DE2842276A1

DE2842276A1 - Ein-/auskoppelelement

Info

Publication number: DE2842276A1
Application number: DE19782842276
Authority: DE
Inventors: Hans-Hermann Dr Witte
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-09-28
Filing date: 1978-09-28
Publication date: 1980-04-17
Also published as: JPS5548703A; GB2031609A; FR2437636A1; US4325604A; FR2437636B1; DE2842276C2; GB2031609B

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

Berlin und München VPA 70 ρ 7 1 ^j 1 BRD

Ein-/Auskoppelelement

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ein-/ Auskoppelelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In optischen Nachrichtensystemen ist es oft nötig, einen bestimmten Lichtanteil aus einer Hauptleitung, beispielsweise einer Busleitung, abzuzweigen oder in diese Licht einzuspeisen. Dazu werden Ein-/Auskoppelelemente der eingangs genannten Art benötigt. Ein solches Ein-/Auskoppelelement ist beispielsweise in der DE-OS 26 25 855 beschrieben. Das dort beschriebene Element weist eine planare Struktur auf, bei welcher zwei Fasern seitlich gegeneinander versetzt sind. Die optische Verbindung zwischen der Hauptfaser und der abzweigenden Fasern, über welche Licht in die Hauptfaser eingespeist oder aus ihr abgezweigt wird, ist mittels eines lichtempfindlichen Kunststoffwellenlei-L«ro, vorzug.-iwol.ao mit «L nor ILc litoinprindllchen Kollo, gebildet. Wellenleiterstrukturen in lichtempfindlichen Folien weisen jedoch derzeit u.a. noch relativ hohe Ed 1 Sti/8.8.78

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-?- VPA ₇₈ ρ _{7 H} ι BRD

Absorption, mangelhaftes Auflösungsvermögen, Anregung von Strahlungsmoden, die alle Dämpfungsverluste verursachen, auf. Dadurch "bedingt, ist ein solches Ein-/-Auskoppelelement mit einem Streifenwellenleiter als Verbindung mit einem relativ hohen Einfügeverlust behaftet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ein-/-Auskoppelelement der eingangs genannten Art anzugeben, welches einfach herzustellen ist und welches geringe Einfügeverluste für Lichtsignale aufweist.

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. 15

Vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Bei dem so vorgeschlagenen Ein-/Auskoppelelement handelt es sich, ähnlich wie bei der genannten DE-OS 26 25 855, um eine Versatz-Struktur, die aber Streifenwellenleiter und die damit verbundenen Nachteile vermeidet.

Vorteile des neu vorgeschlagenen Ein-/Auskoppelelementes sind u.a. folgende.

Das vorgeschlagene Element kann wieder fotolithografisch

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VPA 78 P 7 M 1 SRD

in Planartechnik hergestellt werden. Ein besonderer Vorteil liegt darin, daß es sich aber auch in nicht fotolithografischen Prozessen einfach herstellen läßt. Solche Herstellungsverfahren sind nötig, weil die derzeit verfügbaren lichtempfindlichen Kunststoffe nicht alterungsbeständig sind.

Mit dem vorgeschlagenen Element läßt sich auch das Verhältnis von ausgekoppelter zu durchgehender Leistung steuern, indem die Faserpaare relativ zueinander definiert verschoben werden. Diese Steuermöglichkeit ist für optimierte Datenbus-Netze wichtig, da man den seitlichen Versatz in all denjenigen Kopplern zu null machen kann, die gerade Licht senden und empfangen.

Dadurch reduziert sich die Gesamtdämpfung der Strecke.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1 in Draufsicht das Ausführungsbeispiel, Figur 2 in einem Diagramm Transmissionen und Verluste über den seitlichen Achsenversatz der Fasern aufgetragen.

In der Figur 1 ist mit 10 eine erste und mit 20 eine zweite Halterungshälfte für Glasfasern bezeichnet. Beide Halterungshälftenkönnen aus Kunststoff bestehen. Jede der Halterungen 10 bzw. 20 weist jeweils zwei schräg zueinander verlaufende Führungsnuten 101 und 102 bzw. 201 und 202 für Glasfasern auf. In diese Nuten sind Glasfasern,vorzugsweise Multimode-Glasfasern, eingelegt und festgehalten. Die beiden Glasfasern in der Halterung 10 sind mit 1 und 4 und die in der Halterung 20 mit 2 und 3 bezeichnet. In jeder der Halterungen 10 bzw. 20 stehen die beiden Glasfasern über die FUhrungsnuten 101 und 102 bzw. 201 und 202 hinaus und laufen

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ein Stück vor den Enden zusammen, so daß sie sich längs eines bis zu den Enden reichenden Stücks berühren. Die Stirnflächen 11 und 41 bzw. 21 und 31 schließen miteinander ab und daher verlaufen die Faserachsen der beiden Fasern in diesem Stück parallel zueinander.

Dies wird dadurch erreicht, daß das über die Führungsnut hinausstehende Endstück jeweils einer der beiden Fasern in jeder Halterung elastisch gekrümmt ist - in der Figur 1 sind dies die Fasern 4 bzw. 3 - und dadurch die andere Faser 1 bzw. 2 gegen einen seitlichen Anschlag 103 bzw. 203 in jeder der Halterungen 10 bzw. 20 drückt. Der Anschlag wird einfach dadurch gebildet, daß eine Seitenwand der jeweiligen Führungsnut 101 bzw. 202 über das Ende der Nut fortgesetzt ist.

Wie aus der Figur 1 zu entnehmen ist, sind zur Herstellung des Elementes im wesentlichen nur vier Führungsnuten für die Fasern herzustellen. Die fotolithografischen Herstellungsschritte bleiben ansonsten die gleichen wie bei der genannten DE-OS 26 25 855.

Die beiden Halterungen 10 bzw. 20 sind quer zu den Fasern relativ zueinander verschiebbar, wodurch der Achsenversatz ■ 8. der Fasern gesteuert einstellbar ist.

Die Kunststoffstruktur kann auch so ausgebildet sein, daß die Kunststofführungen für Faser 3 und Faser 4 fortfallen. Das erleichtert das Einlegen der Faser 3 und der Faser 4, wobei die vorher eingelegten Fasern 1 und 2 als seitlicher Anschlag dienen. Damit der Kleber die Fasern 2 und 3 bzw. 1 und 4 nicht auseinanderdrücken kann, wird Faser 3 bzw. Faser 4,z.B. durch eine senkrecht zu deren jeweiliger Achse laufende Faser an Faser 2 bzw. 1 angedrückt. Alle Fasern können beim Einlegen gleichzeitig über vier Manipulatoren zueinander ausgerichtet werden.

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Führungsgräben können auch durch anisotropes Ätzen oder auch Vorzugsätzen genannt, in Siliziumscheiben hergestellt werden, wodurch über geeignete Masken die Breite der Gräben den Faserdurchmessern angepaßt werden. Die Tiefe der Gräben werden vorzugsweise etwa 2/3 des Faserdurchmessers gewählt·.

Neben den bereits vorstehend genannten Vorteilen besitzt das vorgeschlagene Element noch den, daß nicht wie bei Kunststoff-Wellenleitern Substrate verwendet werden müssen, deren Brechungsindex kleiner als der des Wellenleiters sein muß.

In der Figur 2 sind für typische Fasern, wie sie d'erzeit angewendet werden, nämlich Fasern von 100/um Durchmesser und 5/um dickem Mantel theoretische Werte für Transmissionen von der Faser 1 nach der Faser 2

(T^ ν ₂)> von der Faser 1 nach der Faser 3 (T,. . ,)

und die Gesamtverluste L als Funktion vom Achsenversatz ^ aufgetragen. Diese durch Packungsdichte-Verluste verursachten Werte sind zwar um einige Prozent schlechter im Vergleich zu den entsprechenden theoretischen Werten beim Ein-/Auskoppelelement der DE-OS 26 25 855, aber die in dem hier vorgeschlagenen Element gemessenen Werte für die Transmissionen und die Gesamtverluste sind jedoch besser. Wenn die Faserstirnflächen optimal sind, erhält man mit dem hier vorgeschlagenen Element bei Verwendung geeigneter Kleber an der Stoßfläche praktisch die theoretisch erwarteten Werte.

Mit dem hier vorgeschlagenen Element läßt sich auch das Verhältnis von ausgekoppelter zu durchgehender Leistung steuern, indem die Fasern 1 und 4 relativ zu den Fasern 2 und 3 verschoben werden. Das läßt sich, wie in der Beschreibung zu Figur 1 bereits erwähnt,

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^VPA 78F 7/4 1 BRD

dadurch erreichen,daß die beiden Halterungshälften 10 und 20 quer zu den Fasern relativ zueinander verschiebbar sind. Dies kann beispielsweise auf elektromagnetischem Wege geschehen.
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Dadurch kann auch der Versatz £ an all denjenigen Kopplern zu Null gemacht werden, die gerade nicht senden und empfangen. Dies ist in Systemen, bei denen viele Teilnehmer an eine Hauptleitung angeschlossen sind und bei denen die Zahl der ausgeschalteten Terminals zeitlich etwa konstant ist, sehr von Vorteil, da dann die Streckendämpfung, beispielsweise in einem Datenbus in T-Struktur, möglichst niedrig gehalten werden kann.

7 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

VPA 78 ρ 7 1 4 Patentansprüche

1. Ein-/Auskoppelelement zum Ein- und/oder Auskoppeln von Licht in und/oder aus Glasfasern, bei welchem auf einer Halterung zwei nebeneinander angeordnete Glasfasern und eine zu einer der beiden Glasfasern in Serie angeordnete dritte Glasfaser gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden nebeneinander angeordneten Glasfasern (1 und 4 bzw. 2 und 3) längs' eines bis zu einem der weiteren Glasfaser (2 oder 3 bzw. 1 oder 4) zugewandten Ende (11 und/oder 41 bzw. 21 und/oder 31) dieser beiden Glasfasern reichenden Stücks zusammengebracht sind .und daß die beiden zusammengebrachten Glasfasern und die weitere Glasfaser stumpf aneinanderstoßen.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß neben der weiteren Glasfaser (2 oder 3 bzw. 1 oder 4) eine zusätzliche Glasfaser 3 oder 2 bzw. 4 oder I^-), die einen Abstand von der weiteren Glasfaser aufweist, auf der Halterung gehalten ist, daß die weitere und die zusätzliche Glasfaser längs eines bis zu einem, den nebeneinander angeordneten Glasfasern zugewandten Ende (21 und/oder 31) der weiteren und zusätzlichen Glasfaser reichenden Stücks zusammengebracht sind und daß die zusätzliche Glasfaser und die beiden zusammengebrachten Glasfasern stumpf aneinanderstoßen.

3. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß zwei zusammengebrachte Glasfasern (1 und 4 und/oder 2 und 3) in Führungsnuten 101 und 102 und/oder 201 und 202) befestigt sind, die schräg zueinander verlaufen, daß beiden Fasern (1 und 4 oder 2 und 3) zu der Seite hin, wo sie zusammengebracht sind, über die Führungsnuten hinaus-

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stehen, wobei das überstehende Endstück einer der beiden Fasern (4 und/oder 3) elastisch gebogen ist und dadurch das Endstück der anderen Faser (1 und/ oder 2) gegen einen Anschlag (103 und/oder 203) drückt. 5

4. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsnuten (101, 102 und/oder 201, 202) als Lücken in einer oberflächlich aufgebrachten Kunststoffschicht ausgebildet sind.

5. Element nach Anspruch 3, dadurch g e kennzei chnet, daß die Führungsnuten (101, 102 und/oder 201, 202) als durch anisotropes Ätzen in der Oberfläche eines Siliziumkörpers hergestellte Nuten sind.-

6. Element nach Anspruch 5," dadurch gekennzeichnet , daß die Tiefe einer durch anisotropes Ätzen hergestellten Nut etwa 2/3 des Faserdurchmessers beträgt.

7. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden nebeneinander verlaufenden Glasfasern auf einer Halterungshälfte (10) und die weitere Glasfaser oder die weitere Glasfaser und die zusätzliche Glasfaser auf einer zweiten Halterungshälfte (20) gehalten sind und daß die beiden Halterungshälften quer zu den Glasfasern relativ zueinander verschiebbar sind.

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