DE2916184C2 - - Google Patents
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- 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
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- G02B6/2848—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 having refractive means, e.g. imaging elements between light guides as splitting, branching and/or combining devices, e.g. lenses, holograms
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen
Leistungsteiler mit einer Abbildungsanordnung und einem
als Verzweigungselement wirkenden ebenen Gitter zur
Aufteilung eines Eingangsstrahlenbündels in mehrere
Strahlbündel, welche in auslaufende Glasfasern gerichtet
sind.
Ein durch den Aufsatz "Verzweigungseinrichtungen in
mehrwelligen optischen Datennetzen" von W. Meyer,
erschienen in Mikrowellen Magazin, 2/78, S. 153-158,
bekannter und in Bild 6 unter Punkt 8 dargestellte
Leistungsteiler, ein sog. Selfoc-Koppler, besteht aus zwei
auf einer Achse angeordneten Selfoc-Linsen sowie einer
einlaufenden und zwei auslaufenden, mit den Selfoc-Linsen
fest verbundenen Glasfasern. Selfoc-Linsen sind dabei
zylindrische Linsen, deren optische Achse die
Zylinderachse ist und die ein derartiges radiales
Brechungsindexprofil aufweisen, daß ein auf der
Eingangsfläche der Selfoc-Linse und auf der optischen
Achse liegender Lichtpunkt die eine hierzu bestimmte Länge
besitzende Selfoc-Linse als paralleles Strahlenbündel
verlassen kann. Mittels
eines zwischen den Selfoc-Linsen angeordneten halbdurchlässigen
Spiegels (Strahlteilers), der mit ihnen zu einer
Einheit zusammengefaßt ist, wird die durch die einlaufende
Glasfaser hindurchtretende Strahlung auf zwei auslaufende
Glasfasern verteilt. Die Realisierung eines derartigen
Leistungsteilers ist jedoch relativ aufwendig und umfaßt
mehrere präzise Fertigungsschritte.
Aus der genannten Veröffentlichung sind außerdem sog.
Sternkoppler bekannt. Ein Sternkoppler erfüllt die
Funktion eines Vielfachleistungsteilers, in dem einzelne
Glasfasern eines Datennetzes zusammenlaufen und durch den
die auf einer Sendeleitung einfallende Signalleistung
gleichmäßig auf mehrere Empfangsleitungen verteilt wird.
Im einfachsten Fall wird ein derartiger Mehrfachleistungsteiler
durch einen zylindrischen Kern-Mantel-Stab von
einigen cm Länge und etwa 1 mm Durchmesser realisiert, auf
dessen Stirnflächen einzelne Glasfasern stumpf aufgesetzt
sind (siehe Bild 7, 8 der genannten Veröffentlichung).
Mehrfachleistungsteiler dieser Art weisen aber erhebliche
Leistungsverluste auf, die etwa zwischen 5 und 8 dB
liegen.
Eine Anordnung der eingangs genannten Art ist durch
die US-PS 41 98 117 bekannt. Bei diesem Multiplexer werden
die Wellenlängenkomponenten eines Licht mit verschiedenen
Wellenlängen enthaltenden Eingangsstrahls mittels eines
ebenen Gitters in verschiedene Lichtwellenleiter
verzweigt.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, einen einfach zu realisierenden
Leistungsteiler zu schaffen, bei dem die Leistung eines
monochromatischen Eingangsstrahlenbündels möglichst gleichmäßig
auf mehrere auslaufende Glasfasern verteilt wird,
und bei dem der
Wirkungsgrad für die Leistungskopplung in die einzelnen
auslaufenden Glasfasern möglichst groß ist.
Ausgehend vom Oberbegriff des Hauptanspruchs wird diese
Aufgabe dadurch gelöst, daß zur etwa leistungsgleichen
Aufteilung eines monochromatischen Eingangsstrahlenbündels
der Wellenlänge λ als Gitter ein binäres eindimensionales
Phasengitter vorgesehen ist, das in der Pupille einer aus
zwei achsparallel angeordneten Linsen bestehenden
Abbildungsanordnung angeordnet ist, wobei das Phasengitter
annähernd ein Tastverhältnis von 1 : 1 und einen optischen
Weglängenunterschied von wenigstens annähernd
H = 0,32 λ + n λ
oder
H′ = 0,5 λ + n λ
mit
n = 0,1,2 . . .
oder
H′ = 0,5 λ + n λ
mit
n = 0,1,2 . . .
besitzt und das Eingangs-Strahlenbündel koaxial zur
optischen Achse der Abbildungsanordnung verläuft.
Ein Strahlenbündel wird bei Eintritt in die Abbildungsanordnung,
in deren Pupille ein Phasengitter liegt, in
unterschiedliche Gitterordnungen abgebeugt. In der Pupille
der Abbildungsanordnungen ist das Eingangsstrahlenbündel
aufgeweitet, so daß eine im Sinne der Erfindung wirksame
Gitterstruktur mit fertigungstechnisch gut realisierbarer
nicht zu kleiner Gitterperiode herstellbar ist. Bei einem
Leistungsteiler 1 : 2, bei dem die einfallende Strahlung auf
zwei auslaufende Glasfasern verteilt wird, erhält man zwei
gleich helle Beugungsordnungen. Bei einem Leistungsteiler
von 1 : 3 erhält man dagegen drei gleich helle Beugungsordnungen.
Eine gleichmäßige Verteilung der Leistung auf
die auslaufenden Glasfasern ist somit erreicht. Ein
bestimmtes Teilungsverhältnis des Leistungsteilers läßt
sich dabei durch den optischen Weglängenunterschied des
jeweiligen Phasengitters einstellen. Für einen
Leistungsteiler von 1 : 2 benötigt man wenigstens annähernd
einen optischen Weglängenunterschied von H = 0,5 λ,
während man für einen Leistungsteiler von 1 : 3 wenigstens
annähernd ein Phasengitter mit einem optischen
Weglängenunterschied von H = 0,32 λ benötigt, wenn n = 0
gewählt wird.
Leistungsteiler dieser Art besitzen gegenüber den
bekannten Leistungsteilern erheblich höhere Wirkungsgrade
für die Leistungseinkopplung in die auslaufenden
Glasfasern bzw. erheblich geringere Leistungsverluste.
Binäre Phasengitter weisen nur zwei unterschiedliche
Gitteramplituden auf. Besitzen sie zusätzlich ein Tastverhältnis
von 1 : 1, so ist ihre Grundfläche innerhalb
einer Gitterperiode je zur Hälfte mit die beiden Gitteramplituden
besitzenden Gitterstrukturen belegt. Mit
Hilfe derartiger Phasengitter wird erreicht, daß der
Wirkungsgrad für die Leistungseinkopplung in die auslaufenden
Glasfasern relativ große Werte annimmt, wodurch
die Leistungsverluste stark vermindert werden.
Nach einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
besteht die Abbildungsanordnung aus zwei auf einer optischen
Achse angeordneten Selfoc-Linsen, zwischen denen
sich ein parallel zu den Stirnseiten der Selfoc-Linsen
bzw. senkrecht auf der optischen Achse liegendes Phasengitter
befindet.
Ein durch die einlaufende Glasfaser hindurchtretendes
Strahlenbündel wird bei Eintritt in die erste Selfoc-
Linse aufgrund ihres besonderen radialsymmetrischen
Brechungsindexprofils zu einem parallelen Strahlenbündel
aufgeweitet. Die Länge der beiden Selfoc-Linsen,
die zylindrisch ausgebildet sind und deren Brechungsindex
radial nach außen abnimmt, ist nun so gewählt,
daß sie die punktförmige Strahlenquelle am Ausgang der
einlaufenden Glasfaser im Verhältnis 1 : 1 auf die äußere
Stirnseite der zweiten Selfoc-Linse abbilden. Durch das
im parallelen Strahlengang zwischen den beiden Selfoc-
Linsen angeordnete Phasengitter werden zusätzliche Bilder
der punktförmigen Strahlenquelle am Ort der ± 1. Beugungsordnung
in einem Abstand l von der nullten Beugungsordnung
erzeugt werden. Die dort angeordneten Glasfasern
nehmen die Strahlung auf und leiten sie weiter.
Vorteilhaft ist hierbei, daß die einlaufenden bzw. die
auslaufenden Glasfasern direkt mit den äußeren Stirnseiten
der Selfoc-Linsen verbunden, z. B. verkittet,
werden können, so daß die Glasfasern ohne weitere Hilfsmittel
positionierbar sind.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung befinden
sich zwischen den Selfoc-Linsen zwei parallel zueinander
liegende Phasengitter, die gegeneinander versetzt
auf der optischen Achse angeordnet sind, die
jeweils einen optischen Weglängenunterschied von H′ = 0,5 λ
besitzen und deren Gitterlinien gegeneinander um einen
Winkel gedreht sind.
Durch die Drehung zweier derartiger Phasengitter gegeneinander
wird erreicht, daß in einfacher Weise ein Leistungsteiler
von 1 : 4 erzeugt werden kann. Die durch die
einfallende Glasfaser hindurchtretende Strahlung wird
also auf vier auslaufende Glasfasern, die die Strahlung
in den vier vorhandenen Beugungsordnungen auffangen,
verteilt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
befinden sich zwischen den Selfoc-Linsen zwei
parallel zueinander liegende Phasengitter, die gegeneinander
versetzt auf der optischen Achse angeordnet
sind, die jeweils einen optischen Weglängenunterschied
von H = 0,32 λ besitzen und deren Gitterlinien gegeneinander
um einen Winkel gedreht sind, wodurch erreicht
wird, daß in einfacher Weise ein Leistungsteiler von
1 : 9 erzeugt werden kann.
Nach einer anderen vorteilhaften Ausbildung der Erfindung
befinden sich zwischen den Selfoc-Linsen zwei parallel
zueinander liegende Phasengitter, die gegeneinander versetzt
auf der optischen Achse angeordnet sind, von denen
das eine einen optischen Weglängenunterschied von H = 0,32 λ
und das andere einen optischen Weglängenunterschied von
H′ = 0,5 g besitzt, und deren Gitterlinien gegeneinander
um einen Winkel gedreht sind. Durch die Kombination zweier
derartiger Phasengitter wird erreicht, daß in einfacher
Weise ein Leistungsteiler von 1 : 6 erzeugt werden kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung
ist ein eindimensionales Phasengitter in eine der gegenüberliegenden
Stirnseiten der Selfoc-Linsen, z. B. durch
reaktives Sputtern eingebracht, wodurch erreicht wird,
daß der Leistungsteiler insgesamt weniger Einzelteile
aufweist und dadurch leichter justierbar bzw. robuster
ist.
Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
ist in eine der gegenüberliegenden Stirnseiten
der Selfoc-Linsen ein zweidimensionales, schachbrettartiges
Phasengitter mit einem optischen Weglängenunterschied
von H = 0,32 λ oder H′ = 0,5 λ, z. B. durch
reaktives Sputtern, eingebracht.
Zur Erzeugung von Leistungsteilern mit einem Teilerverhältnis
von 1 : 4 oder 1 : 9 können jeweils zwei gegeneinander
um einen Winkel gedrehte binäre Phasengitter
mit einem Tastverhältnis von wenigstens annähernd 1 : 1
zwischen den Selfoc-Linsen angeordnet werden, wobei
die Phasengitter jeweils die erforderlichen optischen
Weglängenunterschiede aufweisen. Beispielsweise können
die beiden jeweiligen Phasengitter z. B. um 60° oder
90° gegeneinander gedreht sein. Bei einer Drehung um
90° ergibt sich insgesamt ein schachbrettartiges
Amplitudenmuster bzw. Phasengitter, das in einfacher
Weise in eine der gegenüberliegenden Stirnseiten der
Selfoc-Linsen eingebracht werden kann, z. B. durch
photolithographische Techniken in Verbindung mit maßchemischen
Ätzverfahren oder in Verbindung mit reaktivem
Sputtern.
Beim reaktiven Sputtern werden die im photolithographischen
Prozeß freigelegten Glas- oder Quarzflächen
dadurch abgetragen, daß eine reaktive Substanz
mit dem Oberflächenmaterial eine flüchtige Verbindung
eingeht. Die resultierende Strukturierung zeichnet sich
durch eine hervorragende Kantenschärfe aus.
Demzufolge kann man auf einzelne, gesondert anzuordnende
und um 90° gegeneinander gedrehte Phasengitter
zwischen den Selfoc-Linsen verzichten, so
daß sich der Leistungsteiler leichter justieren läßt
bzw. eine erhöhte Stabilität aufweist.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dar. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines optischen
Leistungsteilers,
Fig. 2 einen Leistungsteiler mit einem binären, zwischen
zwei Selfoc-Linsen angeordneten Phasengitter,
Fig. 3 ein binäres Phasengitter mit einem Tastverhältnis
von 1 : 1 und
Fig. 4a, b auslaufende Glasfasern eines 1 : 4 bzw. 1 : 9
Leistungsteilers in dichtester Packung.
In Fig. 1 ist ein Leistungsteiler 1 (auch Mehrfachleistungsteiler
oder Sternkoppler) schematisch dargestellt. Die über
eine Empfangsleitung 2 (einlaufende Glasfaser) dem
Leistungsteiler 1 zugeführte Signalleistung wird durch
ihn auf mehrere, z. B. drei Sendeleitungen 3 (auslaufende
Glasfasern) gleichmäßig verteilt.
In Fig. 2 ist ein derartiger Leistungsteiler 1 im Detail
dargestellt. Er besteht aus zwei zylindrischen Selfoc-
Linsen 4 und 5, die auf einer gemeinsamen optischen
Achse 6, die gleichzeitig die Zylinderachse der Selfoc-
Linsen 4, 5 ist, angeordnet sind. Zwischen den beiden
Selfoc-Linsen 4, 5 befindet sich ein ebenes, eindimensionales
bzw. lineares Phasengitter 7, das binär ist
und ein Tastverhältnis von wenigstens annähernd 1 : 1
aufweist, und das parallel zu den sich gegenüberliegenden
Stirnseiten 4 a, 5 a der Selfoc-Linsen 4, 5 liegt.
Mit Hilfe eines derartigen Leistungsteilers 1 ist es
z. B. möglich, die über die Empfangsleitung 2 zugeführte
Signalleistung in drei Sendeleitungen 3 a, b, c einzukoppeln.
Die Querschnittsfläche der Empfangsleitung 2,
die mit der Selfoc-Linse 4 fest verbunden, z. B. verkittet,
ist, umgibt dabei konzentrisch die optische
Achse 6. Da der Durchmesser der Empfangsleitung 2
gegenüber dem der Selfoc-Linse 4 wesentlich kleiner
ist, wird auf diese Weise bei Übertragung von optischen
Signalen auf der äußeren Stirnseite 4 b der
Selfoc-Linse 4 eine praktisch punktförmige, auf der
optischen Achse 6 liegende Strahlungsquelle erzeugt.
Die von diesem Punkt ausgehenden Strahlen werden
durch das besondere, radialsymmetrische Brechungsindexprofil
und durch die gewählte Länge L der Selfoc-
Linse 4 zu einem parallelen Strahlenbündel geformt,
das die Stirnseite 4 a der Selfoc-Linse 4 senkrecht
durchsetzt. Da die Selfoc-Linsen 4, 5 das gleiche radialsymmetrische
Brechungsindexprofil und die gleiche Länge
L besitzen, wird somit die auf der Stirnseite 4 b liegende
Strahlungsquelle auf die Stirnseite 5 b abgebildet. Die
Strahlungsquelle liegt dort wiederum auf der optischen
Achse 6.
Durch das im parallelen Strahlengang zwischen den Selfoc-
Linsen 4 und 5 angeordnete Phasengitter 7 werden neben
der nullten Beugungsordnung nun zusätzliche Bilder der
punktförmigen Strahlungsquelle am Ort der ± 1. Beugungsordnung
erzeugt, die in einem Abstand l von der nullten
Beugungsordnung bzw. von der optischen Achse 6 auf der
Stirnseite 5 b liegen.
Zu diesem Zweck besitzt das Phasengitter 7 einen optischen
Weglängenunterschied von
H = (N -1)h = 0,32 λ (1)
Hierbei ist N der Brechungsindex des Phasengittermaterials,
h die Gitterhöhe des Phasengitters 7 (siehe Fig. 3) und
λ die Wellenlänge des optischen Signals. Die in die einzelnen
Beugungsordnungen abgebeugte Strahlung kann dann
von den drei Sendeleitungen 3 a, b, c aufgenommen werden,
wobei die Sendeleitung 3 b auf der optischen Achse 6 liegt.
Der Abstand l der ± 1. Beugungsordnung von der optischen
Achse 6 ergibt sich dabei zu
wobei f die Brennweite der Selfoc-Linsen 4, 5 und d die
Gitterperiode des Phasengitters 7 ist (siehe Fig. 3). Die
Beugungsordnungen liegen dabei auf einer durch die optische
Achse 6 hindurchtretenden und senkrecht zu den Gitterfurchen
des Phasengitters 7 verlaufenden, auf der Stirnseite
5 b der Selfoc-Linse 5 liegenden Linie.
Da die Sendeleitungen 3 a, b, c einen Durchmesser von typischerweise
100 µm besitzen, ergibt sich nach der Beugungstheorie
für die Gitterkonstante d des Phasengitters 7 ein Wert
von
Mit einer Brennweite für die Selfoc-Linsen 4, 5 von
f = 3 mm und einer Wellenlänge von λ = 1 µm erhält
man für die Gitterkonstante d nach Gleichung 3 einen
Wert von d < 30 µm.
Für λ = 1 µm ergibt sich die Gitterhöhe h für einen
Leistungsteiler 1 : 3 aus Gleichung 1 zu 0,58 µm bei
N ≈ 1,55. Der resultierende Wirkungsgrad für die Beugung
von Strahlung in die +1., 0., -1. Beugungsordnung
beträgt 86,4%, während die Leistungsverluste bei etwa
0,65 dB liegen.
Für einen Leistungsteiler 1 : 2, bei dem die zugeführte
Signalleistung auf zwei Sendeleitungen (z. B. 3 a, 3 c
in Fig. 2) verteilt wird, ist der optische Weglängenunterschied
eines Phasengitters 7′ (nicht dargestellt)
zu
H′ = (N′ -1)h′ = 0,5 λ (4)
zu wählen. Aufgrund dieses optischen Weglängenunterschiedes
H′ wird nur Strahlung in die ± 1. Beugungsordnung
des Phasengitters 7′ abgebeugt. Für λ = 1 µm
ergibt sich für die Gitterhöhe eines entsprechenden
Phasengitters 7′ ein Wert von h′ = 0,91 µm. Der resultierende
Wirkungsgrad für die Beugung in die +1. und
-1. Beugungsordnung beträgt für einen derartigen Leistungsteiler
1 : 2 etwa 81%, während die Leistungsverluste bei
etwa 0,9 dB liegen.
In Fig. 3 ist ein Querschnitt eines Phasengitters 7
(bzw. 7′) für einen Leistungsteiler 1 : 2 oder 1 : 3 dargestellt.
Es ist als binäres Phasengitter 7 mit rechteckförmigem
Gitterprofil ausgebildet, das ein Tastverhältnis
von wenigstens annähernd 1 : 1 besitzt, also
eine von Gittertälern 8 bzw. Gitterbergen 9 jeweils
zur Hälfte bedeckte Gitterperiode d aufweist. Ein
derartiges Phasengitter 7 kann z. B. aus strukturiertem
Kunststoff, z. B. PVC, bestehen (siehe Knop, Optics
Comm., Vol. 18, 298 (1976)) oder mit Hilfe von photolithographischen
Techniken in Verbindung mit maßchemischen
Ätzverfahren direkt in eine der sich gegenüberliegenden
Stirnseiten 4 a, 5 a der Selfoc-Linsen 4, 5
eingebracht sein.
Der Übergang zu einem Leistungsteiler 1 : 4 ergibt sich
durch die Verwendung zweier Phasengitter 7′, die jeweils
einen optischen Weglängenunterschied von H′ = 0,5 λ besitzen.
Dabei sind die Gitterlinien beider zwischen den
Selfoc-Linsen 4 und 5 angeordneten Phasengitter 7′ um
einen Winkel ϕ von vorzugsweise ϕ = 60° oder ϕ = 90°
gegeneinander gedreht. Derartige Leistungsteiler 1 : 4
weisen Leistungsverluste von etwa 1,8 dB auf.
Für eine Drehung um ϕ = 60° ergibt sich eine rautenartige
Verteilung der Beugungsordnungen auf der äußeren
Stirnseite 5 b der Selfoc-Linse 5. Die Fig. 4a zeigt
entsprechend angeordnete Sendeleitungen 10, die die
in die vier Beugungsordnungen abgebeugte Strahlung aufnehmen.
Bei Wahl eines geeigneten Abstandes l zwischen
den Beugungsordnungen können die Sendeleitungen 10
in dichtester Packung gepackt sein.
Eine Justierung der Sendeleitungen 10 zueinander und
zu den Beugungsordnungen kann daher in einfacher Weise
mittels einer rhombischen Hülse 11 erfolgen.
Bei Drehung der beiden Phasengitter 7′ um einen Winkel
von ϕ = 90° gegeneinander ergibt sich als resultierendes
zweidimensionales Phasengitter ein schachbrettartiges
Phasengitter. Dieses Phasengitter kann als binäres
Phasengitter in einem einzigen Arbeitsprozeß, z. B.
mittels photolithographischer Techniken, in eine der
gegenüberliegenden Stirnseiten 4 a, 5 a der Selfoc-Linsen
eingebracht, z. B. geätzt, werden.
Die Herstellung von Leistungsteilern 1 : 9, bei dem die
ankommende Signalleistung gleichmäßig auf neun Sendefasern
12 (Fig. 4b) verteilt wird, erfolgt durch Verwendung
zweier Phasengitter 7, die jeweils einen optischen
Weglängenunterschied von H = 0,32 λ besitzen und die gegeneinander
gedreht sind. Derartige Leistungsteiler 1 : 9 weisen
lediglich Leistungsverluste von 1,3 dB auf. Auch hier erhält
man bei einer Drehung beider Phasengitter 7 µm ϕ = 60°
gegeneinander eine rautenförmige Anordnung der Beugungsordnungen,
deren Strahlung bei geeigneter Wahl der Abstände
zwischen den Beugungsordnungen in die Sendefasern
12, die in dichtester Packung angeordnet sind,
eingekoppelt werden kann. Die Sendefasern 12 können
hierbei mittels einer rhombischen Hülse 13 leicht zueinander
justiert werden.
Bei einer Drehung beider Phasengitter 7 um ϕ = 90° erhält
man wiederum ein schachbrettartiges Phasengitter,
das als binäres Phasengitter in eine der gegenüberliegenden
Stirnseiten 4 a, 5 a der Selfoc-Linsen 4, 5 eingebracht,
z. B. geätzt, werden kann.
Leistungsteiler von 1 : 6, bei denen die ankommende Signalleistung
gleichmäßig auf sechs Sendeleitungen verteilt
wird, können durch zwei eindimensionale Phasengitter erzeugt
werden, von denen das eine einen optischen Weglängenunterschied
von H = 0,32 λ und das andere einen optischen
Weglängenunterschied von H′ = 0,5 λ besitzt, und die beide
um einen Winkel d, vorzugsweise von ϕ = 60° oder 90°,
gegeneinander gedreht sind. Derartige Teiler weisen lediglich
Leistungsverluste von 1,55 dB auf.
Bei dem 1 : 6 Leistungsteiler können die einzelnen Phasengitter
jeweils in eine der gegenüberliegenden Stirnseiten
4 a, 5 a der Selfoc-Linsen 4, 5, z. B. durch reaktives Sputtern
oder maßchemisches Ätzen, eingebracht werden. Zwischen den
Gitterlinien der beiden Phasengitter kann dann durch
Drehung der Selfoc-Linsen gegeneinander ein geeigneter
Winkel eingestellt werden.
Die justierten Leistungsteiler, deren Selfoc-Linsen untereinander
bzw. mit den Phasengittern und den Glasfasern
verkittet sind, können weiterhin mit Epoxidharz oder
einem anderen geeigneten Bindemittel zu einem festen
Block mit einer einlaufenden Glasfaser (Empfangsleitung)
und mehreren auslaufenden Glasfasern (Sendeleitungen)
vergossen werden, so daß eine mechanisch stabile Anordnung
entsteht, die nicht mehr dejustierbar ist.
Die Enden der jeweiligen Glasfasern können dabei mit
Steckverbindungen versehen sein, so daß weitere Glasfasern
an sie angekoppelt werden können.
Ferner können die Selfoc-Linsen 4, 5 auch durch andere
Linsen oder Linsensysteme mit geeigneten optischen Abbildungseigenschaften
ersetzt werden. Die Empfangs- 2
bzw. Sendeleitungen 3 müssen dann durch andere Mittel
entsprechend positioniert werden. Beispielsweise kann
das Phasengitter in der Pupille einer Bikonvex-Linse
oder zwischen zwei Bikonvex-Linsen angeordnet sein.
Claims (14)
1. Optischer Leistungsteiler mit einer Abbildungsanordnung
und einem als Verzweigungselement wirkenden ebenen Gitter
zur Aufteilung eines Eingangsstrahlenbündels in mehrere
Strahlbündel, welche in auslaufende Glasfasern gerichtet
sind,
dadurch gekennzeichnet, daß zur etwa leistungsgleichen
Aufteilung eines monochromatischen Eingangsstrahlenbündels
der Wellenlänge λ als Gitter ein binäres eindimensionales
Phasengitter (7) vorgesehen ist, das in der Pupille einer
aus zwei achsparallel angeordneten Linsen (4, 5)
bestehenden Abbildungsanordnung angeordnet ist, wobei das
Phasengitter annähernd ein Tastverhältnis von 1 : 1 und
einen optischen Weglängenunterschied von wenigstens
annähernd
H = 0,32 λ + n λ
oder
H′ = 0,5 λ + n λ
mit
n = 0,1,2, . . .besitzt, und das Eingangs-Strahlenbündel koaxial zur optischen Achse (6) der Abbildungsanordnung verläuft.
oder
H′ = 0,5 λ + n λ
mit
n = 0,1,2, . . .besitzt, und das Eingangs-Strahlenbündel koaxial zur optischen Achse (6) der Abbildungsanordnung verläuft.
2. Optischer Leistungsteiler nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsanordnung aus
zwei Selfoc-Linsen (4, 5) besteht, zwischen denen sich ein
parallel zu den Stirnseiten (4 a, 5 a) der Selfoc-Linsen und
senkrecht auf der optischen Achse (6) liegendes
Phasengitter (7) befindet.
3. Optischer Leistungsteiler nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Selfoc-Linsen
(4, 5) zwei parallel zueinander liegende Phasengitter befinden,
die gegeneinander versetzt auf der optischen Achse
(6) angeordnet sind, die jeweils einen optischen Weglängenunterschied
von H′ = 0,5 λ besitzen und deren Gitterlinien
gegeneinander um einen Winkel (ϕ) gedreht sind.
4. Optischer Leistungsteiler nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Selfoc-Linsen
(4, 5) zwei parallel zueinander liegende Phasengitter befinden,
die gegeneinander versetzt auf der optischen Achse
(6) angeordnet sind, die jeweils einen optischen Weglängenunterschied
von H = 0,32 λ besitzen und deren Gitterlinien
gegeneinander um einen Winkel (ϕ) gedreht sind.
5. Optischer Leistungsteiler nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Selfoc-Linsen
(4, 5) zwei parallel zueinander liegende Phasengitter befinden,
die gegeneinander versetzt auf der optischen Achse
(6) angeordnet sind, von denen das eine einen optischen
Weglängenunterschied von H = 0,32 λ und das andere einen
optischen Weglängenunterschied von H′ = 0,5 g besitzt, und
deren Gitterlinien gegeneinander um einen Winkel (ϕ) gedreht
sind.
6. Optischer Leistungsteiler nach einem der Ansprüche 3, 4
oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (d) entweder
60° oder 90° beträgt.
7. Optischer Leistungsteiler nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein eindimensionales Phasengitter
(7) in eine der gegenüberliegenden Stirnseiten (4 a,
5 a) der Selfoc-Linsen (4, 5) eingebracht ist.
8. Optischer Leistungsteiler nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in eine der gegenüberliegenden
Stirnseiten (4 a, 5 a) der Selfoc-Linsen (4, 5) ein zweidimensionales,
schachbrettartiges Phasengitter mit einem optischen
Weglängenunterschied von H′ = 0,5 λ eingebracht ist.
9. Optischer Leistungsteiler nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in eine der gegenüberliegenden
Stirnseiten (4 a, 5 a) der Selfoc-Linsen (4, 5) ein zweidimensionales,
schachbrettartiges Phasengitter mit einem optischen
Weglängenunterschied von H = 0,32 λ eingebracht ist.
10. Optischer Leistungsteiler nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in jeweils eine der gegenüberliegenden
Stirnseiten (4 a, 5 a) der Selfoc-Linsen (4, 5) ein
eindimensionales Phasengitter eingebracht ist, von denen das
eine einen optischen Weglängenunterschied von H = 0,32 λ
und das andere einen optischen Weglängenunterschied von
H′ = 0,5 λ besitzt.
11. Optischer Leistungsteiler nach einem der Ansprüche
7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen
Phasengitter durch reaktives Sputtern eingebracht
sind.
12. Optischer Leistungsteiler nach einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Selfoc-Linsen (4, 5) und gegebenenfalls das Phasengitter (7) mittels
eines Bindemittels zu einem festen Block mit einlaufenden
(2) und auslaufenden Glasfasern (3 a - c) vergossen sind.
13. Optischer Leistungsteiler nach einem der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasengitter aus
strukturiertem Kunststoff-Folien bestehen.
14. Optischer Leistungsteiler nach einem
der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bei
gegeneinander um einen Winkel von ϕ = 60° gedrehten Phasengittern
auftretenden Beugungsordnungen derart auf der
äußeren Stirnseite (5 b) der Selfoc-Linse (5) verteilt
sind, daß die entsprechende Strahlung von in dichtester
Packung angeordneten Glasfasern (10 bis 12) aufgenommen
wird.
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