DE3236810C2

DE3236810C2 -

Info

Publication number: DE3236810C2
Application number: DE19823236810
Authority: DE
Inventors: Kent Austin Roanoke Va. Us Murphy
Original assignee: Alcatel NV
Current assignee: Alcatel Lucent NV
Priority date: 1981-10-07
Filing date: 1982-10-05
Publication date: 1988-09-22
Also published as: GB2112165B; DE3236810A1; JPS5876808A; GB2112165A; JPS6214802B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In verschiedenen Veröffentlichungen sind doppelkonisch geschmolzene optische Koppler mit relativ niedrigen Verlusten beschrieben, beispielsweise in folgenden: D. C. Johnson, B. S. Kawasaki and K. O. Hill, "Low Loss Reflection Star Couplers for Optical Fiber Distribution Systems", Applied Physics Letters, Vol. 35 (7), Seiten 479-481, 1. Oktober 1979, E. G. Rawson, A. B. Nafrarrate, "Star Couplers Using Fused Biconically Tapered Multimode Fibers", Electronic Letters, Vol. 14, No. 9, 27. April 1978, und E. G. Rawson, M. D. Bailey, "Bitaper Star Couplers with Up to 100 Fibre Channels", Electronic Letters, Vol. 15, Nr. 4, 5. Juli 1979. Danach werden die Koppler so hergestellt, daß eine Anzahl N von Lichtwellenleitern über eine Länge L zusammengefaßt, verdrillt und durch Aufheizen miteinander verschmolzen werden. Dabei wird gleichzeitig ein Zug ausgeübt, um die doppelkonische Form der N Lichtwellenleiter zu bilden. Reflexions- und Transmissionssternkoppler können so hergestellt werden.

In optischen Systemen werden Koppler benötigt, um die Leistung auf alle Aufgänge der Koppler gleichmäßig zu verteilen. Bei doppelkonischen Sternkopplern ist es noch nicht gelungen, eine gleichmäßige Verteilung der Leistung mit geringen Einfügungsverlusten zu kombinieren. Dies liegt an der Rückkopplung von Licht in den erregenden Lichtwellenleiter. Der erregende Lichtwellenleiter ist auch der durchgehende Lichtwellenleiter, und er weist immer einen höheren Leistungspegel als die anderen Lichtwellenleiter auf. Der Unterschied zu den anderen Lichtwellenleitern nimmt mit der Anzahl der verkoppelten Lichtwellenleiter zu. Bei mehr als acht Lichtwellenleitern im Koppler hat der durchgehende Lichtwellenleiter wesentlich mehr Leistung, gewöhnlich mehr als 50%, an seinem Ende als die anderen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zwei Verfahren zum Herstellen eines doppelkonisch geschmolzenen optischen Kopplers anzugeben, der frei von Rückkopplungen ist und der geringe Verluste aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den in den Ansprüchen 1 oder 2 angegebenen Schritten.

Nach den angegebenen Verfahren hergestellte, doppelkonisch geschmolzene optische Koppler weisen keinen Rückkopplungseffekt in dem durchgehenden Lichtwellenleiter auf und sind in ihrer Gleichmäßigkeit um mehr als den Faktor zwei verbessert.

Diese läßt sich durch einen Gleichmäßigkeitsfaktor U (J) beschreiben, der das Verhältnis zwischen der Differenz der maximalen und minimalen Ausgangsleistung und der maximalen Leistung am Eingang J,

angibt. Dabei bedeuten:

P(I, J) =Leistung vom Ausgang I zum EingangJ, P(J) =Leistung, die in den Eingang J gegeben wird.

Ferner wird noch ein Durchgangsdämpfungsfaktor T(I, J) eingeführt, der dem optischen Leistungsverlust zwischen dem Eingang J und dem Ausgang I entspricht. Es gilt

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Verfahrensschritte einer ersten Ausführung und

Fig. 2 bestimmte Verfahrensschritte einer zweiten Ausführung.

In der Tabelle I ist die Transmissionsmatrix für einen Sternkoppler aus 32 Lichtwellenleitern gezeigt, bei dem die bekannten Verfahrensschritte zu seiner Herstellung benutzt wurden. Eingänge, die dem durchgehend verbundenen Ausgang entsprechen sind mit einem Kreis gekennzeichnet, um zu zeigen, daß der durchgehende Lichtwellenleiter wesentlich mehr Leistung hat als alle anderen Lichtwellenleiter von den anderen Eingängen. Bei dem hier dargestellten Sternkoppler korrespondiert der Ausgang 18 mit dem Eingang 2, usw. Das gewählte Nummernsystem ist so, daß der Eingang oder Ausgang i und i+N/2 den gleichen Lichtwellenleiter haben, wobei i=1, 2 . . .N/2 ist. Wenn i der Eingang ist, ist i+N/2 der durchgehend verbundene Ausgang und umgekehrt.

In Tabelle I ist der Gleichmäßigkeitsfaktor U(J) für jeden der Eingänge in der vorletzten Reihe der Matrix gezeigt. Die Zahlen reichen von 43% bis hoch zu 58%, wobei der höchste Wert jeweils an den durchgehend verbundenen Ein/ Ausgängen steht.

In der Tabelle II ist die Transmissionsmatrix für den gleichen Sternkoppler dargestellt, nach dem die ausgezogene Region erfindungsgemäß behandelt wurde. Wie man sieht, sind die optischen Signalpegel der durchgehenden Ein/Ausgänge, die wie gehabt mit einem Kreis versehen sind, in den Wertbereich der anderen Ein/Ausgänge herabgesetzt. Der Gleichmäßigkeitsfaktor U(J) reicht von 24% bis 30%. Der begrenzende Faktor für die Gleichmäßigkeit ist nicht länger der "Effekt des durchgehenden Lichtwellenleiters", sondern kann nun anderen Faktoren zugefügt werden, wie: (1) Symmetrie des Konus, (2) Toleranz der Geometrie der Lichtwellenleiter und (3) Toleranz der Meßeinrichtung.

Aus den beiden Tabellen geht hervor, daß bei der Verwendung des nach dem neuen Verfahren hergestellten Kopplers alle Lichtwellenleiter die gleiche Durchgangsdämpfung aufweisen. Der Koppler hat einen auf etwa den halben Wert reduzierten Gleichmäßigkeitsfaktor. Dieser Effekt ist für optische Systeme höchst wünschenswert.

In Fig. 1A sind N Lichtwellenleiter 1 dargestellt, die durch einen mit Oxypropan gespeisten Mikrobrenner 2 aufgeheizt, dann miteinander verdrillt und während des Schmelzens auseinandergezogen werden, um die doppelkonische dünne Stelle 3 zu bilden, wie es in Fig. 1B dargestellt ist. Als nächster Schritt wird die nicht gezeigte Maschine zum Auseinanderziehen der verdrillten und geschmolzenen Lichtwellenleiter umgestellt, um die Stelle 3 zusammenzudrücken, während gleichzeitig diese Stelle 3 durch den Mikrobrenner 2 erhitzt wird, um einen Glasball 4 zu bilden, wie es in Fig. 1C dargestellt ist, wodurch die Kerne der N Lichtwellenleiter 1 deformiert werden. Der Glasball 4 wird dann durch den Mikrobrenner 2 erhitzt und wieder auseinandergezogen, bis die gewünschte optische Kopplerausführung erreicht ist, wie es in Fig. 1D gezeigt ist.

Ein alternatives Verfahren ist möglich, von dem bestimmte Schritte in Fig. 2 dargestellt sind. Die Schritte gemäß Fig. 1A und 1B, um die dünne Stelle 3 herzustellen, werden auch hier durchgeführt. Das Ergebnis ist in Fig. 2A gezeigt. Die Stelle 3 wird dann durch einen Diamanten eingekerbt und auseinandergezogen, um die Stelle 3 zu brechen oder zu trennen, wie es die Fig. 2B zeigt. Die beiden entstandenen Hälften werden dann zusammengedrückt und durch den Mikrobrenner 2 geschmolzen, um die Enden wieder miteinander zu verbinden und die in Fig. 1D gezeigte Ausführung zu erreichen.

Tabelle I

Durchgangsdämpfung T[I, J] in dB

Tabelle II

Durchgangsdämpfung T[I, J] in dB

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines optischen Kopplers, bestehend aus mindestens zwei Lichtwellenleitern (1), die im Bereich der Koppelstelle verdrillt, bis zum Verschmelzen aufgeheizt und durch Zug doppelkonisch verjüngt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnste Stelle des doppelkonisch verjüngten Bereiches nochmals aufgeheizt und zu einem Glasball (4) zusammengedrückt wird, daß dieser anschließend aufgeheizt wird und daß durch Ziehen wieder ein doppelkonisch verjüngter Bereich gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelkonisch verjüngte Bereich an seiner dünnsten Stelle eingekerbt und dann durch Zug aufgetrennt wird, daß die beiden so entstandenen Enden aufgeheizt und zum Verschmelzen derart zusammengedrückt werden, daß wieder eine doppelkonische Verjüngung geformt wird.