DE3214042A1

DE3214042A1 - Faseroptische koppelanordnung

Info

Publication number: DE3214042A1
Application number: DE19823214042
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing.(grad.) 7900 Ulm Rode
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1982-04-16
Filing date: 1982-04-16
Publication date: 1983-10-20

Description

Beschreibung
'LFaseroptische Koppelanordnung" Die Erfindung betrifft eine. faseroptische Koppelanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Koppel anordnungen werden insbesondere in einem optischen Nachrichtenübertragungssystem benötigt, das Lichtwellenleiter, z.B. optische Glasfasern, als Übertragungskanäle benutzt. In einem derartigen System sind, gemäß FIG. 1, Verbindungseinrichtungen 1 nötig, die einen oder mehrere Eingangs-Lichtwellenleiter Le optisch koppeln mit einem Ausgangs-Lichtwellenleiter La.. Derartige optische Verbindungseinrichtungen sind beispielsweise Multiplexer, Verteiler, Umschalter. Derartige optischen Bauelemente sollen für viele Anwendungen möglichst funktionssicher sowie kostengünstig herstellbar sein.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Koppelanordnung anzugeben, die unter Verwendung kostengünstig herstellbarer optischer Einzelelemente eine vielseitige Anwendungsmöglichkeit gestattet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: FIG. 1 ein Blockbild einer Koppelanordnung; FIG. 2 den optischen Strahlengang durch einen sogenannten Gradientenstab; FIG. 3 bis 5 Ausführungsbeispiele zur Erläuterung des Erfindungsgedankens.
Die Erfindung beruht auf einem kostengünstig sowie störungsunanfälligem optischen Bauelement, das in vielseitiger Weise in den eingangs erwähnten Verbindungseinrichtungen einsetzbar ist. Dieses Bauelement wird zunächst anhand der FIG. 3 näher erläutert.
Ein leichtführender Lichtwellenleiter La, z.B. eine optische Quarzglasfaser, ist an einer Endfläche 31 einer Gradientenstablinse 30 angebracht, z.B. angeklebt oder angeschmolzen. Eine Gradientenstablinse ist ein Teil eines sogenannten Gradientenstabes S (FIG. 2), der die optische Eigenschaft hat, parallel zu seiner Längsachse eingekoppeltes Licht in periodisch angeordneten Punkten zu fokussieren. Der Abstand der Punkte, an denen das eingekoppelte Licht den gleichen Zustand hat, wird im Rahmen dieser Patentanmeldung optische Wiederhollänge P ("pitch length") genannt (FIG. 2). Ist nun eine punktförmig angenommene Lichtquelle, die divergentes Licht aussendet, an einem Ende eines Gradientenstabes mit einer Länge von 1/4 P angekoppelt, so ist das Licht nach dem Durchlaufen des Gradientenstabes divergenzfrei. Es ist also ein paralleles Strahlenbündel entstanden.
Gemäß FIG. 3 besitzt eine derartige Gradientenstablinse 30 eine im wesentlichen ebene zweite Endfläche 32, deren Flächennormale 33 mit der optischen Achse 34 der Gradientenstablinse 30 einen Winkel 35 bildet. Der Winkel 35 bewirkt, daß ein aus der zweiten Endfläche 32 ausgekoppeltes, paralleles Strahlenbündel gebrochen wird. Es tritt eine Änderung der Ausbreitungsrichtung auf. Dieses störungsunanfällige und kostengünstig herstellbare optische Bauelement ist vorteilhafterweise vielseitig einsetzbar. Die Fig. 3 bis 5 zeigen Ausführungsbeispiele von optischen Verbindungseinrichtungen, die das Bauelement enthalten und bei denen lediglich jeweils zwei Eingangs-Lichtwellenleiter Le dargestellt sind, um die Übersichtlichkeit der Figuren zu gewährleisten. Aus dem gleichen Grunde ist jeweils lediglich ein Ausgangs-Lichtwellenleiter La dargestellt. Eine Erweiterung auf mehrere Eingangs-und /oder Ausgangs-Lichtwellenleiter ist jedoch erfindungsgemäß möglich.
FIG. 3 zeigt einen im wesentlichen wellenlängenunabhängigen optischen Multiplexer, bei dem das in den Eingangs-Lichtwellenleitern Le ankommende Licht zunächst jeweils eine Gradientenstablinse 30 durchläuft und dann einer Fokussieroptik 36, z.B. eine sphärische optische Linse, zugeführt wird, die das Licht in den Ausgangs-Lichtwellenleiter La einkoppelt. Durchlätift das Licht den gestrichelt dargestellten Strahlengang in der entgegengesetzten Richtung, so entsteht ein erfindungsgemäßer optischer Verteiler.
Fig. 4 und 5 zeigen im wesentli.chen wellenlängenunabhängige optische Umschalter. Das beispielsweise im Ausgangs-Lichtwellenleiter La ankommende Licht wird einer Gradientenstablinse 30 zugeführt, die ein im wesentlichen paralleles Strahlenbündel erzeugt. Gemäß FIG. 4 ist die zweite Endfläche 32 der Gradientenstablinse 30 in der beschriebenen Weise geneigt. Bei einer Drehung 40 um die optische Achse 34 bewegt sich das aus der Endfläche 32 austretende Licht auf einer kegelförmigen Fläche. An die Eingangs-Lichtwellenleiter Le sind ebenfalls Gradientenstablinsen 30 mit geneigten zweiten Endflächen 32 angekoppelt, die derart angeordnet sind, daß das austretende Licht erfaßt wird. Der Umschaltvorgang erfolgt beispielsweise durch eine Drehung 40, die einen bestimmten Drehwinkel besitzt. Ein derartiger Umschalter hat den Vorteil, daß die Gradientenstablinsen der Eingangs-Lichtwellenleiter in einfacher Weise parallel angeordnet werden können und durch eine einmalige Drehung um ihre optische Achse derart justierbar sind, daß das zu schaltende Licht möglichst verlustf.rei übertragen wird. Gemäß FIG. 5 besitzt die an den Ausgangs-Lichtwellenleiter La angekoppelte Gradientenstablinse 30 eine zweite Endfläche 32, die im wesentlichen senkrecht steht auf der optischen Achse 34. Das umzuschaltende parallele Strahlungsbündel verläßt daher die Endfläche 32 parallel zur optischen Achse 34.
Der Umschaltvorgang erfolgt durch eine Drehung 50, deren zugehörige Drehachse im wesentlichen senkrecht auf der optischen Achse 34 steht. Die Eingangs-Lichtwellenleiter Le sowie die daran angekoppelten Gradientenstablinsen 30 haben im wesentlichen eine Anordnung gemäß FIG. 4.
Zur weiteren Verringerung optischer Übertragungsverluste ist es zweckmäßig, auf alle optischen Grenzflächen, z.B.
die--zweiten Endflächen 32, einem an das zu übertragende Licht angepaßten sogenannten Antireflexbelag aufzubringen. Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Faseroptische Koppelanordnung, bestehend aus mindestens zwei Eingangs-Lichtwellenleitern und mindestens einem Ausgangs-Lichtwellenleiter sowie einer optischen Verbindungseinrichtung, die mindestens einen der Eingangs-Lichtwellenleiter optisch verbindet mit einem der Ausgangs-Lichtwellenleiter, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Verbindungseinrichtung (1) mindestens einer der Lichtwellenleiter (Le) optisch angekoppelt ist an eine erste Endfläche (31) einer Gradientenstablinse (30), deren Länge im wesentlichen gleich einen Viertel der optischen Wiederhollänge (P) des zugehörigen Gradientenstabes (S) ist und deren zweite Endfläche (32) eine im wesentlichen ebene Fläche ist, deren Flächennormale (33) mit der optischen Achse (34) der Gradientenstablinse (30) einen Winkel (35) bildet nach Maßgabe des optischen Strahlenganges innerhalb der Verbindungseinrichtung (1).
2. Koppelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter (Le, La) derart an die erste Endfläche (31) angekoppelt ist, daß dort die zugehörigen optischen Achsen im wesentlichen parallel sind.
3. Koppelanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (1) ein im wesentlichen wellenlängenunabhängiger Multiplexer ist mit folgenden Merkmalen: a) an den Ausgangs-Lichtwellenleiter (La) ist eine Fokussieroptik (36) angekoppelt, b) an jeden Eingangs-Lichtwellenleiter (Le) ist jeweils eine Gradientenstablinse (30) angekoppelt, deren optische Achse im wesentlichen parallel ist zu derjenigen des Ausgangs-Lichtwellenleiters (La), mit einer der Fokussieroptik (36) zugewandten zweiten Endfläche (32), deren Flächennormale (33) ausgerichtet ist nach Maßgabe der Fokussieroptik (36) und der Anordnung der Eingangs-Lichtwellenleiter (Le) (FIG. 3).
4. Koppelanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplexer als Lichtverteiler verwendet wird, bei dem Licht in den Ausgangs-Lichtwellenleiter eingekoppelt wird und über die Eingangs-Lichtwellenleiter ausgekoppelt wird.
5. Koppelanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (1) ein im wesentlichen wellenlängenunabhängiger Umschalter ist, der einen Eingangs-Lichtwellenleiter (Le) optisch mit einem Ausgangs-Lichtwellenleiter (La) verbindet, mit folgenden Merkmalen: a) es sind mindestens zwei Eingangs-Lichtwellenleiter (Le) und mindestens ein Ausgangs-Lichtwellenleiter (La) vorhanden, b) an jeden der Lichtwellenleiter ist jeweils eine Gradientenstablinse (30) angekoppelt, deren zweite Endflächen (32) einander zugewandt sind, c) ein Umschalten erfolgt durch eine lineare und/oder rotierende Bewegung von mindestens einer Gradientenstablinse (30), d) die Flächennormalen (33) der zweiten Endflächen (32) sind nach Maßgabe der Anordnung der Gradientenstablinsen gewählt (FIG. 4, 5).
6. Koppelanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) die optischen Achsen der Gradientenstablinsen der Eingangs- und des Ausgangs-Lichtwellenleiters sind im wesentlichen parallel zueinander angeordnet, b) die Gradientenstablinsen der Eingangs-Lichtwellenleiter sind im wesentlichen symmetrisch zu der Gradientenstablinse des Ausgangs-Lichtwellenleiters angeordnet, c) das Umschalten erfolgt durch eine Drehung (40) der Gradientenstablinse (30) des Ausgangs-Lichtwellenleiters (La) um deren optische Achse (34), d) die Flächennormalen (33) der zweiten Endflächen (32) sind nach Maßgabe der Anordnung der Gradientenstablinsen gewählt (FIG. 4).
7. Koppelanordnung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten durch eine Drehung der Gradientenstablinse des Ausgangs-Lichtwellen- leiters (La) erfolgt, deren Drehachse im wesentlichen senkrecht steht auf der optischen Achse der Gradientenstablinse (FIG. 5).
8. Koppelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf einer optischen Grenzfläche ein an die Wellenlänge des Lichts angepaßter Antireflexbelag aufgebracht ist.