DE2842535A1 - Abzweigelement - Google Patents

Abzweigelement

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DE2842535A1
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Gerhard Dr Ing Winzer
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2817—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using reflective elements to split or combine optical signals

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
Berlin und München VPA
78 P 7 \ ύ 4 BRD
Abzweigelement
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Abzweigelement für optische Wellenleiter, mittels welchem ein Lichtanteil aus einer mit einem optischen Wellenleiter gebildeten Hauptleitung in eine ebenfalls mit einem optischen Wellenleiter gebildete Nebenleitung abzweigbar ist.
Ein Abzweigelement der eingangs genannten Art ist aus K. Kobayashi et al: Micro-Optics Devices for Brunching, Coupling, Multiplexing and Demultiplexing, 1977, Intern. Conf. Integr. Optics and Optical Fiber Communication, B 11-3 Fig. 2 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung stößt eine Faser F1 stumpf an eine Stirnfläche einer Gradientenlinse L1, deren andere Stirnfläche im Winkel von 45° zur optischen Achse der Gradientenlinse, geneigt ist. Auf dieser geneigten Stirnfläche ist ein schichtförmiger Strahlteilerspiegel aufgebracht. Eine zweite Gradientenlinse L2 ist koaxial zur Gradientenlinse L1 angeordnet und besitzt ebenfalls eine zur optischen
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-ζ- VPA 78 P 7 ! 5 4 BRD
Achse im Winkel von 45° geneigte Stirnfläche, welche stumpf an den schichtförmigen Strahlteilerspiegel stößt. An die andere Stirnfläche dieser Gradientenlinse L2, welche wie die entsprechende der Gradientenlinse L1 senkrecht zur optischen Achse steht, stößt stumpf ein zweiter Wellenleiter F2. Die "beiden Wellenleiter F1 und F2 sind koaxial zur gemeinsamen optischen Achse der beiden Gradientenlinsen L1 und L2 angeordnet. Neben dem Strahlteilerspiegel ist eine dritte Gradientenlinse angeordnet, welche an der Mantelfläche der Gradientenlinse L1 anliegt und deren optische Achse senkrecht zur gemeinsamen optischen Achse der Gradientenlinsen L1 und L2 steht und den Strahlteilerspiegel im Winkel von 45° schneidet. An die vom Strahlteilerspiegel abgewandte Stirnfläche der Gradientenlinse L3 stößt stumpf ein dritter optischer Wellenleiter F3. Die einzelnen Gradientenlinsen sind so bemessen, daß ein aus einem der optischen Wellenleiter F1, F2 oder F3 austretendes Lichtstrahlbündel von ihnen parallel gerichtet wird. Unter Anwendung des Prinzips der Strahlumkehr bedeutet dies, daß die an die Gradientenlinse L1 anstoßende Stirnfläche ,des Wellenleiters F1 auf die an die Gradientenlinse L2 stoßende Stirnfläche des Wellenleiters F2 abgebildet wird und umgekehrt. Analoges gilt für die Gradientenlinse L1 und L3, wobei hier aber der Strahlteilerspiegel als Zwischenelement von wesentlicher Bedeutung ist.
Danach sind also bei dem bekannten Abzweigelement drei Gradientenlinsen bestimmter Bemessung erforderlich. Die an die Gradientenlinsen angekoppelten optischen Wellenleiter sind, was in der Figur 2 der genannten Druckschrift nicht gezeigt ist, mit Steckerhälften von Steckern zum Aneinanderschließen optischer Wellen-
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-£- VPA leiter versehen. /8 ? 7 · 5 4 8RD
Das bekannte Abzweigelement ist also mit drei Gradientenlinsen aufgebaut, welche bei der Herstellung des Elementes aufeinander einjustiert werden müssen.
Bei der Herstellung sind außerdem noch folgende Feinjustierungen erforderlich:
1. Justierung von Wellenleiter F2 auf Gradientenlins e L2,
2. Justierung von Wellenleiter F3 auf Gradientenlinse
L3,
(Justierung von Wellenleiter F 1 auf Gradientenlinse L1 entfällt, weil sie mit den beiden ersten Justierungen gegeben ist, wenn die Linsenelemente bereits miteinander verbunden waren),
3. Justierung einer Steckerhälfte auf Wellenleiter F1,
4. Justierung einer Steckerhälfte auf Wellenleiter F2 und
5. Justierung einer Steckerhälfte auf Wellenleiter F3. Es sind also insgesamt fünf optische Feinjustierungen durchzuführen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abzweigelement der eingangs genannten Art anzugeben, welches einfacher aufgebaut und mit weniger Justieraufwand herstellbar ist.
Die Aufgabe wird durch ein Abzweigelement gelöst, bei dem in einer Lücke zwischen zwei koaxialen optischen Wellenleitern nur ein schichtförmiger Strahlteilerspiegel mit einer zur gemeinsamen Achse der beiden optischen Wellenleiter geneigten Spiegelfläche angeordnet ist, bei dem eine Abbildungslinse vorhanden ist, die im Bereich eines Lichtstrahlbündels angeordnet ist , welches aus einer Stirnfläche eines der beiden
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ΛΛ
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Wellenleiter austritt und von der Spiegelfläche reflektiert wird, und bei dem ein dritter optischer Wellenleiter vorhanden ist, von dem eine Stirnfläche an einer Stelle angeordnet ist, wohin die Stirnfläche des einen Wellenleiters von der Abbildungslinse reell abgebildet wird.
Vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen 2 bis 34 hervor.
..
Wesentliche Vorteile des vorgeschlagenen Abzweigelementes sind folgende:
Es ist erheblich einfacher zu realisieren als das vorstehend angegebene bekannte Abzweigelement; beim Zusammenbau sind nur noch vier optische FeinJustierungen durchzuführen; es kann mit nur einer Gradientenlinse als Abbildungsoptik aufgebaut werden und zwei von den beim bekannten Abzweigelement notwendigen Steckerhälften können zu einem Teil integriert werden; die Materialkosten sind im wesentlichen durch die Abbildungslinse bestimmt und da in einer vorteilhaften Ausführungsform nur eine solche erforderlich ist, besonders niedrig; die Materialkosten für die Steckerbauteile können gegenüber den Montagekosten, die in erster Linie durch die optische Justierung verursacht werden, vernachlässigt werden; in einer groben Abschätzung ergibt sich bei dem vorgeschlagenen Abzweigelement gegenüber dem vorstehend beschriebenen bekannten Abzweigelement eine Ersparnis von 66 % bei den Materialkosten und von 20 % bei den Montagekosten.
Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, welches in den Figuren zusammen mit anderen
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Figuren dargestellt ist. Von den Figuren zeigen Figur 1 einen zentralen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel, wobei stirnseitige Teile weggebrochen sind,
Figur 2 einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 längs der Schnittlinie I - I, Figur 3 die Seitenansicht einer zylinderischen Gradientenlinse, die mit Bezeichnungen versehen ist, die für ihre Bemessung von Bedeutung sind.
Nach den Figuren 1 und 2 ist in einer Lücke zwischen den beiden koaxialen optischen Wellenleitern 1 und 1' nur der zur gemeinsamen Achse A der beiden optischen Wellenleiter geneigte Strahlteilerspiegel 17 angeordnet.
Die Abbildungslinse '9 ist im Bereich B des Lichtstrahlbündels angeordnet, welches auf der'Stirnfläche 11 des Wellenleiters 1 austritt und welches vom Strahlteiler 17 reflektiert wird. Der dritte optische Wellenleiter 10 ist so angeordnet, daß seine Stirnfläche 101 bei der Stelle C liegt, wohin die Stirnfläche 11 des Wellenleiters 1 von der Abbildungslinse 9 reell abgebildet wird. Der Strahlteilerspiegel 17 ist im Winkel von 45° zur gemeinsamen Achse A der beiden Wellenleiter 1 und 1' geneigt.
Die optische Achse 91 der Abbildungslinse 9. schneidet die gemeinsame Achse A senkrecht bei einer Stelle, wo sie den Strahlteilerspiegel 17 durchstößt. Die Ebene des Strahlteilerspiegels 17 steht senkrecht auf der durch die gemeinsame Achse A und die optische Achse aufgespannte Ebene, so daß die optische Achse 91 mit einem achsparallel auf der Stirnfläche 11 des Wellenleiters 1 austretenden und vom Strahlteilerspiegel 17 reflektierten Lichtstrahl zusammenfällt.
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Kb
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Die Abbildungslinse 9 besteht aus der Gradientenlinse 9. Diese Gradientenlinse 9 ist, wie später noch näher erläutert wird, so angeordnet und bemessen, daß das reelle Bild der Stirnfläche 11 des Wellenleiters 1 in die Stirnfläche 93 der Gradientenlinse fällt, welche vom Strahlteilerspiegel 17 abgewandt ist und die Lichtaustrittsfläche dieser Linse bildet. Da,wie schon erwähnt, die Stirnfläche 101 des Wellenleiters 10 an der Stelle C angeordnet sein muß, wohin die Stirnfläche 11 des Wellenleiters 1 von der Abbildungs-
linse reell abgebildet wird, muß auf jeden Fall die Stirnfläche 101 möglichst nahe bei der Lichtaustrittsfläche 93 der Linse 9 liegen. Am besten ist es, wenn die. Stirnfläche 101 die Lichtaustrittsfläche 93 berührt.
Die beiden koaxial angeordneten Wellenleiter 1 und 1' sind im Ausführungsbeispiel in einem Träger 2 befestigt, mit welchem die Abbildungslinse 9 und der dritte optisehe Wellenleiter 10 verbunden sind, was später noch näher ausgeführt wird.
Der Träger 2 umfaßt für jeden der optischen Wellenleiter 1 und 1' je einen zylinderisehen Körper 3 bzw. 3', in dem der jeweilige Wellenleiter 1 bzw. 1' parallel zum Zylindermantel 4 bzw. 41 befestigt ist. Im Ausführungsbeispiel sind zwei solche zylinderische Körper 3 bzw. 3' vorgesehen, es wäre aber auch durchaus denkbar/ daß beide Wellenleiter 1 und 1' auf einem gemeinsamen zylinderisehen Körper befestigt sind. Dabei muß zumindest der zylinderische Körper 3 aus transparentem Material gebildet sein, da er den optischen Wellenleiter 1 umgibt und vom reflektierten Lichtstrahlbündel durchstrahlt wird. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind beide Wellenleiter 1 und 1·
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aus transparentem Material gebildet.
Der Strahlteiler spiegel 17 des in Figur 1 und 2-.dargestellten Ausführungsbeispiels erstreckt sich über den Querschnitt der zylinderischen Körper 3 und 3r· Diese stoßen dabei stumpf an den Strahlteilerspiegel 17.
Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 bestehen die zylinder!sehen Körper 3 und 3' aus Glaskapillaren, in deren Öffnungen 30 bzw. 30' die Wellenleiter 1 bzw. 1' befestigt sind. Ein zylinderischer Körper 3 bzw. 3' könnte aber gerade so gut aus "einem zylinderisehen Siliziumkörper bestehen, bei dem in eine Oberfläche eine Führungsnut zur Aufnahme eines der Wellenleiter 1 bzw. 1' eingebracht ist und aus einem auf die Oberfläche aufgebrachten, den in die Nut aufgenommenen Wellenleiter 1 bzw. 1' abdeckenden zylinderischen Deckelstück aus transparentem Material« Vorzugsweise ist dabei die Nut eine mittels anistropen Ätzens in die Oberfläche des Siliziumkörpers eingebrachte Nut.
Ein soeben beschriebenes Gebilde mit dem koaxialen Wellenleiterpaar 1 und 1T, das in dem.zylinderischen Körper 3 und 3' koaxial befestigt und durch den schichtförmigen Strahlteilerspiegel 17 voneinander getrennt ist, läßt sich wie ein entsprechendes Gebilde nach der älteren Patentanmeldung P 28.40 602.2 (VPA 78 P 7123) so herstellen, daß ein zylinderischer Ausgangskörper, auf oder in welchem ein optischer Wellenleiter parallel zur Mantelfläche angeordnet ist, durch einen schräg zur Zylinderachse geführten Schnitt in zwei Hälften zerlegt wird. Die beiden Schnittflächen werden auf optische Qualität
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gebracht und danach auf einer der Schnittflächen der Strahlteilerspiegel angebracht. Dann werden beide Zylinderhälften auf die Oberfläche eines mit einem Anschlag versehenen Justierkörpers so gelagert, daß sie am"Anschlag anliegen und die Schnittflächen parallel zueinander liegen. Durch Verschieben längs des Anschlags werden beide Hälften zusammengebracht und miteinander verbunden.
Der Strahlteilerspiegel kann vorteilhafterweise durch Bedampfen einerSchnittfläche. mit einem Metall oder mit dielektrischen Material angebracht werden.
Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 besteht der Ausgangskörper aus einer Glaskapillare, in deren Öffnung ein durchgehender Wellenleiter angeordnet und beispielsweise mittels transparentem Kitt befestigt ist.
•20 Das hier vorgeschlagene Abzweigelement ist vorzugsweise für Multimode-Wellenleiter gedacht.
Als Wellenleiter kommen in erster Linie Glasfasern, insbesondere Glasfasern mit gestuftem Brechungsindex- oder Gradientenindexprofil in Frage.
Um den Lichtdurchtritt des aus der Stirnfläche 11 des Wellenleiters 1 austretenden Strahlenbündels durch den zylinderisehen Körper 3 zu erleichtern, ist es zweckmäßig, wenn der Mantel 4 dieses zylinderischen Körpers 3 im Bereich B des Lichtstrahlbündels ein ebenes Flächenstück 41 aufweist, welches vom Lichtstrahlbündel durchstrahlt wird. Eine ebene Fläche besinflußt nämlich im Gegensatz zu gekrümmten Flächen die Abbildungseigenschaften der Abbildungslinse 9 nicht, was deren Bemessung und Anordnung erleichtert.
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Bei einem Gebilde, wie es vorstehend samt seiner Herstellung angegeben ist, läßt sich eine solche ebene Fläche bequem dadurch herstellen, daß an dem zylinderischen Gebilde, welches gewöhnlich kreisförmigen Querschnitt aufweist,' an geeigneter Stelle ein parallel zur Achse A verlaufendes ebenes Flächenstück angeschliffen wird, welches sich über die ganze Länge des Gebildes erstreckt. Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 durchsetzt das besagte Strahlenbündel diese Fläche 41 im wesentlichen senkrecht, was besonders günstig ist.
Wie aus den Figuren 1 und 2 zu entnehmen ist, weist der Träger 2 außerdem eine äußere Hülse 2 auf, deren Wandung 21 die beiden Wellenleiter 1 und 1', den Strahlteilerspiegel 17 und die zylinderisehen Körper 3 und 3T umgibt. In der Wandung 21 der Hülse 2 ist eine Öffnung 22 vorgesehen, deren seitliche Umrandung 220 den Bereich B des Lichtstrahlbündels umgibt. Die äußere Hülse 2 ist aus Metall.
Diese äußere Hülse 2 ist an ihren Stirnseiten mit Steckerhälften Ij? bzw. 1_6 eines genormten Steckers zum Aneinanderschließen optischer Wellenleiter versehen. Jede Steckerhälfte Ij? bzw. 1_6 besteht dabei aus einer Führungshülse 15 bzw. 16, welche auf die äußere Hülse 2 aufgesetzt und koaxial zur gemeinsamen Achse A Justiert befestigt sind. Da solche Steckerhülsen normierter Stecker allgemein bekannt sind, sind in den Figuren 1 und 2 die Endstücke dieser Hülsen zusammen mit der Hülse 2 weggebrochen. Dadurch, daß aber die Steckerhülsen 15 und 16 auf der gemeinsamen Hülse 2 befestigt sind, ist erreicht, worden, daß die Steckerhälften zu einem einzigen Teil integriert sind.
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Die Wandung 21 besitzt eine die Öffnung 22 umgebende Außenfläche 210, welche als Auflagefläche für die Gradientenlinse 9 und die später noch zu beschreibende weitere Hülse 20' dient. Um diese ebene Außenfläche 210 möglichst großflächig zu gestalten, weist die Wandung 21 eine Verdickung 211 auf, die sich über einen Teil des Umfangs der äußeren Hülse 2 erstreckt und die mit der ebenen Außenfläche 210 abschließt. Die Verdickung 211 erstreckt sich längs der Hülse nur über ein Mittelteil und ihre Stirnflächen 2111 und 2112 können als Anschläge für die anderen Steckerhälften der Stecker IJ? und 1j5 dienen. Die ebene Außenfläche 210 erstreckt sich längs der gemeinsamen Achse A nur über die Verdickung 211, deren längs dieser Achse A gemessene Länge größer als der Durchmesser der Öffnung 22 ist.
Außerdem ist die Stärke der Verdickung so groß gewählt, daß die längs des Hülsenumfangs gemessene Länge der ebenen Außenfläche 210 größer als der Durchmesser der Öffnung 22 ist.
Die Gradientenlinse 9 ist über der Öffnung 22 angeordnet und liegt mit ihrer Stirnfläche 92, welche die Lichteintrittsfläche bildet, direkt auf der ebenen Außenfläche 210 auf und ist mit ihr.verbunden. An die Lichtaustrittsfläche 93 der Gradientenlinse, welche von ihrer anderen Stirnfläche gebildet ist, stößt der dritte Wellenleiter 10 mit seiner Stirnfläche 101 stumpf bei der Stelle C gegen.
Dieser dritte optische Wellenleiter 10 ist in dem weiteren Träger 20 befestigt, welcher mit dem Träger 2_ verbunden ist. Dieser weitere Träger 20 umfaßt den weiteren zylinderischen Körper 20 mit der mantelparallelen Öffnung 201, in welcher der dritte optische Wellenleiter 10 mittels optischem Kitt befestigt ist. Dieser weitere zylindrische Körper 20 besteht analog wie die
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zylinderischen Körper 3 und 3f aus einer Glaskapillare. Auch er könnte ähnlich wie die zylinderischen Körper und 31 aus einem zylinderisehen Siliziumkörper mit transparentem Deckelstück gebildet sein, wie es früher beschrieben wurde.
Außerdem umfaßt der weitere Träger 2O1 die weitere äußere Hülse 20', deren Wandung 200 den dritten optischen Wellenleiter 10, die Gradientenlinse 9 und den weiteren zylinderischen Körper 20 umgibt, und die mit der Stirnfläche 2001 auf der ebenen Außenfläche 210 aufliegt und mit ihr verbunden, ist. Auch diese weitere Hülse 20' besteht aus Metall.
Außerdem ist auch diese weitere Hülse 20' bei ihrer freien Stirnseite mit einer Steckerhälfte _14, eines weiteren Steckers zum Aneinanderschließen optischer Wellenleiter versehen, welcher vorzugsweise ein genormter Stecker ist. Auch besteht diese Steckerhälfte lit des weiteren Steckers aus einer Führungshülse, welche auf die weitere äußere Hülse 20' aufgesetzt und koaxial zur Achse 10' des dritten optischen Wellenleiters Justiert befestigt ist.
Wie weiter aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, stößt der weitere zylindrische Körper 20 mit seiner Stirnfläche 202 stumpf an die Lichtaustrittsfläche 93 der Gradientenlinse 9. Dies ist von Vorteil, weil durch die ebene Ausbildung der Lichtaustrittsfläche 93 die Stirnfläche 202 des weiteren zylinderisehen Körpers 20 und die Stirnfläche 101 des dritten Wellenleiters 10 gemeinsam durch Schleifen und Polieren hergestellt werden können. Dazu wird der dritte Wellenleiter 10 zuerst in der Öffnung 201 befestigt und dann die betreffende Stirnfläche des so hergestellten Körpers plan geschliffen und poliert.
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Sämtliche Verbindungen von Körpern, die von anderes Körpern umgeben werden, sind mittels Kleber miteinander verbunden, welcher in der Lücke zwischen dem Körper und dem umgebenden körper sich befindet. Das Aushärten des Klebers muß bei den Führungshülsen 14, 15 und 16 in Justiervorrichtungen vorgenommen werden, wie es bei Steckern allgemein üblich ist. Wenigstens für das Verkleben der Wellenleiter 1 und 1'in der öffnung 30 bzw. 30' der Kapillare 3 bzw. 3' und die Verbindung der Kapillaren mit der Gradientenlinse 9 sowie der Faser 10 ist optischer Kitt zu benutzen.
Wie aus dem Vorstehend dargelegten hervorgeht, ist die Gradientenlinse 9 so bemessen, daß das Bild der Stirnfläche 11 in ihre Lichtaustrittsfläche 93 fällt. In der Figur 3 ist die Gradientenlinse 9 in Seitenansicht, d.h. mit Blickrichtung senkrecht zu ihrer optischen Achse 91 noch einmal einzeln darge stellt. Die Gradientenlinse 9 besteht aus einem zylinderischen Körper, vorzugsweise mit kreisförmigem Querschnitt, deren Brechungsindex sich von der optischen Achse 91 radial nach außen ändert. Bei den angegebenen Bedingungen ist die Länge Z der Gradientenlinse 9 von dem auf die optische Achse 91 projezierten Abstand h der Stirnfläche 11 des Wellenleiters 1 von der Stirnfläche 92 der Gradientenlinse abhängig und durch folgende Formel gegeben:
Z = 2OJ. + V4 = (r/2 +otciannK/n0rh· /T)/ /T (1)
hierin bedeuten nQ den Brechungsindex auf der Achse 91, nK den Brechungsindex des Mediums zwischen dem Strahlteilerspiegel 17 und der Stirnfläche 92,und A = 2 /ZQ. Zq ist die sog. Pitchlänge und bei einer Länge von Zq = Zq/4 der Gradientenlinse wird ein eingangsseitig auf der Linsenstirnfläche von einer Punktlichtquelle erzeugtes Strahlenbündel in ein Parallelstrahlbündel an der ausgangs seitigen 030022/0008
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Stirnfläche transformiert. Diese Bedingung ist den Gradientenlinsen L^, L2 und L, des eingangs erwähnten bekannten Ausführungsbeispiels gegeben, wobei sie 'allerdings wegen des unter 45° geneigten Teilerspiegeis bezüglich des Wellenleiters F, nur mangelhaft eingehalten werden kann.
Bei dem hier, vorgeschlagenen Abzweigelement wird von solchen Gradientenlinsen bewußt nicht Gebrauch gemacht und außerdem ist der störende Einfluß des schräg liegenden Strahlteilerspiegels äußerst gering, weil er direkt an der Stirnfläche 11 des Wellenleiters 1 anliegt, wodurch er nur auf ein Lichtstrahlbündel von sehr kleinem Querschnitt Einfluß nehmen kann und das aufgeweitete Bündel im wesentlichen ungestört zur Stirnfläche 92 der Gradientenlinse 9 sich ausbreiten kann. Dies liegt nicht zuletzt auch an der ebenen Fläche 41, welche im wesentlichen senkrecht zu diesem aufgeweiteten Lichtstrahlbündel angeordnet ist und an dem relativ geringen Brechungsindexunterschied zwischai dem optischen Kitt, der zwischen der Gradientenlinse und der Glaskapillare 3 angeordnet ist und dem Glas dieser Kapillare.
In der vorstehend genannten Formel bedeuten zusätzlich noch ZQjLden Abstand der Stirnfläche 92 der Gradientenlinse 9 von der senkrecht zur optischen Achse 91 stehenden Ebene , welche von den Lichtstrahlen senkrecht durchsetzt wird, die von einem Punkt auf der optischen Achse 91 ausgehen, der von der Stirnfläche 92 der Gradientenlinse 9 den Abstand h hat.
Bei der Montage der einzelnen Teile des Abzweigelements zum vollständigen Bauteil werden in der Regel innerhalb vorgegebener Toleranzwerte Achsversätze £,. zwischen dem Wellenleiter 1 und dem zylindrischen Körper 3, €o
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zwischen dem Wellenleiter 1' und dem zylindrischen Körper 3' sowie 5, zwischen dem Wellenleiter 10 und dem zylindrischen Körper 20 senkrecht zur jeweiligen Achse des Wellenleiters auftreten. Wenn Sosehr klein gegen den Abstand h ist, entsteht nur eine vernachlässigbare Vergrößerung des Fleckdurchmessers des Bildes der Stirnfläche 11. Der Achsversatz %ann bei der Montage (Justierung) der kompletten mit dem weiteren zylindrischen Körper 20 und dem Wellenleiter 10 bestückten weiteren Hülse 20' durch Verschiebung quer zur optischen Achse 91 der Gradientenlinse kompensiert werden. Eine exakte Justierung der Achse 10» des Wellenleiters 10 bezüglich der optischen Achse 91 der Gradientenlinse 9, d.h. 6-z zu Null machen, ist nicht erforderlich, solange die Änderungen des Eintrittswinkels für den Wellenleiter hinreichend klein bleiben. Diese Forderung kann bereits dadurch erfüllt werden, daß für den weiteren zylindrischen Körper 20 Körper geringer Exzentrizität verwendet werden, deren Außendurchmesser gleich dem der Gradientenlinse 9 ist und die Gradientenlinse zusammen mit einem so ausgebildeten weiteren Körper 20 in weiteren Hülsen 20' montiert werden, deren Öffnung nur ein geringes Übermaß gegenüber dem zylindrischen Körper 20 und der Gradientenlinse 9 aufweist.
Es ist abschließend noch zu erwähnen, daß das vorgeschla gene Abzweigelement nicht nur bei schwacher Auskopplung, sondern insbesondere auch bei starker Auskopplung vorteilhaft verwendbar ist.
34 Patentansprüche
3 Figuren
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Claims (1)

  1. Patentansprüche;
    1. Abzweigelement, bei dem in einer Lücke zwischen zwei koaxialen optischen Wellenleitern (1, 1') nur ein zur gemeinsamen Achse (A) der beiden optischen Wellenleiter (1, 1f) geneigterschichtförmiger Strahlteilerspiegel (17) angeordnet ist, bei dem eine Abbildungslinse (9j vorhanden ist, die im Bereich (B) eines Lichtstrahlbündels angeordnet ist, welches aus einer Stirnfläche (11) eines (1) der beiden Wellenleiter (1, 1l) austritt und rom Strahlteilerspiegel (17) reflektiert wird, und bei dem ein dritter optischer Wellenleiter (10) vorhanden ist, von dem eine Stirnfläche (101) bei einer Stelle (C) angeordnet ist, wohin die Stirnfläche (11) des einen Wellenleiters (1) von der Abbildungslinse (9_) reell abgebildet wird.
    2. Abzweigelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Strahlteilerspiegel (17) im Winkel von 45° zur gemeinsamen Achse (A) geneigt ist.
    3. Abzweigelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die optische Achse (91) der Abbildungslinse parallel zu. einem parallel-zur Achse (A) aus der Stirnfläche (11) des einen Wellenleiters (1) austretenden und vom Strahlteilerspiegel (17) reflektierten Lichtstrahl ist.
    4. Abzweigelement nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet , daß die optische Achse (91) mit einem solchen achsparallel aus der Stirnfläche (11) des einen Wellenleiters (1) austretenden und von
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    Strahlteilerspiegel (17) reflektierten Lichtstrahls zusammenfällt.
    5. Abzweigelement nach einem der vorhergehenden An Sprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Abbildungslinse (9j mit einer Gradientenlinse (9) gebildet ist.
    6. Abzweigelement nach Anspruch 5, dadurch g e kennzeichnet, daß die Gradientenlinse so angeordnet und bemessen ist, daß das reelle Bild der Stirnfläche (11) des einen Wellenleiters (1) in eine Lichtaustrittsfläche (93) der Gradientenlinse fällt, wobei die Stirnfläche (101) des dritten Wellenleiters (10) die Lichtaustrittsfläche (93) berührt.
    7. Abzweigelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Wellenleiter (1, 1') auf oder in einem Träger
    (2) befestigt sind.
    8. Abzweigelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Abbildungslinse (£) mit dem Träger (2) verbunden ist.
    9. Abzweigelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß der dritte optische Wellenleiter (10) fest mit dem Träger (2) verbunden ist.
    10. Abzweigelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Träger (2) für jeden der optischen Wellenleiter (1, 1f) einen zylindrischen Korper (3, 3') umfaßt, auf oder in dem ein solcher Wellenleiter (1, 1f) parallel zum Zylindermantel (4, 4») befestigt ist,
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    wobei der zylindrische Körper (3, 3') zumindest dann aus transparentem Material gebildet ist, wenn er einen optischen Wellenleiter (1, 1') umgibt.
    11. Abzweigelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Strahlteilerspiegel über den Querschnitt eines zylindrischen Körpers (3, 3!) erstreckt.
    12. Abzweigelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Körper (3, 3') stumpf an den Strahlteilerspiegel (17) stößt.
    13. Abzweigelement nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Körper (3, 3') aus einer GlaskapüJ-lare besteht, in deren öffnung (30, 30') ein Wellenleiter (1, Ί') befestigt ist.
    14. Abzweigelement nach einem der Ansprüche 10 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Körper (3, 3') mit einem zylindrischen Siliziumkörper, bei dem eine Oberfläche eine Führungsnut zur Aufnahme eines Wellenleiters (1, 1f) eingebracht ist und aus einem auf die Oberfläche aufgebrachten, den in die Nut aufgenommenen Wellenleiter abdeckenden zylinderisehen Deckelstück aus transparentem Material besteht.
    15. Abzweigelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Nut eine mittels anisotropen Ätzens in die Oberfläche des Siliziumkörpers eingebrachte Nut ist.
    030022/0008
    78 P 7 ι 5 4 BRD
    16. Abzweigelement nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (4) eines zylindrischen Körpers (3) im Bereich (B) des Lichtstrahlbündels ein ebenes Flächenstück (41) aufweist, welches vom Lichtstrahlbündel durchstrahlt wird.
    17. Abzweigelement nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerg)eine äußere Hülse (2) aufweist, deren Wandung (21) die beiden Wellenleiter (1, 1·) und den Strahlteilerspiegel (17) und gegebenenfalls einen zylindrischen Körper (3, 3') umgibt, und daß in der Wandung (21) eine Öffnung (22) vorgesehen ist, deren seitliche Umrandung (220) Bereich (B) des Lichtstrahlbündels umgibt.
    18. Abzweigelement nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet , daß die äußere Hülse (2) aus Metall ist.
    19· Abzweigelement nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hülse (2) an einer Stirnseite mit einer Steckerhälfte (1_5, j[6) eines Steckers zum Aneinaniderschließen optischer Wellenleiter versehen ist.
    20. AbzweL gelement nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker ein genormter Stecker ist.
    21. Abzweigelement nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steckerhälfte (15; oder 1_6) aus einer Führungshülse (15 bzw. 16) besteht, welche auf die äußere Hülse (2)
    030022/0008
    -5- VPA 78 P 7 1 5 4 BRD
    aufgesetzt und koaxial zur gemeinsamen Achse (A) justiert befestigt ist.
    22. Abzweigelement nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung(21 )eänedie öffnung (22) umgebende ebene Außenfläche (210) besitzt.
    23. Abzweigelement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß die Wandung eine Verdickung (211) aufweist, die sich über einen Teil des Umfangs der äußeren Hülse (2) erstreckt und mit der ebenen Außenfläche (210) abschließt.
    24. Abzweigelement nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungslinse (9) direkt auf der äußeren Hülse (2) über deren Öffnung (22) aufgebracht ist.
    25. Abzweigelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Fall, wo die Abbildungslinse (9) eine Gradientenlinse (9) ist, eine Lichteintrittsfläche (92) auf der äußeren Hülse (2) aufliegt und daran befestigt ist.
    26. Abzweigelement nach einem der Ansprüche 7 bis 25, dadurchgekennzeich.net , daß der dritte optische Wellenleiter (10) auf oder in einem weiteren Träger (20) befestigt ist, welcher mit dem Träger (2) verbunden ist.
    27. Abzweigelement nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , daß der weitere Träger (20) einen weiteren zylindrischen Körper (20) mit einer mantelparallelen Öffnung (201) umfaßt, in welcher
    030022/0008
    -6- VPA 73 P 7 15 4 BRD der dritte optische Wellenleiter (10) befestigt ist.
    28. Abzweigelement nach Anspruch 27 und nach Anspruch oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere zylindrische Körper (20) aus einer Glaskapillare besteht.
    Abzweigelement nach einem der Ansprüche 26 bis dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Träger (20) eine weitere äußere Hülse (20') umfaßt, deren Wandung (200) den dritten optischen Wellenleiter (10), die Abbildungslinse (9,) und gegebenenfalls einen weiteren zylindrischen Körper (20) umgibt und die mit einer Stirnfläche (2001) am Träger (2) außen~anliegt und mit diesem verbunden ist.
    3Ό' Abzweigelement nach Anspruch $&, dadurch gekennzeichnet , daß die weitere Hülse (20!) aus Metall ist.
    3f. Abzve.igelement nach Anspruch 50 oder ^,dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Hülse (20') bei ihrer freien Stirnseite mit einer Steckerhälfte (^4) eines weiteren Steckers zum Aneinanderschließen optischer Wellenleiter versehen ist.
    35. Abzweigelement nach Anspruch 3S, dadurch gekennzeichnet , daß der weitere Stecker ein genormter Stecker ist.
    Abzweigelement nach Anspruch -3& oder 33ί d a _ durch gekennzeichnet, daß die Steckerhälfte (14) des weiteren Steckers aus einer Führungshülse besteht, welche auf die weitere äußere
    030022/0008
    -7- VPA 78 P 7 ι 5 4 BRD
    Hülse (20') aufgesetzt und koaxial zur Achse (10') des dritten optischen Wellenleiters (10) justiert befestigt ist.
    030022/0008
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