DE2910637A1

DE2910637A1 - Koppelelement zur uebertragung von lichtenergie

Info

Publication number: DE2910637A1
Application number: DE19792910637
Authority: DE
Inventors: Joachim Guttmann; Edgar Dipl Phys Weidel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1979-03-17
Filing date: 1979-03-17
Publication date: 1980-09-25

Description

"Koppelelement zur tbertragung von Lichtenergie"
Die Erfindung betrifft ein Koppelelement zur übertragung von Lichtenergie aus einer ersten optischen Vorrichtung in eine zweite optische Vorrichtung.
Für die Versorgung verschiedener Teilnehmer in einem optischen Datenübertragungssystem lassen sich mit Vorteil sogenannte optische Datenbussysteme verwenden,wie sie z.B.
in der Druckschrift:*A.F. Milton, A.B. Lee, Appl. Opt. 15, 1976, Seiten 244-252 beschrieben sind. Unter einem Datenbus system versteht man ein System bei dem alle Teilnehmer an eine gemeinsame Leitung - die Busleitung - oder einen gemeinsamen Punkt - den Sternpunkt angeschlossen sind. Die verschiedenen Teilnehmer werden mit optischen Koppelelementen an die übertragungsleituz im vorliegenden Fall also eine Lichtleitfaser oder ein Lichtleitfaserbündel angeschlossen, wobei als wichtigste Koppelelemente U-Eoppler und Sternkoppler zu nennen sind.
Lichtleitfasern mit einem Kern aus Glas, vorzugsweise Quarzglas und einem Platikmantel sind zur Herstellung von Eoppelelementen besonders geeignet, da der Plastikmantel mechanisch auf einfache Wibe enfntn kaaP,Ein dem Stand der Technik entsprechender Koppler ist in FIG 1A dargestellt.
Die Kerne 2 und 3 liegen dicht parallel nebeneinander und ihre planen Endflächen schließen bündig ab. Unmittelbar davor ist die Faser angeordnet, in der das ankommende Licht geführt wird (nur Kern 1 gezeichnet). Das aus der planen Endfläche von Wem 1 austretende Licht wird in die Faserkerne 2 und 3 eingekoppelt, wobei durch Verschieben von Kern 1 gegen Kern 2 und Kern 3 noch das AuSteilungsverhältnis der einzukoppelnden Lichtleistung eingestellt werden kann. Nach dem Fixieren der Positionen der Kerne 1, 2 und 3 wird die gesamte Anordnung mit einem Plastikmantel beschichtet.
Ein wesentlicher Nachteil dieses Kopplers ist jedoch der hohe Verlust (Füllverlust), der aufgrund der sich nicht überlappenden Kernquerschnitte auftritt. In FIG. 1B sind die Querschnitte der Kerne 1 bis 3 in der Koppelebene gezeichnet. Das in den schraffierten Bereichen des Kerns 1 geführte Licht wird weder in Kern 2 noch in Kern 3 eingekoppelt, es geht also verloren. Der Füllverlust ist abhängig vom Teilungsverhältnis. Bei einem Teilungsverhältnis von 1 : 1 betragen die Verluste 1,1 db, bei einem Xeilungsverhältnis von 1 : 9 etwa 0,65 db.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde ein Eoppelelement anzugeben, dessen Koppelverlust vernachlässigbar gering und nahezu unabhängig vom Teilungsverhältnis ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Koppelelement wenigstens zwei Lichtwellenleiter enthält, deren Lichteintrittsflächen der ersten optischen Vorrichtung und deren Lichtaustrittsflächen der zweiten optischen Vorrichtung gegenüberliegend angeordnet sind, daß die Wellenleiter zumindest im Bereich ihrer Lichteintrittsflächen rechteckförmige Querschnitte aufweisen und daß die Wellenleiter derart zueinander ausgerichtet sind, daß zumindest die Lichteintrittsflächen unmittelbar aneinander anschließen.
Zur Herstellung der Wellenleiter werden vorzugsweise rechteckige insbesondere quadratische Faserkerne verwendet, die z.B. aus entsprechend geformten Stäben gezogen werden.
Der Aufbau eines T-Eopplers unter Verwendung von Wellenleitern mit quadratischem Querschnitt ist schematisch in den FIG. 2A und 2B wiedergegeben. Bei der Anordnung gemäß FIG. 2A ist auch der Querschnitt von Kern 1 rechteckig ausgebildet, während in FIG 2B die Verhältnisse bei einem runden Querschnitt des Kerns 1 und der rechteckigen Querschnitte der Kerne 2 und 3 im Koppler dargestellt sind.
Die Höhe h der Kerne 2 und 3 muß hierbei mindestens ebenso groß wie der Durchmesser von Kern 1 sein, damit keine Füllverluste entstehen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind gemäß FIG. 3 die Querschnitte der Wellenleiter 2 und 3 im Koppelelement im Bereich der Lichteintrittsflächen rechteckförmig und im Bereich der Lichtaustrittsflächen kreisförmig ausgebildet. Der übergang vom rechteckförmigen zum kreisförmigen Querschnitt muß kontinuierlich erfolgen, damit keine Verluste in den Wellenleitern entstehen. Das Koppelelement kann dann an die weiterleitenden Lichtleitfasern 4 und 5 angeschlossen werden, beispielsweise unmittelbar oder mit Hilfe optischer Stecker. Selbstverständlich ist es auch möglich die Anpassung der Querschnitte von rechteckförmig auf kreisförmig oder umgekehrt außerhalb des Koppelelements vorzunehmm s so daß im Koppelelement die Wellenleiter nur rechteckförmige Querschnitte aufweisen.
Die Umwandlung eines rechteckförmigen in einen kreisförmigen Querschnitt kann durch thermische Behandlung erreicht werden, beispielsweise durch hindurchführen des rechteckförmagen Faserkerns durch einen Lichtbogen.
Die Wellenleiter müssen nicht unbedingt nebeneinander sondern können auch neben- und uS>reinander etwa in Form einer Matrix angeordnet sein. Die Rechteckflächen müssen nur derart aneinander anschließen, daßine Zwischenräume verbleiben, welche einen Füllverlust verursachen.
Weiterhin können mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung auch Sternkoppler realisiert werden. Ein solcher Koppler ist in FIG. 4 dargestellt. Die Kerne 11, 12, 13, 14, 15 können kreisförmigeoder rechteckförmige Querschnitte aufweisen, während die Kerne 16, 17, 18, 19, 20 oder zumindest ihre Lichteintrittsflächen rechteckförmig ausgebildet sein müssen. Zwischen den Kernen 11 bis 15 und 16 bis 20 ist bei diesem Beispiel eine Mischerplatte 21 vorgesehen, welche zur gleichmäßigen Verteilung der Lichtenergie auf die Lichteintrittsflächen der Kerne 16 bis 20 dient. Auch hier werden zumindest die Kerne 16 bis 20 nach Fertigstellung der Anordnung mit einem Platikmantellersehen.
Leerseite

Claims

Patentansprüche S Koppel element zur übertragung von Lichtenergie aus einer ersten optischen Vorrichtung in eine zweite optische Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelelement wenigstens zwei Lichtwellenleiter enthält, deren Lichteintrittsflächen der ersten optischen Vorrichtung und deren Lichtaustrittsflächen der zweiten optischen Vorrichtung gegenüberliegend angeordnet sind, dar die Wellenleiter zumindest im Bereich ihrer Lichteintrittsflächen rechteckförmige Querschnitte aufweisen und daß die Wellenleiter derart zueinander azgerichtet sind, daß zumindest die Lichteintrittsflächen unmittelbar aneinander anschließen.
2. Koppelanordnung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenleiter zumindest im Bereich ihrer Lichtaustrittsflächen kreisförmige Querschnitte aufweisen.
3. Koppelanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den rechteckförmigen Querschnitten der Li chteintritt sflächen und den kreisförmigen Quersd ten der Lichtaustrittsflächen ein kontinuierlicher Uebergang vorgesehen ist.
4. Koppelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenleiter zumindest im Bereich ihrer Liciiaustrittsflächen rechteckförmige Querschnitte aufweisen
5. Koppelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelelement und/oder zumindest die erste optische Vorrichtung relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind.
6. Koppelandordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die erste optische Vorrichtung aus wenigsten einer Lichtleitfaser und die zweite optische Vorrichtung aus wenigstens zwei Lichtleitfasern besteht.
7. Koppelelemnt nach einem der Ansprüche 1 bs 6, gekennzeichnet durch die Verwendung als T-Koppler.
8. Koppelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung als ßternkoppler.