DE2931530A1 - ARRANGEMENT FOR UNCOUPLING LIGHT FROM A LIGHT-FIBER-TRANSFER LINE - Google Patents

ARRANGEMENT FOR UNCOUPLING LIGHT FROM A LIGHT-FIBER-TRANSFER LINE

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Martin Chown
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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
    • 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

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Description

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Anordnung zur Auskopplung von Licht aus einer Lichtleitfaser-ÜbertragungsstreckeArrangement for decoupling light from an optical fiber transmission path

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Auskopplung von Licht aus einer Lichtleitfaser-Übertragungsstrecke, bestehend aus einer Fokussiereinrichtung und einem um etwa 45 gegen die optische Achse geneigten teildurchlässigen Spiegel, die im Lichtweg angeordnet sind, wobei das ausgekoppelte Licht auf einer Seite des Lichtwegs im Bereich des Spiegels in zum Lichtweg senkrechter Richtung abnehmbar ist.The invention relates to an arrangement for decoupling light from an optical fiber transmission path, consisting of a focusing device and an um about 45 partially transparent mirrors inclined with respect to the optical axis, which are arranged in the light path, wherein the decoupled light on one side of the light path in the area of the mirror in a perpendicular direction to the light path Direction is removable.

Eine solche Anordnung ist bekannt aus: Siemens Forschungs- und Entwicklungsberichte, Band 5 (1976) Nr.1, insbesondere aus Bild 6 auf Seite 51.Such an arrangement is known from: Siemens Research and Development Reports, Volume 5 (1976) No. 1, in particular from picture 6 on page 51.

Diese Anordnung erfordert einen beträchtlichen Justieraufwand. Man benötigt solche Anordnungen in Lichtleitfaser-Nachrichtenübertragungssystemen, um einen Teil des sich in der Faser ausbreitenden Lichts an verschiedenen Stellen abzuzweigen. Ein Beispiel, bei dem eine solche Abzweigung oder Auskopplung notwendig ist, ist ein Nachrichtenübertragungssystem in Form eines geschlossenen Rings, bei dem in jeder der Stationen des Systems eine Auskopplung notwendig ist.This arrangement requires a considerable adjustment effort. Such arrangements are required in optical fiber communication systems, by some of the light propagating in the fiber at different Branches off. An example in which such a branch or decoupling is necessary is a Communication system in the form of a closed ring, in which in each of the stations of the system one Decoupling is necessary.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine neue Anordnung zur Auskopplung von Licht aus einer Lichtleitfaser-Nachrichtenübertragungsstrecke anzugeben. Die Aufgabe wird mit denIt is the object of the invention to provide a new arrangement for Specify decoupling of light from an optical fiber communication link. The task is with the

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im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst. Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.in claim 1 specified means solved. Further developments can be found in the subclaims.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained in more detail with reference to the drawings, for example. Show it:

Fig.1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,1 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment of the invention,

Fig.2 ein Faser-Teilstück, das bei der Herstellung der Anordnung nach Fig.1 benötigt wird,FIG. 2 shows a fiber section which is required in the production of the arrangement according to FIG.

Fig.3 eine nützliche Verbesserung der Anordnung nach Fig.1, undFig.3 a useful improvement of the arrangement according to Fig.1, and

Fig.4 und 5 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung.4 and 5 further exemplary embodiments of the invention.

Bei der in Fig.1 gezeigten Anordnung wird eine Eingangs- Lichtleitfaser 1 oder eine Lichtquelle, beispielsweise eine lichtemittierende Diode oder ein Laser über ein Faser·tück 3 mit einem radialen Gradientenprofil des Brechungsindex an eine Ausgangs-Lichtleitfaser 2 angekoppelt. Dabei hat das Faserstück 3 eine Länge, die gleich einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge des übertragenen Lichte let. Auf halbem Weg entlang des Faserstücks 3 ist ein teildurchlässiger Spiegel 4 angeordnet, der wie gezeigt, um etwa 45° gegen die Achse des Faserstücks geneigt ist.In the arrangement shown in FIG. 1, an input optical fiber 1 or a light source, for example a light-emitting diode or a laser, is coupled to an output optical fiber 2 via a fiber section 3 with a radial gradient profile of the refractive index. The length of the fiber piece 3 is equal to an integral multiple of half the wavelength of the transmitted light. Halfway along the fiber piece 3, a partially transparent mirror 4 is arranged which, as shown, is inclined by approximately 45 ° with respect to the axis of the fiber piece.

Das Licht, das von der Eingangs-Lichtleitfaser oder der Lichtquelle das Faserstück 3 erreicht, wird von dem Faserstück 3, das sich wie eine Linse verhält, für die The light that reaches the fiber piece 3 from the input optical fiber or the light source is from the fiber piece 3, which behaves like a lens, for the

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weitere Datenübertragung über die Ausgangs-Lichtleitfaser 2 fokussiert. Durch eine teilweise Reflexion im Bereich des parallel gerichteten und ausgeweiteten Lichtbündels an dem teildurchlässigen Spiegel 4 wird ein vorbestimmter Teil des Lichtbündels auf einen mit 5 bezeichneten Lichtempfänger ausgekoppelt. Der Anteil des derart reflektierten Lichts wird durch das Reflexionsvermögen und die Beschaffenheit der reflektierenden Oberfläche, die den Spiegel bildet, bestimmt.further data transmission via the output optical fiber 2 focused. Due to a partial reflection in the area of the parallel and expanded Light beam on the partially transparent mirror 4 is a predetermined part of the light beam on one with 5 designated light receiver decoupled. The proportion of light reflected in this way is determined by the reflectivity and the nature of the reflective Surface that forms the mirror, determined.

Der Empfänger ist entweder eine großflächige Fotodiode oder eine Sammellinse, die das umgelenkte Licht auf eine kleinflächige Fotodiode oder eine Ausgangs-Lichtleitfaser fokussiert. Um die Anordnung relativ einfach aufzubauen, wird vorzugsweise eine großflächige Fotodiode verwendet.The receiver is either a large-area photodiode or a converging lens that directs the light onto a small-area photodiode or an output optical fiber focused. In order to set up the arrangement relatively easily, a large-area photodiode is preferably used.

Die Anordnung zur Auskopplung des Lichts kann aus einem Faserstück mit einem radialen Gradientenprofil des Brechungsindex, in anderen Worten aus einem Stück Gradientenfaser, hergestellt werden. Dazu wird eine sogenannte "Riesenfaser" mit 1 mm Durchmesser aus einer Vorform gezogen, die durch eine chemische Abscheidung aus der Dampfphase hergestellt ist. Mit dieser Riesehfaser wird die in Fig.2 gezeigte Form hergestellt. D.h.·: es werden zwei Faser-Teilstücke hergestellt, von denen jedes eine Endfläche aufweist, die senkrecht auf der Achse steht und eine Endfläche, die um 45° dagegen geneigt ist (Fig.2). Die abgeschrägten Endflächen werden dann mit geeignetem teildurchlässigem optischem Schichtmaterial versehen und zusammengefügt, so daß das in Fig.1 gezeigte zylinderförmige Faserstück entsteht, das aus zwei Teilstücken zusammgengesetzt ist.The arrangement for coupling out the light can consist of a Piece of fiber with a radial gradient profile of the refractive index, in other words from a piece of gradient fiber, getting produced. For this purpose, a so-called "giant fiber" with a diameter of 1 mm is made from a preform drawn, which is produced by chemical vapor deposition. With this giant fiber the shape shown in Fig.2 produced. That is: two pieces of fiber are produced, each of which has an end face has, which is perpendicular to the axis and an end surface which is inclined by 45 ° against it (Fig.2). The beveled end surfaces are then provided with a suitable partially transparent optical layer material and joined together, so that the cylindrical shown in Fig.1 The result is a piece of fiber that is put together from two pieces.

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Um die optische Kopplung vom Spiegel zum Empfänger zu verbessern, kann an der Seite des Faserstücks, an der das Licht austritt, eine Abflachung angeschliffen werden, die in Fig.3 mit 10 bezeichnet ist.In order to improve the optical coupling from the mirror to the receiver, on the side of the fiber piece, at which the light emerges, a flattening can be ground, which is denoted by 10 in FIG.

Die Ausrichtung des beschriebenen Faserstücks mit Gradientenprofil in einem Rohr mit einer Präzisionsbohrung oder ein anderes Führungsteil zur Ausrichtung ermöglicht die Ankopplung von Lichtleitfaserenden, die in normalen Faserendhülsen mittels ührensteinen befestigt sind, an das Faserstück. Die Fig.4 zeigt ein solches Präzisionsrohr 12, in dem ein Faserstück mit radialem Gradientenprofil und zwei Faserendhülsen und 15, in denen jeweils eine Lichtleitfaser endet, nach Art eines Paßsitzes angeordnet sind.The alignment of the described piece of fiber with a gradient profile in a pipe with a precision bore or another guide part for alignment enables the coupling of optical fiber ends that are in normal fiber end sleeves by means of guide stones are attached to the piece of fiber. 4 shows such a precision tube 12 in which a piece of fiber with radial gradient profile and two fiber end sleeves and 15, in each of which an optical fiber ends, are arranged in the manner of a snug fit.

Eine andere Anordnung ist in Fig.5 gezeigt, bei der die Zentrierung dadurch bewirkt.ist, daß ein Rohr unter Wärmeeinwirkung auf zwei schräg angeschliffene und zusammengefügte Faserenden kollabiert ist. Somit entsteht eine Art SpIeißverbindung zweier Lichtleitfasern, wobei die Zentrierung auf der Symmetrie des Kollabierungsprozesses beruht.Another arrangement is shown in Fig. 5, in which the centering is effected by the fact that a tube has collapsed under the action of heat on two slanted and joined fiber ends. This creates a Type of splice connection between two optical fibers, whereby the Centering is based on the symmetry of the collapse process.

Die hier beschriebene Anordnung zur Auskopplung von Licht aus einer Lichtleitfaser-Übertragungsstrecke hat die folgenden Vorteile:The arrangement described here for decoupling Light from a fiber optic transmission link has the following advantages:

a) Die Anordnung ist einfach, insbesondere wenn eine großflächige Fotodiode, d.h. eine mit einer Quadratseite von 1 mm verwendet wird. Die Anordnung ist relativ einfach herzustellen und ist dann besonders einfach zu installieren, wenn das auszukoppelnde Licht direkt auf einen Detektor fallen kann.a) The arrangement is simple, especially if a large area photodiode, i.e. one with a square side 1 mm is used. The arrangement is relatively easy to manufacture and is then special easy to install if the light to be coupled out can fall directly on a detector.

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b) Die Anordnung ist prinzipiell wirksamer als Y-förmige Wellenleiter-Verbindungen oder ähnliche Verzweigungsanordnungen, wenn die Detektorfläche ohne einen erheblichen Nachteil relativ groß gemacht werden kann, ebenso in Fällen, wo die Lichtleitfasern von unbekannter Größe sind, d.h. die Anordnung ist nicht speziell für eine besondere Faser ausgelegt.b) The arrangement is in principle more effective than a Y-shaped one Waveguide connections or similar branching arrangements if the detector surface is without one significant disadvantage can be made relatively large, just as in cases where the optical fibers of are of unknown size, i.e. the arrangement is not specially designed for a particular fiber.

c) Es lassen sich günstige EinfügungsVerluste erreichen, was bei ringförmigen Systemen notwendig ist, wo ein Signal aufgrund von Verlusten vieler hintereinanderliegender Auskopplungsanordnungen in seiner Qualität beeinträchtigt werden kann.c) Favorable insertion losses can be achieved, what is necessary in ring-shaped systems, where a signal due to losses of many consecutive Outcoupling arrangements can be impaired in its quality.

d) Die Auskopplungsanordnung kann gleichmäßig Energie aus allen Moden auskoppeln, d.h. sie braucht nicht modenabhängig zu sein.d) The decoupling arrangement can generate energy uniformly decoupling from all modes, i.e. it does not need to be mode-dependent.

Eine Abänderung der beschriebenen Anordnung könnte darin bestehen, daß ein Spiegel vorgesehen ist, der über einen Teil seiner Fläche vollständig reflektiert und nicht über den restlichen Teil seiner Fläche. Dadurch würden Bereiche von AusfallswinkeIn für die Weiterleitung de» Lichts und andere Bereiche von Ausfallswinkeln für die Auskopplung und Auswertung von Licht ausgewählt werden»A modification of the arrangement described could be that a mirror is provided which has a Part of its surface is completely reflected and not over the remaining part of its surface. That would Areas of failure angle for forwarding de » Light and other areas of reflection angles for the Decoupling and evaluation of light can be selected »

In den hier beschriebenen Anordnungen ist das Faserstück mit dem radialen Gradientenprofil dee Brechi«ig*index nur so lang wie eine halbe Wellenlänge des tu übertragenden Lichts, jedoch kann seine Länge gleich einem ganzzahligen Vielfachen sein, soweit der Spiegel um ein ganzzahliges Vielfaches einer viertel Wellenlänge vom einen Ende entfernt ist.In the arrangements described here, the fiber piece with the radial gradient profile dee refractive index is only as long as half a wavelength of the transmitted light, but its length can be equal to an integral multiple, provided that the mirror is an integral multiple of a quarter wavelength from one end.

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Claims (5)

Patentanwalt Dipl.-PIiys.Leo Thul Kurze Str.8 7 Stuttgart 3O M.Chosm-35 INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YOSK PatentansprüchePatent attorney Dipl.-PIiys.Leo Thul Kurz Str. 8 7 Stuttgart 3O M.Chosm-35 INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YOSK Patent claims 1. Anordnung zur Auskopplung von Licht aus einer Lichtleitfaser-Übertragungsstrecke, bestehend aus einer Fokussiereinrichtung und einem um etwa 45 gegen die optische Achse geneigten teildurchlässigen Spiegel, die im Lichtweg angeordnet sind, wobei das ausgekoppelte Licht auf einer Seite des Lichtwegs im Bereich des Spiegels in zum Lichtweg senkrechter Richtung abnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussiereinrichtung ein Faserstück (3) mit einem radialen Gradientenprofil des Brechungsindex ist, das im Lichtweg angeordnet ist und den teildurchlässigen Spiegel (4) enthält, daß die Länge des Faserstückes (3) gleich einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge des zu übertragenden Lichts ist, daß am einen Ende des Faserstücks (3) eine Eingangs-Lichtleitfaser (1) oder eine Lichtquelle und am anderen Ende eine Ausgangs-Lichtleitfaser ankoppelbar ist, und daß der teildurchlässige Spiegel in einem Abstand von einem ungeraden ganzzahligen Vielfachen der Viertelwellenlänge zur Eingangs-Lichtleitfaser (1) oder Lichtquelle angeordnet ist.1. Arrangement for decoupling light from an optical fiber transmission path, consisting of a focusing device and a partially transparent mirror inclined by about 45 to the optical axis, which are arranged in the light path, the decoupled light on one side of the light path in the area of the mirror in is removable to the light path perpendicular direction, characterized in that the focusing device is a fiber piece (3) with a radial gradient profile of the refractive index, which is arranged in the light path and contains the partially transparent mirror (4) that the length of the fiber piece (3) is equal to one integer multiples of half the wavelength of the light to be transmitted is that at one end of the fiber piece (3) an input optical fiber (1) or a light source and at the other end an output optical fiber can be coupled, and that the partially transparent mirror is at a distance of an odd integer multiple of the quarter wavelength Input optical fiber (1) or light source is arranged. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß der teildurchlässige Spiegel (4) durch zwei im Winkel von etwa 45 angeschliffene aneinandergrenzenden Endflächen2. Arrangement according to claim 1, characterized in / that the partially transparent mirror (4) by two adjacent end surfaces ground at an angle of about 45 Kg/Sch
19.07.1979Kg / Sch
07/19/1979 ."■'■' - - - 030009/0729. -.. "■ '■' - - - 030009/0729. -. M.Chown-35 ....-_M.Chown-35 ....-_ zweier Faser-Teilstücke (Fig.2) gebildet ist, aus denen das Faserstück (Fig.3) in Längsrichtung zusammengesetzt ist.two fiber sections (Fig.2) is formed from which the fiber piece (Fig.3) assembled in the longitudinal direction is. 3. Anordnung nach Anspruch 2 oder 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserstück (Fig.3) in dem Bereich seiner Außenfläche, in dem das am Spiegel (4) reflektierte Licht aus dem Faserstück austritt, eine Abflachung (10, Fig.3) aufweist.3. Arrangement according to claim 2 or 1, characterized in that the fiber piece (Fig. 3) in the area of its outer surface in which the light reflected on the mirror (4) emerges from the fiber piece, a flattening (10, Fig. 3) having. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserstück (13) in einer präzisen Bohrung eines transparenten Rohrs nach'Art eines Paßsitzes angeordnet ist, in dessen beide Enden jeweils eine Endhülse (14, 15) einer Lichtleitfaser hineinragt.4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fiber piece (13) is arranged in a precise bore of a transparent tube nach'Art of a snug fit, in each of the two ends of an end sleeve (14, 15) of an optical fiber protrudes . 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserstück aus zwei schräg angeschliffenen und zusammengefügten Faserenden besteht und in einem Rohr (17) aus transparentem Material, das auf das Faserstück kollabiert ist, nach Art eines Preßsitzes zentral angeordnet ist (Fig.5)·5. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the piece of fiber consists of two obliquely ground and joined fiber ends and is arranged centrally in a tube (17) made of transparent material which has collapsed onto the piece of fiber, in the manner of a press fit (Fig. 5) 030009/0729030009/0729
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