oder die Hülse (7) aufgesetzt und koaxial justiert ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines Elements nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Ausgangskörper, auf oder in dem ein zur Zylinderachse parallel verlaufender Glasfaser-Lichtwellenleiter befestigt ist. durch einen schräg zur Zylinderachse geführten Schnitt in zwei Hälften zerlegt wird, daß die dabei entstandenen Schnittflächen auf optische Qualität gebracht werden, daß auf zumindest einer der beiden Schnittflächen ein teildurchlässiger Spiegel aufgebracht wird, daß die beiden Zylinderhälften an eine Anschlagkante auf einem Justierkörper angelegt werden, derart, daß die Schnittflächen parallel zueinander sind, daß die beiden Zylinderhälften dann durch Verschieben längs der Anschlagkante zusammengebracht und zum Trägerkörper (2,2') miteinander verbunden werden, daß der Trägerkörper (2,2') im Stützträger (4) gelagert und befestigt wird, daß dann der Slützträger (4) mit dem Trägerkörper (2, 2') in die Hülse (7) eingeschoben und die Öffnung in ihrer Wand so justiert wird, daß ein von dem teildurchlässigen Spiegel reflektierter Lichtanteil aus dieser Öffnung austreten kann, oder das Lichteintrittsfenster eines in der Öffnung bereits befestigten Fotodetektors optimal trifft, daß dann die Hülse (7) und der Stützträger (4) fest miteinander verbunden werden, und daß, soweit noch erforderlich, der Fotodetektor in der Öffnung befestigt wird
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der teildurchlässige Spiegel durch Bedampfen der Schnittfläche mit einem Metall oder dielektrischen Material erzeugt wird.
It. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10 zur Herstellung eines Elements nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (9) nach Herstellung der festen Verbindung zwischen der Hübe (7) und dem Slützträger (4) auf die Hülse (7) aufgeschoben, koaxial zu den Glasfaser- Licht Wellenleitern (1,1') einjustiert und in dieser Stellung fest mit der Hülse (7) verbunden wird.
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