DE3218023C2 - - Google Patents

Description

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 aufge­ nommen werden. Derartige Multiplexer werden in Systemen der optischen Nachrichtentechnik verwendet.

In einem aus der US-PS 39 37 557 bekannten Sternkoppler sind im inversen Betrieb mehrere Lichtwellenleiter über je eine Gradientenstablinse an mehrere Lichtwellenleiter einer gemeinsamen Gradientenstablinse gekoppelt. Ein sol­ cher Sternkoppler ist nicht ohne weiteres als Multiplexer verwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verlust­ arm arbeitenden optischen Multiplexer mit Gradientenstab­ linse zu schaffen, der mit einem aus möglichst wenigen Bauteilen aufbaubaren Strahlführungssystem auskommt.

Diese Aufgabe wird bei einem Multiplexer der eingangs ge­ nannten Art dadurch gelöst, daß die kommenden Lichtwel­ lenleiter mit jeweils einem Taper ausgestattet sind, wo­ bei die Spitzen der Taper im Zentrum der Stirnfläche der Gradientenstablinse angeordnet sind und die Länge der Gradientenstablinse so gewählt ist, daß die im Bereich der Taper austretende Strahlung in den gehenden Lichtwel­ lenleiter geführt wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei ei­ ner Taper genannten Verjüngung eines Lichtwellenleiters die numerische Apertur und der normierte Brechungsindex­ verlauf unverändert bleiben, sein Durchmesser jedoch ste­ tig abnimmt.

Die Erfindung und die in den Unteransprüchen angegebenen vorteilhaften Ausgestaltungen werden anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Auf einer Stirnfläche 1 einer Gradientenstablinse 2 ist im Zentrum eine abgehende Strahlung führender Lichtwel­ lenleiter 3 angekoppelt. Auf der gegenüberliegenden Stirnfläche 4 liegen im Zentrum die Spitzen der Taper 5, 6, 7 der kommenden Lichtwellenleiter 8, 9, 10.

Im Kernstück des Multiplexers, in der Gradientenstablin­ se 2, werden in den gestrichelt dargestellten Bereichen die von den Lichtwellenleitern 8, 9, 10 kommenden Strah­ lungen in den Lichtwellenleiter 3 geführt. Für die Strahlführung ist die Ausgestaltung der Lichtwellenlei­ ter 8, 9, 10 mit Tapern 5, 6, 7 von besonderer Bedeutung, weil alle kommenden Lichtwellenleiter auf einer besonders kleinen Fläche ankoppelbar sind.

Mit der Abnahme des Lichtwellenleiter-Durchmessers durch Verjüngung (Taper) ist eine Verringerung der ausbrei­ tungsfähigen 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 Lichtwellenleiter-Mantels einen Strahlkegel, der in die Gradientenstablinse 2 gelangt. Die ausgetretene Strahlung wird durch das die Taper umge­ bende, bevorzugt indexangepaßte Material geleitet. Die Kegel der nicht mehr geführten Strahlung aller verjüngten Lichtwellenleiter durchdringen sich gegenseitig. Dadurch werden die Strahlungen verlustarm zusammengefaßt. Derart zusammengefaßte, zum Teil divergierende Strahlung wird mit Hilfe der Gradientenstablinse 2 in den gehenden Lichtwellenleiter 3 fokussiert.

Zur Strahlführung in den gehenden Lichtwellenleiter 3 wird für die Messung der Länge der Gradientenstablinse 2 berücksichtigt:
Akzeptanzbereich des gehenden Lichtwellenleiters 3, be­ stimmt durch Kerndurchmesser, Gradientenprofil und nu­ merische Apertur,
Emissionsbereich der kommenden Lichtwellenleiter 8, 9, 10 bestimmt durch Kerndurchmesser, Gradientenprofil und numerische Apertur dieser Lichtwellenleiter sowie der Länge und der Gestalt der Taper 5, 6, 7 (Taper müssen nicht exakt kegelstumpfartig sein),
Abbildungseigenschaften der Gradientenstablinse 3, be­ stimmt durch Durchmesser, Profilfaktor und zentralem Brechungsindex, in Abhängigkeit von der Länge der Gra­ dientenstablinse:

Die Länge der Gradientenstablinse liegt dabei zwischen einer 1/4 Strahlperiode (0,25 pitch) plus mindestens 10% und 0,5 pitch minus 10% oder weicht bei Gradienten­ stablinsen der Länge von mehreren 0,25 pitch um minde­ stens 10% ab.

Bei einem speziellen Beispiel ist folgende Dimensionie­ rung vorgesehen:
gehender Lichtwellenleiter mit Kerndurchmesser 50 µm,
Gradientenprofil α≅2, numerischer Apertur ≅0,2,
kommende Lichtwellenleiter mit Kerndurchmesser 30 µm,
Gradientenprofil α≅2 und numerischer Apertur 0,2 mit kegelstumpfartigen Taper einer Länge von etwa 7 mm und
Gradientenstablinse mit der Strahlperiode 0,29 p (pitch).

Die Taperspitzen werden gemeinsam ausgerichtet vergossen und geschliffen und auf der Stirnfläche verklebt.

In einer anderen Version eines Multiplexers können zur Strahlführung auch zwei hintereinander angeordnete Gra­ dientenstablinsen mit verschiedenen Eigenschaften verwen­ det werden. Beispielsweise ist ein System aus Gradienten­ stablinsen zusammenstellbar, in dem die eine Gradienten­ stablinse mit geringer Strahlaufweitung (Handelsbezeich­ nung SLS-Linse) kollimiert und die andere Linse mit großer Strahlaufweitung (Handelsbezeichnung SLW-Linse) fokussiert.

Claims (6)

1. Optischer Multiplexer mit mindestens einer Gradienten­ stablinse (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, wobei die Spitzen der Taper im Zentrum der Stirnfläche (4) der Gra­ dientenstablinse (2) angeordnet sind und die Länge der Gradientenstablinse (2) so gewählt ist, daß die im Be­ reich der Taper (5, 6, 7) austretende Strahlung in den gehenden Lichtwellenleiter (3) geführt wird.

2. Optischer Multiplexer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerndurchmesser der kommenden Lichtwellenlei­ ter (8, 9, 10) durch Taperung mindestens um 20% verrin­ gert ist.

3. Optischer Multiplexer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Gradientenstablinse von Vierteln der Strahlperiode (pitch) um mindestens 10% abweicht und größer als ein Viertel der Strahlperiode ist.

4. Optischer Multiplexer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kommenden Lichtwellenleiter (8, 9, 10) konzen­ trisch zur optischen Achse der Gradientenstablinse (2) angeordnet sind.

5. Optischer Multiplexer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Taper (5, 6, 7) der gemeinsam gehaltenen Licht­ wellenleiter (8, 9, 10) gemeinsam vergossen, geschliffen und poliert sind.

6. Optischer Multiplexer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gradientenstablinsen vorgesehen sind, die ver­ schiedene optische Eigenschaften besitzen.