DE3218023A1 - Optischer multiplexer - Google Patents

Optischer multiplexer

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • 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
    • G02B6/2848—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

Philips Kommunikations -,3~ 10.05.1982 Industrie AG ρ 82318
Optischer Multiplexer
Die Erfindung betrifft einen optischen Multiplexer mit mindestens einer Gradientenstablinse, die auf einer Stirnfläche kommende Lichtwellenleiter trägt, deren Strahlungen in einen Bereich geführt sind, in dem die Strahlungen von einem gehenden Lichtwellenleiter aufgenommen werden. Derartige Multiplexer werden in Systemen der optischen Nachrichtentechnik verwendet.
In einem aus der US-PS 3 9 37 557 bekannten Sternkoppler sind im inversen Betrieb mehrere Lichtwellenleiter (LWL) über je eine Gradientenstablinse (GRIN-Linse)an mehrere LWL einer gemeinsamen GRIM-Linse gekoppelt. Ein solcher Sternkoppler ist nicht ohne weiteres als Multiplexer verwendbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verlustarm arbeitenden optischen Multiplexer mit Gradientenstablinse zu schaffen, der mit einem aus möglichst wenigen Bauteilen aufbaubaren Strahlführungssystem auskommt.
Diese Aufgabe wird bei einem Multiplexer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die kommenden Lichtwellenleiter mit jeweils einem Taper ausgestattet sind und daß die Spitzen der Taper im Zentrum der Stirnfläche der Gradientenstablinse angeordnet sind.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei einer, Taper genannten, Verjüngung eines Lichtwellenleiters die numerische Apertur und der normierte
Brechungsindexverlauf unverändert bleiben, dessen Durchmesser jedoch stetig abnimmt.
Die Erfindung und die in den Unteransprüchen angegebenen vorteilhaften Ausgestaltungen werden anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Auf einer Stirnfläche 1 einer GRIN-Linse 2 ist im Zentrum ein abgehende Strahlung führender LWL 3 angekoppelt. Auf der gegenüberliegenden Stirnfläche 4 liegen im Zentrum die Spitzen der Taper 5, 6, 7 der kommenden LWL 8, 9, 10.
Im Kernstück des Multiplexer, in der GRIN-Linse 2, werden in den gestrichelt dargestellten Bereichen die von den LWL 8, 9, 10 kommenden Strahlungen in den LWL 3 geführt. Für die Strahlenführung ist die Ausgestaltung der LWL 8, 9, 10 mit Taper 5, 6, 7 von besonderer Bedeutung, weil alle kommenden LWL auf einer besonders kleinen Fläche ankoppelbar sind.
Mit der Abnahme des LWL- Durchmessers durch Verjüngung (Taper) ist eine Verringerung der ausbreitungsfähigen Moden verbunden. Das geht soweit, daß auch der Grundmodus einer übertragenen Strahlung nicht mehr ausbreitungsfähig ist. Nicht mehr geführte Strahlung tritt aus dem Taper aus und bildet nach Durchlaufen des ebenfalls verjüngten LWL Mantels einen Strahlkegel, der in die GRIN-Linse 2 gelangt. Die ausgetretene Strahlung wird durch das die Taper umgebende, bevorzugt indexangepaßte Material geleitet, Die Kegel dor nicht mehr geführter Strahlung aller verjüngten LWL durchdringen sich gegenseitig. Da-
-3-
durch werden die Strahlungen verlustarm zusammengefaßt. Derart zusammengefaßte, zum Teil divergierende Strahlung wird mit Hilfe der GRIN-Linse 2 in den gehenden LWL 3 fokussiert.
Zur Strahlführung in den gehenden LWL 3 wird für die Messung der Länge der GRIN-Linse 2 berücksichtigt:
Akzeptanzbereich des gehenden LWL 3, bestimmt durch Kerndurchmesser, Gradientenprofil und numerische Apertur,
Emissionsbereich der kommenden LWL 8, 9, 10 bestimmt durch Kerndurchmesser, Gradientenprofil und numerische Apertur dieser LWL sowie der Länge und der Gestalt der Taper 5, 6, 7 (Taper müssen nicht exakt kegelstumpfartig sein),
Abbildungseigenschaften der GRIN-Linse 3, bestimmt durch Durchmesser, Profilfaktor und zentralem Brechungsindex, in Abhängigkeit von der Länge der GRIN-Linse:
Die Länge der GRIN-Linsen liegt dabei zwischen einer 1/4 Strahlperiode (o,25 pitch) plus mindestens 10 % und 0,5 pitch minus 10 % oder weicht bei GRIN-Linsen der Länge von mehreren 0,25 pitch um mindestens 10 % ab.
Bei einem speziellen Beispiel ist folgende Dimensionierung vorgesehen:
gehender LWL mit Kerndurchmesser 50 pm, Gradientenprofil α = 2, numerischer Apertur = 0,2, kommende LWL mit Kerndurchmesser 3 0 ym, Gradientenprofil α - 2 und numerischer Apertur 0,2 mit koge]stump!artigen 'J1Qf)Or einer Länge von etwa 7 nun und
GRIN-Linse mit der Strahlperiode 0,29 ρ (pitch).
Die Taperspitzen werden gemeinsam ausgerichtet vergossen und geschliffen und auf der otirnfläche verklebt.
In einer anderen Version eines Multiplexers können zur Strahlführung auch zwei hintereinander angeordnete GRIN-Linsen mit verschiedenen Eigenschaften verwendet werden. Beispielsweise ist ein System aus GRIN-Linsen zusammenstellbar, in dem die eine GRIN-Linse mit geringer Strahlaufweitung (Handelsbezeichnung SLS-Linse) kollimiert und die andere Linse mit großer Strahlaufweitung (Handelsbezeichnung SLW-Linse) fokussiert.

Claims (7)

Philips Kommunikations 10.05.1982 Industrie AG P 82318 Patentansprüche
1. Optischer Multiplexer mit mindestens einer Gradientenstablinse (2), die auf einer Stirnfläche (4) kommende Lichtwellenleiter (8, 9/10) trägt, deren Strahlungen in einen Bereich geführt sind, in dem die Strahlungen von einem gehenden Lichtwellenleiter (3) aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die kommenden ■'Lichtwellenleiter (8, 9, 10) jeweils mit einem Taper (5, 6, 7) ausgestattet sind und daß die Spitzen der Taper im Zentrum der Stirnfläche (4) der Gradientenstablinse (2) angeordnet sind.
2. Optischer Multiplexer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Gradientenstablinse (2) so ausgewählt ist, daß die im Bereich der Taper (5, 6, 7) austretende Strahlung auch in den gehenden Lichtwellenleiter (3) geführt wird.
3. Optischer Multiplexer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerndurchmesser der kommenden Lichtwellenleiter (8, 9, 10) durch Taperung mindestens um 20 % verringert ist.
4. Optischer Multiplexer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Gradientenstablinse von Vierteln der Strahlperiode (pitch) um mindestens 10 % abweicht und größer als ein Viertel der Strahlperiode ist.
5# Optischer Multiplexer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kommenden Lichtwellenleiter (8, 9, 10) konzentrisch zur optischen Achse der GRIN-Linse (3) angeordnet sind. _fi_
6. Optischer Multiplexer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Taper (5, 6, 7) der gemeinsam gehaltenen Lichtwellenleiter (8, 9, 10) gemeinsam vergossen, geschliffen und poliert sind,
7. Optischer Mutliplexer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gradientenstablinsen vorgesehen sind, die verschiedene optische Eigenschaften besitzen.
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