DE3324161A1 - Optical coupler - Google Patents
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Abstract
Description
Optischer Koppler Optical coupler
Die Erfindung betrifft einen optischen Koppler zur Aufteilung des Lichtstranes einer optischen Faser in Teilstrome, bzw. zur Vereinigung von Teilstromen zu einem einzigen Lichtstrom, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kopplers.The invention relates to an optical coupler for dividing the Light strands of an optical fiber in partial flows or to combine partial flows to a single luminous flux, as well as a method for producing such a Coupler.
Optische Koppler werden zur Signalverteilung in Glasfasernetzen der optischen Nachrichtenübertragung verwendet.Optical couplers are used for signal distribution in fiber optic networks optical messaging is used.
Dabei soll der Lichtstrom einer Faser auf zwei (T-Koppler) oder mehrere (Stern-Koppler) Fasern aufgeteilt werden, oder es soll eine bestiitite Anzahl von Lichtsträmen zu einem einzigen Lichtstrom vereinigt werden.The luminous flux of a fiber should be reduced to two (T-couplers) or more (Star coupler) Fibers are divided, or a certain number of Streams of light are combined into a single stream of light.
Es sind T-bzw. Stern-Koppier bekannt, die mit Hilfe der verschiedensten Technologien hergestellt werden. Sie reichen von der Verschmelzung bzw. Verklebung zweier oder mehrerer Fasern bis hin zur Verwendung mehrerer optischer Komponenten, wie z.B. Mikrolinsen und Spiegel. (s. z.B. W. Ludolf: '4Grundlagen der optischen übertragungstechnik, Teil 5.There are T or. Stern-Koppier known that with the help of the most diverse Technologies are produced. They range from merging or gluing two or more fibers up to the use of several optical components, such as microlenses and mirrors. (See e.g. W. Ludolf: '4 Basics of optical transmission technology, part 5.
Optische Koppler", Technisches Messen, 12, Dezember 1982, Seite 471, oder M. Hirai and N. Uchida : "Melt splice of multimode optical fiber with an electric arc", Electronics Letters 13 (1977), Seite 123.) Für die praktische Anwendung der verschiedenen Koppler prinzipien ist dabei auf eine möglichst niedrige Durchgangsdämpfung, ein reproduzierbar einstellbares Teilungsverhältnis, eine modenunabhängige Kopplung und eine möglichst einfache, autanatisierbare Herstellungsweise zu achten.Optical Coupler ", Technisches Messen, December 12, 1982, page 471, or M. Hirai and N. Uchida: "Melt splice of multimode optical fiber with an electric arc ", Electronics Letters 13 (1977), page 123.) For the practical application of the different coupler principles is on the lowest possible transmission loss, a reproducibly adjustable division ratio, a mode-independent one Coupling and a production method that is as simple as possible and that can be automated.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Koppler für Glasfasersystene zu schaffen, der möglichst viele der oben genannten Beurteilungskriterien positiv in sich vereinigt.The present invention is based on the object of an optical To create couplers for fiber optic systems that contain as many of the above as possible Assessment criteria positively combined.
Diese Aufgabe wird in technisch fortschrittlicher Weise dadurch gelöst, daß als Koppelelement eine Gradientenlinse von n 1/4 pitch Länge verwendet wird, daß das eine Ende der Gradientenlinse in einem Teilbereich unter einem Winkel zur Linsenendfläche angeschliffen ist, daß das mit dem Anschliff versehene Ende der Gradientenlinse verspiegelt ist, und daß auf der Vorderfläche der Gradientenlinse die ankommenden bzw. abgehenden optischen Fasern im Abbildungsbereich der jeweiligen Spiegelfläche angeordnet sind.This task is solved in a technically advanced way by that a gradient lens n 1/4 pitch length is used as a coupling element, that one end of the gradient lens in a partial area at an angle to Lens end surface is ground that the end of the provided with the bevel Gradient lens is mirrored, and that on the front surface of the gradient lens the incoming and outgoing optical fibers in the imaging area of the respective Mirror surface are arranged.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Gradientenlinse mit mehreren, facettenartig angeordneten Anschliff-Flächen / Spiegelflächen versehen ist.Another advantageous embodiment of the invention provides that the gradient lens with several, facet-like arranged bevel surfaces / Mirror surfaces is provided.
Ein vorteilhaftes Herstellungsverfahren für derartige optische Koppler ist im Verfahrensanspruch 3 näher erläutert.An advantageous manufacturing process for such optical couplers is explained in more detail in process claim 3.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß zur Aufteilung des Lichtstromes einer optischen Faser in zwei oder mehrere Teilströme lediglich eine einzige Gradientenlinse benötigt wird. Dabei ist es möglich, unterschiedliche Fasertypen miteinander zu koppeln, auch solche,mit unterschiedlichen Kerndurchmessem.The advantages achieved with the invention are in particular: that for dividing the luminous flux of an optical fiber into two or more substreams only a single gradient lens is required. It is possible to use different To couple fiber types with each other, including those with different core diameters.
Da das i?lächenveriältnis von nicht angeschliffener zu angeschliffener Endfläche der Gradientenlinse das Teilungsverhältnis des Lichtes besturrnt, kann dieses sehr einfach und in nahezu beliebiger Größe durch entsprechende Bemessung der angeschliffenen Fläche eingestellt werden, d.h. es können sowohl symmetrische als auch stark asymetrische Koppler hergestellt werden.Since the surface area ratio is from non-sanded to sanded End face of the gradient lens, the division ratio of the light, can this very easily and in almost any size by appropriate dimensioning the ground surface can be set, i.e. both symmetrical and highly asymmetrical couplers can also be produced.
Für die Herstellung derartiger optischer Koppler ist es besonders vorteilhaft, wenn in einer geeigneten Halterung eine Vielzahl von Linsen aufgenommen, in einem einzigen Arbeitsgang angeschliffen und anschließend verspiegelt werden.It is special for the manufacture of such optical couplers advantageous if a large number of lenses are held in a suitable holder, be sanded and then mirrored in a single operation.
Dabei können dann anschließend die lichtleitenden Fasern als Gesamtheit vor der jeweiligen Linse justiert und befestigt (z.B. durch Vergießen) werden.The light-conducting fibers can then be used as a whole adjusted and fastened in front of the respective lens (e.g. by potting).
Insbesondere durch diese Möglichkeit, sehr viele Linsen gleichzeitig anzuschleifen, zu verspiegeln und die Fasern als Gesamtheit vor der jeweiligen Linse zu justieren und zu befestigen, eignet sich das vorgeschlagene Verfahren besonders zur einfachen, serienmäßigen Produktion von kampakten T-oder Stern-Koppiern mit beliebig wählbarerr Koppelverhältnis.In particular, thanks to this possibility, a large number of lenses at the same time to grind, to mirror and the fibers as a whole in front of the respective lens to adjust and fasten, the proposed method is particularly suitable for the simple, serial production of kampakten T or star couplers with arbitrarily selectable coupling ratio.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below.
Es zeigen Fig. 1 einen T-Koppler, und Fig. 2 einen Stern-Koppler.1 shows a T-coupler and FIG. 2 shows a star coupler.
In der Fig. 1 ist ein optischer Koppler, ausgebildet als T-Koppler dargestellt, der im wesentlichen aus einer 1/4 pitch langen Gradientenlinse 1 mit an deren Vorderfläche 2 angeordneten Lichtleit-Fasern 3, 4, 5 besteht.1 shows an optical coupler designed as a T-coupler shown, which consists essentially of a 1/4 pitch long gradient lens 1 with optical fibers 3, 4, 5 arranged on the front surface 2 thereof.
Das andere Ende der Gradientenlinse weist die zur Vorderfläche parallele Endfläche 6 auf und in dem in der Darstellung oberen Bereich dieses Linsenendes ist die Linse mit einer ebenen, schrägen Fläche 7 versehen.The other end of the gradient lens has the one parallel to the front surface End face 6 on and in the upper area of this lens end in the illustration the lens is provided with a flat, inclined surface 7.
Dabei ist diese Fläche 7 unter einem spitzen Winkel 4 zur Endfläche 6 angeordnet.This surface 7 is at an acute angle 4 to the end surface 6 arranged.
Die Flächen 6 und 7 der Gradientenlinse, d.h. die gesamte Linsenendfläche, sind mit einer Verspiegelung 8 versehen, wobei die Verspiegelung durch Aufdampfen, chemischen Auftrag oder andere an sich bekannte Verfahren erzeugt sein kann.The surfaces 6 and 7 of the gradient lens, i.e. the entire lens end surface, are provided with a mirror coating 8, the mirror coating by vapor deposition, chemical application or other methods known per se can be generated.
Die in der Fig. 1 dargestellte Lichtfaser 3 führt beispielsweise den in die Linse eintretenden (eingekoppelten) Lichtstram 3a, der auf die abgehenden Lichtleitfasern 4, 5 aufgeteilt werden soll. Durch ihr Dotierungsprofil bewirkt die 1/4 pitch lange Gradientenlinse eine Aufweitung des eingekoppelten Lichtstrahles 3 a derart, daß auf der verspiegelten Endfläche 6 ein paralleles Lichtbündel vorliegt. Durch Spiegelung an der Endfläche 6 wird der Teil-Lichtstram 3a' reflektiert, und beim zweiten Durchgang durch die Linse so abgelenkt, daß er im Bereich der abgehenden Lichtleit-Faser 5 auf der Linsenvorderfläche 2 fokussiert wird, hier wieder parallel aus der Linse austritt und in die Faser 5 eingekoppelt wird.The optical fiber 3 shown in Fig. 1 leads, for example, the In the lens entering (coupled) Lichtstram 3a, which on the outgoing Optical fibers 4, 5 are to be divided. Caused by their doping profile the 1/4 pitch long gradient lens an expansion of the coupled light beam 3 a in such a way that a parallel light beam is present on the mirrored end face 6. The partial light stream 3a 'is reflected by reflection at the end face 6, and deflected on the second pass through the lens so that it is in the area of the outgoing Optical fiber 5 is focused on the lens front surface 2, here again parallel emerges from the lens and is coupled into the fiber 5.
Ein Teil des Lichtstromes 3a trifft als Teil-Lichtstran 3a" auf die unter dem Winkel 2 angeordnete Endfläche 7 auf.Part of the luminous flux 3a hits the as part of the light stream 3a ″ at the angle 2 arranged end face 7.
Auch hier tritt eine Reflektion des Lichtstrames auf und aufgrund der Neigung der Spiegelfläche wird dieser Lichtstrom beim zweiten Durchgang durch die Linse so abgelenkt und ebenfalls wieder fokussiert, daß er im Bereich der Lichtleit-Faser 4 auf der Linsenvorderfläche auftrifft und hier ebenfalls wieder parallel aus der Linse austritt und in die Faser 4 eingekoppelt wird.Here, too, there is a reflection of the light stream and due to it the inclination of the mirror surface is this luminous flux through the second pass the lens is deflected and also refocused so that it is in the area of the optical fiber 4 impinges on the front surface of the lens and here again parallel from the Lens emerges and is coupled into the fiber 4.
Die unter dem Winkel zur Linsenendfläche vorgesehene Fläche 7 wird vorzugsweise durch Anschleifen einer handelsüblichen Gradientenlinse hergestellt. Der Anschliff und die Verspiegelung der Linsenendfläche bewirken - wie vorstehend erläutert - eine Abbildung der lichtführenden Faser 3 auf zwei abcehende Fasern 4,5 . Das Flächenverhältnis von nicht angeschliffener zu angeschliffener Endfläche bestimmt das Teilungsverhältnis des Llchtstrames 3a in die Teillichtströme 3a' und 3a". Daher kann dieses sehr einfach und in nahezu beliebiger Größe durch entsprechende Bemessung der der angeschliffenen Fläche eingestellt werden, d.h. es können sowohl symmetrische als auch stark asymmetrische Koppler hergestellt werden.The surface 7 provided at the angle to the lens end surface becomes preferably produced by grinding a commercially available gradient lens. The bevel and the mirroring of the lens end face - as above explained - an image of the light-guiding fiber 3 on two descending fibers 4.5. The area ratio of the non-sanded to the sanded end surface determines the division ratio of the light stream 3a into the partial light streams 3a 'and 3a ". Therefore, this can be done very easily and in almost any size using appropriate Dimensioning the the ground surface can be adjusted, i.e. both symmetrical and strongly asymmetrical couplers can be produced.
In der Fig. 2 ist ein Stern-Koppler dargestellt, der ebenfalls nach dem vorstehend beschriebenen Prinzip erstellt worden ist.In Fig. 2, a star coupler is shown, which is also after the principle described above has been created.
Die 1/4 pitch lange Gradientenlinse 1' ist dabei in ihrem Endbereich mit zwei schräg angeschliffenen Spiegelflächen 7', 7" versehen, während der mittlere Bereich der Endfläche als zur Vorderfläche 2' parallele End-Fläche 6' beibehalten.The 1/4 pitch long gradient lens 1 'is in its end area provided with two beveled mirror surfaces 7 ', 7 ", while the middle one Maintain the area of the end surface as the end surface 6 'parallel to the front surface 2'.
ist.is.
Lichtleit-Fasern 9, 10, 11, 12 sind auf der Linsen-Vorderfläche angeordnet. Dabei führt die Faser 9 den einzukoppelnden und in die Teillichtstrome aufzuteilenden Lichtstrom 9a.Optical fibers 9, 10, 11, 12 are arranged on the lens front surface. The fiber 9 guides the light streams to be coupled in and divided into the partial light fluxes Luminous flux 9a.
Dieser Lichtstrom wird in die drei Teillichtstrome 9a', 9a" und 9a"' aufgeteilt, die nach dem Durchgang durch die Gradientenlinse auf der Vorderfläche der Linse abgebildet werden und zwar., bestimmt durch die Neigung der Spiegelflächen 7, 7', 7", an verschiedenen Punkten der Linsenvorderfläche. Hier sind dann die abgehenden Lichtleit-Fasern 10, 11, 12 angeordnet.This luminous flux is divided into the three partial luminous fluxes 9a ', 9a "and 9a"' split that after passing through the gradient lens on the front surface of the lens, namely., determined by the inclination of the mirror surfaces 7, 7 ', 7 ", at different points on the front surface of the lens. Here are the outgoing ones Optical fibers 10, 11, 12 arranged.
Zu vorstehenden Abb. sei noch erwähnt, daß der Verlauf der jeweiligen Lichtstrahlen in der Gradientenlinse der besseren übersicht halber geradlinig dargestellt wurde. Der wirkliche Verlauf der Lichtstrahlen wird, entsprechend dem Dotierungsprofil der Gradientenlinse, jedoch ein parabolisch gekrürmnter -sein,4.h. wie bei Gradientenlinsen bekannt, wird der parallel eintretende Lichtstrom aufgeweitet und so abgelenkt, daß der aufgeweitete Lichtstram auch wieder parallel auf der Endfläche auf trifft, Die Länge der Linse beträgt dabei ein ganz zahliges, ungerades Vielfaches (n) von 1/4 pitch Länge, wobei n 1, 3, 5 ... betragen kann, vorzugsweise jedoch = 1 gewählt wird. Nach Reflektion an der Endfläche wird der aufgeweitete Lichtstrom wieder fokussiert und auf der Vorderfläche der Linse abgebildet. Der Entstehungsort dieser Abbildung ist dabei bei einer herkönalichen Linse mit paralleler Vorder-und Endfläche von Einkoppelort abhängig, d.h. wie weit die ein koppelnde Faser vom Mittelpunkt der Linse entfernt angesetzt ist.It should be mentioned that the course of the respective For the sake of clarity, light rays in the gradient lens are shown in a straight line became. The real course of the light rays is, according to the doping profile the gradient lens, but a parabolically curved -being, 4.h. as with gradient lenses known, the parallel entering luminous flux is expanded and deflected so, that the widened light stream also hits the end face in parallel again, The length of the lens is a whole number, uneven multiple (n) of 1/4 pitch length, where n can be 1, 3, 5 ..., but preferably = 1 selected will. After reflection on the end face, the expanded luminous flux is focused again and imaged on the front surface of the lens. The place of origin of this illustration is in the case of a conventional lens with parallel front and end faces of Coupling location dependent, i.e. how far the one coupling fiber from Center of the lens is set away.
Zur Erstellung eines Kopplers mit mehreren Ausgängen, wird die Gradientenlinse facettenartig angeschliffen, wobei die Facettenzahl die Anzahl der Kopplertore bestirrtt Wie vorstehend bereits erwähnt, sind die Entstehungsorte der jeweiligen Abbildungen der einkoppelnden Faser auf der Stirnfläche der Linse durch die Neigung der angeschliffenen Fläche bestimmt. Bei festgelegtem Anschliffwinkel können daher auch im Falle van Stern-Kopplern alle Fasern in einer geeigneten Halterung fixiert und in einem einzigen Produktionsschritt vor der Linse justiert und auf herkönnnliche Weise, z.B. durch Vergießen, befestigt werden. Auch der Anschliff und das Verspiegeln der Linsen wird vorzugsweise in entsprechenden Halterungen fur mehrere Linsen gleichzeitig durchgefükrt.The gradient lens is used to create a coupler with multiple outputs Sharpened facet-like, the number of facets determining the number of coupler ports As already mentioned above, these are the places of origin of the respective images of the coupling-in fiber on the face of the lens due to the inclination of the ground Area determined. With a fixed bevel angle, even in the case of van Star couplers fix all fibers in a suitable holder and in a single one Production step adjusted in front of the lens and in a conventional way, e.g. through Potting, to be fastened. The bevel and the mirroring of the lenses is also done preferably carried out in appropriate holders for several lenses at the same time.
In den vorstehenden Erläuterungen wurde beschrieben, daß ein in die Linse eingekoppelter Lichtstrom in zwei oder mehrere Lichtsträme aufgeteilt wurde, die von entsprechenden Lichtleit-Fasern ausgekoppelt werden. Es ist jedoch ebenso gut möglich, den jeweiligen Koppler in entgegengesetzter Richtung zu betreiben, d.h. es können durch die jeweiligen Lichtleit-Fasern 4, 5 bzw. 10, 11, 12 Lichtstrome-in die Gradientenlinse eingekoppelt werden, die dann in der Linse zu einem einzigen Lichtstrom zusammengefaßt und durch die Fasern 3 bzw. 9 ausgekoppelt werden.In the above explanations it has been described that a in the Lens coupled luminous flux has been divided into two or more luminous fluxes, which are decoupled from corresponding optical fibers. However, it is the same it is quite possible to operate the respective coupler in the opposite direction, i.e. through the respective optical fibers 4, 5 or 10, 11, 12 luminous fluxes-in the gradient lens are coupled, which then becomes a single in the lens Luminous flux can be combined and coupled out through the fibers 3 and 9, respectively.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833324161 DE3324161C2 (en) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | Optical coupler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19833324161 DE3324161C2 (en) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | Optical coupler |
Publications (2)
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DE3324161A1 true DE3324161A1 (en) | 1985-01-17 |
DE3324161C2 DE3324161C2 (en) | 1985-05-15 |
Family
ID=6203174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19833324161 Expired DE3324161C2 (en) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | Optical coupler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3324161C2 (en) |
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