DE3218022C2 - Optical device for multiplexing - Google Patents

Optical device for multiplexing

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DE3218022C2 DE19823218022 DE3218022A DE3218022C2 DE 3218022 C2 DE3218022 C2 DE 3218022C2 DE 19823218022 DE19823218022 DE 19823218022 DE 3218022 A DE3218022 A DE 3218022A DE 3218022 C2 DE3218022 C2 DE 3218022C2
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Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg GmbH
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Abstract

In einem System von hintereinander angeordneten Linsen eines Multiplexers sind gegenüber einem zentral befestigten Lichtwellenleiter für abgehende Strahlung auf einer gemeinsamen Stablinse mehrere Stablinsen parallel zueinander angebracht. Die jeweilige Strahlung für die parallelen Stablinsen kann mit Lichtwellenleitern herangeführt werden. Jede der parallelen Stablinsen ist mit der gemeinsamen Stablinse auf die zu übertragende Strahlung durch ihre Dimension und/oder das verwendete (Glas-)Material abgestimmt.In a system of lenses of a multiplexer arranged one behind the other, a plurality of rod lenses are attached parallel to one another on a common rod lens opposite a centrally fastened optical waveguide for outgoing radiation. The respective radiation for the parallel rod lenses can be brought in with optical fibers. Each of the parallel rod lenses is matched with the common rod lens to the radiation to be transmitted through its dimension and / or the (glass) material used.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Einrichtung zum Zusammenführen mindestens zweier insbesondere für das Multiplexen unterscheidbarer Lichtstrahlungen in einem Lichtwellenlcitcr mit einem System aus hintereinander angeordneten Stablinsen, in dem jede der Strahlungen auf je eine erste.Stablinse geführt ist. die parallel nebeneinander auf einer gemeinsamen /weiten Stnblinse angeordnet sind, wobei der Durchmesser der /weilen Stablinse größer als der Durchmesser einer ersten Slablinse ist. Ein daraus gebildeter Multiplexer wird in tier optischen Nachrichtenübertragung verwendet, um beispielsweise in der Wellenlänge unicrscheidbarcs Lieht aus verschiedenen Quellen gemeinsam über einen Lichtwellenleiter (LWL) zu schicken.The invention relates to an optical device for bringing together at least two, in particular for the multiplexing of distinguishable light rays in a light wave light with a system of one behind the other arranged rod lenses in which each of the radiations is guided on a first rod lens. the parallel are arranged side by side on a common / wide base lens, the diameter of the / while Rod lens larger than the diameter of a first slab lens is. A multiplexer formed therefrom is used in tier optical communication, for example Lies indiscriminately in the wavelength to send from different sources together via a fiber optic cable (LWL).

In einer bekannten optischen Fokussiereinrichtung für ein MuUiplex-Übertragungssystem (DE-AS 27 41849) werden verschiedene Beugungsgitter zum Zusammenführen der jeweiligen Strahlung verwendet. Sowie in der DE-OS 27 45 940 als auch beim Aufsatz von K. Kobayashi und andere »Mikrooptic Devices for Fiberoptic Communications« Fiber Integrated Optic, VoI 2, 1979. Seiten 1 — 17 sind optische Einrichtungen mit hintereinander angeordneten Gradienten-Stablinsen vorgesehen, die teildurchlässige Spiegel verwenden. Aus Abbildungsgründen liegen die LWL solcher Einrichtungen (z. B. auch DE-OS 29 16 234, US-PS 41 11 524 und 41 98 117) derart außermittig an den verwendeten Stablinsen. daß dadurch unerwünschte Verluste auftreten.In a known optical focusing device for a multiplex transmission system (DE-AS 27 41849) different diffraction gratings are used to merge the respective radiation. As well as in DE-OS 27 45 940 as well as in the article by K. Kobayashi and other »Microoptic Devices for Fiber Optic Communications "Fiber Integrated Optic, VoI 2, 1979. Pages 1-17 are optical devices provided with gradient rod lenses arranged one behind the other, which use partially transparent mirrors. For reasons of illustration, the fiber-optic cables of such facilities (e.g. also DE-OS 29 16 234, US-PS 41 11 524 and 41 98 117) so off-center on the used Rod lenses. that undesirable losses occur as a result.

In einem aus der US-PS 39 37 557 bekannten Sternkoppler zwischen gleichviel kommenden und gehenden Lichtwcllcnleiteirn sind auf einer Stirnfläche einer größeren Eingangs- Gradienten-Stablinse mehrere kleinere Ausgangs-Gradicnien-Stablinsen angekoppelt.In a star coupler known from US-PS 39 37 557 between the same number of incoming and outgoing light bulbs are on one face of a larger one Entry gradient rod lens coupled several smaller exit gradient rod lenses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus einem solchen Sternkoppler eine kompakt aufzubauende Einrichtung für das optische Multiplexen mit Stablinsen zu schaffen.The invention is based on the object of converting such a star coupler into a device that can be constructed in a compact manner for optical multiplexing with rod lenses.

Diese Aufgab« v'lrd bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art einerseits dadurch gelöst, daß die Längen der ersten Stablinsen danach ausgewählt sind, daß sie untereinander verschiedene auf die jeweils zu übertragende Strahlung abgestimmte optische Eigenschaften aufweisen. Eine andere Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Brechungsindizes der ersten Stablinscn danach ausgewählt sind, daß sie verschiedene auf die jeweils zu übertragende Strahlung abgestimmte optische Eigenschaften aufweisen.This task «v'lrd in an institution of the above mentioned type solved on the one hand in that the lengths of the first rod lenses are selected accordingly, that they have different optical properties that are matched to the respective radiation to be transmitted exhibit. Another solution to the problem is that the refractive indices of the first rod lenses are selected so that they have different optical tuned to the radiation to be transmitted Have properties.

Der F.rfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß mit Gradicnlen-Stablinscn verschiedener Geometrie und/ oder optischer Eigenschaften Abbüdungsvcrluste verringert werden, wodurch sich die Uoenragungseigenschaften derartiger Systeme verbessern lassen.The invention is based on the knowledge that with Gradient rod lenses with different geometries and / or optical properties reduce the loss of design which increases the urination properties such systems can be improved.

Weitere, in den Ansprüchen angegebene vorteilhafte Ausgestallungen der Erfindung werden anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiclc näher erläutert. Es zeigtFurther advantageous specified in the claims Refinements of the invention are based on the Ausführungsbeispiclc shown schematically in the drawing explained in more detail. It shows

F i g. 1 in perspektivischer Ansicht eine Einrichtung zum Zusammenführen der Strahlungen aus 6 Lichtwellenleitcrn. F i g. 1 shows a device in a perspective view to merge the radiation from 6 optical waveguides.

Fig. 2 in perspektivischer Ansicht einen Ausschnitt einer anderen, Strahlungen aus drei Lichtwellenlcitern zusammenführenden Einrichtung.2 shows a detail in a perspective view another device combining radiations from three light waves.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten optischen Teil einer Einrichtung für die optische Nachrichtenübertragung kommen 6 Lichtwellenleiter (LWL) 1—6 zusammen. Diese Lichlwcllcnleitcr sind nach einem )usticrungsvorgang beispielsweise durch einen optischen Kleber ;in je einer Stablinsc 11 — 16 befestigt. Die Bedeutung der |usticrung wird noch gesondert erläutert.In the case of the optical part shown in FIG. 1, a Equipment for the optical communication come together 6 fiber optic cables (LWL) 1-6. These light wave guides are after a curing process, for example by means of an optical adhesive; in each case a rod lens 11-16 attached. The meaning of the | usticrung will be explained separately.

Die Stablinscn ihrerseits sind mit den jeweiligen, den LWL 1—6 gegenüberliegenden Enden auf der Stirnfläche 7 einer /weilen Stablinsc 8 bcTcMigt. Auf der rückwärtigen Seite dieser Siablinsc 8 ist — im verdeckt gezeichneten Bereich gestricheil — zentral ein. die abgehende .Strahlung aufnehmender. Lieht wellenleiter 9 angebracht. The rod lenses for their part are with the respective LWL 1-6 opposite ends on the end face 7 of a / while rod lens 8 bcTcMigt. On the rear Side of this Siablinsc 8 is - in the hidden area shown in dashed lines - centrally. the outgoing .Radiation-absorbing. Lies waveguide 9 attached.

Die in den l.iehlwcllenlcitcrn 1—6 geführten Strahlungen unterscheiden sich beispielsweise durch ihre Wellenlänge voneinander. Um eine gemeinsame I Jbcr-The radiations carried in the outer shafts 1-6 differ from one another, for example, in terms of their wavelength. To a common I Jbcr-

JOJO

4040

5555

tragung im Wellenlängen-Multiplex-Verfahren über den abgehenden. Strahlung akzeptierenden Lichtwel-Icnlciter9zu ermöglichen, wird in der dargestellten Einrichtung transmission in the wavelength division multiplex method over the outgoing. Radiation-accepting light wel-Icnlciter9zu will allow in the facility shown

— jede Strahlung durch je eine erste Stablinse 11 — 16 aufgeweitet,Each radiation through a first rod lens 11-16 widened,

— durch die gemeinsame /weile Stablinse 8 zentral gesammelt.- by the common / while rod lens 8 centrally collected.

— und auf den Kern der zentral angeklebten Stirnfläehe des Lichtwellenleiters 9 fokussiert.- and on the core of the centrally glued front surface of the optical waveguide 9 focused.

In der in Fi g. 1 dargestellten Einrichtung bildet jede der Stablinsen 11 —16 in Kombination mit der Stablinse 8 ein eigenes vollständiges Untersystem. Zur Verringcrung von Verlusten wird jedes Untersystem auf die zu übertragende Wellenlänge abgestimmt. Eine danach aufgebaute Einrichtung erkennt man beispielsweise an den unterschiedlich langen, parallel liegenden Einzellinsen, durch deren optische Eigenschaften außer der Sirahlaiifv/eit'jng (Koüimierung) noch ein weüenlängenabhängiger Abbildungsfehler der ger-einsamen Stablinse 8 kompensierbar istIn the in Fi g. 1 device shown forms each the rod lenses 11-16 in combination with the rod lens 8 its own complete subsystem. To reduce losses, each subsystem is approached transmitting wavelength matched. A facility built up after this is recognized, for example the different lengths, parallel lying single lenses, due to their optical properties besides the Sirahlaiifv / eit'jng (Koüimierung) still a weüenlength-dependent Image errors of the ger-lonely rod lens 8 can be compensated

Eine andere nicht dargestellte Version verwendet parallel liegende Stablinsen äußerlich gleicher Dirnension jedoch mit unterschiedlichen, auf andere Weise erzeugten, optischen Eigenschaften. In den Untersystemen wird dabei die Abbildung durch das verwendete Material, d. h„ durch Auswahl der Größe und/oder des Verlaufes des jeweils verwendeten Berechnungsindex jo für die zu übertragende Wellenlänge abgestimmt.Another version, not shown, uses parallel rod lenses with the same external dimension but with different optical properties produced in a different way. In the subsystems the image is created by the material used, i. h "by selecting the size and / or the Course of the respective calculation index jo matched for the wavelength to be transmitted.

Selbstverständlich könnte Strahlung im Zeil-Multiplex-System in vergleichbaren und daher nicht gesondert darzustellenden optischen Einrichtungen gesammelt werden. Darüber hinaus ist es auch die gleichzeiti- j5 ge Übertragung in Wellenlängen — und in Zeitmultiplcx-Verfahren mit einer optischen Einrichtung der beschriebenen Art denkbar.It goes without saying that radiation could be in the Zeil-Multiplex-System collected in comparable and therefore not separately represented optical devices will. In addition, it is also the simultaneous j5 ge transmission in wavelengths - and in time-multiplcx method conceivable with an optical device of the type described.

In einem Ausführungsbeispiel sind Stablinsen mit Gradienten^rofil (GRIN-Stablinsen) vorgesehen. Wenn die gemeinsame zweite Stablinse 8 die Länge von einem Viertel der Strahlperiode (V4 pitch) und dir parallelen ersten Stablinsen 11 — 16 die Länge von drei Vierteln der Strahlperiode (V* pitch) haben, dann liegen die Stellen, an denen die einstrahlenden LWL anzukleben sind, besonders weit auseinander. Das ;iat wiederum den Vorlei! geringer gegenseitiger Störung für die bei der Montage erforderliche Juslierungsmittel.In one embodiment, rod lenses with a gradient profile (GRIN rod lenses) are provided. If the common second rod lens 8 is the length of a quarter of the beam period (V 4 pitch) and the parallel first rod lenses 11-16 are three quarters of the beam period (V * pitch), then the places are where the incoming fiber optics are are to be glued, particularly far apart. That, again, is the precedent! low mutual interference for the jarring agents required during assembly.

In einer weiteren, in Fig. 2 dargestellten Version werden an der Mantelfläche geschliffene Stablinsen vcrwendet, um die ersten GRIN-Stablinsen möglichst dicht und innerhalb der Akzeptanzfläche der zweiten Stablinse anzuordnen. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ist in der Fig.2 von drei ersten GRIN-Stablinscn eine weggelassen worden, um die Schliffe 10 an den gezeichneten GRIN-Stablinsen erkennen zu können. Die Zwischenräume zwischen den ersten Stablinsen werden vorteilhaft mit optischem Kleber ausgefüllt.In a further version shown in Fig. 2, rod lenses ground on the outer surface are used, around the first GRIN rod lenses as close as possible and within the acceptance area of the second rod lens to arrange. For the sake of clarity, FIG. 2 shows the first three GRIN rod lenses one has been omitted in order to be able to recognize the cuts 10 on the drawn GRIN rod lenses. The spaces between the first rod lenses are advantageously filled with optical glue.

Eine noch größere Anzahl erster Stablinsen könnte in einer nicht dargestellten Ausführungsform durch An- ω schleifen und Schrägstellen von bis zu 12 GRIN-Stablinsen gebildet werden. Sollen aber noch mehr Strahlungen zusammengefaßt werden, so bietet sich die Möglichkeit an, die Ausgänge mehrerer derartiger Einrichtungen wiederum zusammenzufassen. br> In an embodiment not shown, an even larger number of first rod lenses could be formed by grinding and inclining up to 12 GRIN rod lenses. If, however, even more radiations are to be combined, there is the possibility of combining the outputs of several such devices again. b r >

Ohne besondere Darstellung ergeben sich vorteilhaft weitere Verringerungen der Einfiigungsverlustc des beschriebenen Multiplexers bei der Verwendung von Lichtwellenleitern 1 —6 mit Kern und/oder numerischer Apertur kleiner als bei dem aufnehmenden Lichtwellenleiler 9. lecioch sollte der Mindestdurchmesser von 30 μ Meter nicht unterschritten werden.Without a special representation, there are advantageously further reductions in the insertion losses of the described Multiplexer when using optical fibers 1 - 6 with core and / or numerical Aperture smaller than that of the receiving fiber optic cable 9. lecioch should have a minimum diameter of 30 μ Meters are not undercut.

BezugszeichenReference number

I —6 (einstrahlende) Lichtwellenlciter1-6 (irradiating) light wave liters

7 Stirnfläche von Stablinse 87 end face of rod lens 8

8 gemeinsame zweite Stablinse8 common second rod lens

9 (abgehender) Lichtwellenleiter9 (outgoing) fiber optic cable

10 Anschliff10 bevel

11 — 16 (erste) Stablinsen11 - 16 (first) rod lenses

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

IO 15 20 Patentansprüche:IO 15 20 claims: 1. Optische Einrichtung zum Zusammenführen mindestens zweier, insbesondere für das Multiplexen unterscheidbarer Lichtstrahlungen in einen Lichtwellenleiter (9) mit einem System aus hintereinander angeordneten Stablinsen (8, 11—16), in dem jede der Strahlungen auf je eine erste Siablinsc (11 —16) geführt ist, die parallel nebeneinander auf einer gemeinsamen zweiten Stablinsc (8) angeordnet sind, wobei der Durchmesser der zweiten Stablinsc (8) jeweils größer als der Durchmesser einer ersten Stablinse (11 — 16) ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der ersten Stablinscn (11 —16) danach ausgewählt sind, daß sie untereinander verschiedene auf die jeweils zu übertragende Strahlungswellenlänge abgestimmte optische Eigenschaften aufweisen.1. Optical device for merging at least two, especially for multiplexing distinguishable light radiation in an optical waveguide (9) with a system of one behind the other arranged rod lenses (8, 11-16), in which each of the radiations is directed to a first Siablinsc (11-16) is guided, which are arranged parallel to one another on a common second rod lens (8) are, the diameter of the second rod lens (8) each greater than the diameter of a first Rod lens (11-16) is. characterized, that the lengths of the first rod lenses (11-16) are selected so that they are one below the other various optical properties tailored to the radiation wavelength to be transmitted exhibit. 2. Optische Einrichtung zum Zusammenführen mindestens zweier, insbesondere für das Multiplcxen unterscheidbarer Lichtstrahlungen in einen Lichtwellenleiter (9) mit einem System aus hintereinander angeordneten Stablinsen (8, 11 —16), in dem jede der Strahlungen auf je eine erste Stablinse (11 — 16) geführt ist, die parallel nebeneinander auf einer gemeinsamen zweiten Siablinse (8) angeordnet sind, wobei der Durchmesser der zweiten Stablinse (8) jeweils größer als der Durchmesser einer ersten Stablinse (11 — 16) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechungsindizes der ersten Stablinsen (11 — 16) danach ausgewählt sind, daß sie untereinander verschiedene üjf die jeweils zu übertragende Strahlungsweiienlänge abgestimmte optische Eigenschaften aufweisen.2. Optical device for merging at least two, especially for multiplication distinguishable light radiation in an optical waveguide (9) with a system of one behind the other arranged rod lenses (8, 11-16), in which each of the radiations is guided to a first rod lens (11-16), which are parallel to one another a common second Siab lens (8) arranged are, the diameter of the second rod lens (8) each being greater than the diameter of a first Rod lens (11 - 16) is characterized in that that the refractive indices of the first rod lenses (11-16) are selected so that they mutually different üjf those to be transmitted Have optical properties matched to the radiation length. 3. Optische Einrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der ersten Stablinse (11 —16) etwa der Länge von drei Vierteln der Strahlperiode (V4 pitch) und die Länge der /weilen Stablinsc (8) etwa der Länge von einem Viertel der Strahlperiode ('Λ pitch) entspricht.3. Optical device according to claim 1 or 2, characterized in that the length of the first rod lens (11-16) is approximately the length of three quarters of the beam period (V 4 pitch) and the length of the rod lens (8) approximately the length of a quarter of the beam period ('Λ pitch). 4. Optische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der ersten Stablinscn (11 — 16) an der Mantelfläche angeschliffen ist.4. Optical device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the first rod lenses (11-16) the outer surface is ground. 5. Optische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern und/oder die numerische Apertur der die Strahlung an die ersten Stablinsen (11 — 16) heranführenden Lichtwellenleiter (1—6) kleiner als der Kern und/oder die numerische Apertur des Strahlung aufnehmenden Lichtwellenleiters (9) sind/ist.5. Optical device according to one of the preceding claims, characterized in that the core and / or the numerical aperture of the radiation leading to the first rod lenses (11-16) Optical fiber (1-6) smaller than the core and / or the numerical aperture of the radiation receiving optical waveguide (9) are / is.
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