DE3515195A1

DE3515195A1 - FIBER OPTIC COUPLERS

Info

Publication number: DE3515195A1
Application number: DE19853515195
Authority: DE
Inventors: David Douglas Clegg; Ian Stewart Richmond Ontario Few; Philip-Michael Ottawa Ontario Garel-Jones; Richard Pierre Edmonton Alberta Hughes; Brian Susumu Kanata Ontario Kawasaki; Richard Laurence Ottawa Ontario Neumann; Paul Joseph Vella
Original assignee: Northern Telecom Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1984-05-07
Filing date: 1985-04-26
Publication date: 1985-11-07
Also published as: GB8511358D0; GB2158607A

Description

Die Erfindung betrifft einen Koppler für optische Fasern, insbesondere zum Kleinhalten von Lichtverlusten beim Spleißen von Monomodus-Fasern.The invention relates to a coupler for optical fibers, in particular to keep light losses small when splicing monomode fibers.

Bei der Herstellung und beim Einbau von optischen Kabelverbindungen werden Längen von optischen Wellenleitern mit ihren Enden aneinander verbunden, beispielsweise unter Verwendung einer Fusions-Spleißung. Ein Ausführungsbeispiel einer Spleißeinrichtung und ein Betriebsvorgang zur Benutzung dieser Einrichtung sind in der US-PS 4,274,707 beschrieben. Insbesondere bei Einzelmodus-Wellenleitern, in denen das Licht sich im wesentlichen in einem kleinen Kern von größenordnungsmäßig 10 \im Durchmesser fortpflanzt, müssen die Kerne der miteinander zu verspleißenden Wellenleiter akurat ausgerichtet sein, so daß Licht vom Kern eines der Wellenleiter in den Kern des anderen Wellenleiters übertritt.In the manufacture and installation of optical cable connections, lengths of optical waveguides are connected by their ends to one another, for example using a fusion splice. An embodiment of a splicing device and an operational procedure for using that device are described in U.S. Patent 4,274,707. Particularly in single mode waveguides in which the light travels essentially in a small core, on the order of 10 \ in diameter, the cores of the waveguides to be spliced together must be precisely aligned so that light from the core of one of the waveguides into the core of the other Waveguide crosses.

Ein Verfahren zum Optimieren der Endenausrichtung von Wellenleitern an einer Spleißstelle besteht darin, daß Licht in das fernliegende Ende des in Fortpflanzungsrichtung vor der Spleißstelle liegenden Wellenleiters eingeleitet wird und daß der Licht-Abgabepegel am fernliegenden Ende des Wellenleiters nach der Spleißstelle überwacht wird. Die beiden Faserenden an der Spleißstelle werden dann so ausgerichtet, daß die Lichtübertragung zwischen den beiden Fasern maximal wird. Das Verfahren erfordert drei Bedienungspersonen an voneinander fernliegenden Stellen, und es ist deswegen kostenaufwendig und mühevoll auszuführen. A method for optimizing the end alignment of waveguides at a splice is that light enters the distal end of the propagation direction in front of the splice lying waveguide is initiated and that the light output level at the distal end of the waveguide after the splice is monitored. The two fiber ends at the splice are then aligned to allow light transmission between the two fibers becomes maximum. The procedure requires three operators at remote locations And it is therefore expensive and troublesome to carry out.

Alternative örtliche Überwachungsverfahren sind beispielsweise durch Campbell e.a. in dem Aufsatz "Fiber Optic Connection System" in International Wire and Cable Proceedings, 1982 vorgeschlagen worden. Bei diesem Verfahren wird das Licht in den Wellenleiter gerade vor der Spleißstelle eingeleitet und sein Pegel an einer Stelle ein wenig nach der Spleißstelle überwacht. Bei einer bekannten besonderen Einrichtung für dieses genannte Ver-Alternative local monitoring methods are available, for example, from Campbell e.a. in the article "Fiber Optic Connection System "in International Wire and Cable Proceedings, 1982. In this process, the light is in the waveguide initiated just before the splice and monitored its level at a point a little after the splice. at a known special facility for this named

fahren werden die Wellenleiter an der Einleit- und an der Erfassungsstelle um konvexe Formteile gebogen. Längs des gebogenen Faserstückes an der Erfassungsstelle tritt das Licht aus dem Faserkern zunächst in die Umhüllung und dann in die Ummantelung über und wird schließlich von der ummantelten Faser ausgesandt, wobei die Lichtaussendung längs der gekrümmten Faserlänge verteilt ist. Licht, das aus dem Kern des vor der Spleißstelle liegenden Wellenleiters in die Umhüllung des nach der Spleißstelle liegenden Wellenleiters eintritt wird aus dem Wellenleiter rasch entfernt, so daß nur das im Kernbereich übertragene Licht die Erfassungsstelle erreicht. Ein in der Ebene der gekrümmten Wellenleiterlänge angeordneter Lichtdetektor erfaßt einen Anteil dieses Lichtes. Eine gleichartige Anordnung wird vor der Spleißstelle zum Einstrahlen von Licht in den Wellenleiter benutzt, jedoch wird an der vor der Spleißstelle liegenden Seite statt des Lichtdetektors eine Lichtquelle benutzt.the waveguides will run at the inlet and at the collection point bent around convex shaped parts. The light emerges along the curved piece of fiber at the detection point Fiber core first into the cladding and then into the cladding and is finally sent out by the clad fiber, wherein the light emission is distributed along the curved length of the fiber. Light emanating from the core of the area in front of the splice Waveguide enters the cladding of the waveguide located after the splice point, the waveguide quickly emerges removed so that only the light transmitted in the core area reaches the detection point. One in the plane of the curved waveguide length arranged light detector detects a portion of this light. A similar arrangement is used in front of the splice point to radiate light into the waveguide, however, instead of the light detector, a light source is used on the side in front of the splice.

Obwohl diese Anordnung für die Lichteinleitung in und Lichtaussendung von einer Multimodus-Faser mit einem Kern von ca. 50Mm zufriedenstellend funktioniert, ist sie ungeeignet für eine Monomodus-Faser mit einem Kern von weniger als 10 μπι Durchmesser, da der kleinere Kern eine viel kleinere Zielfläche an der Einstrahlstelle bietet, so daß erheblich weniger Licht in den nach der Spleißstelle liegenden Wellenleiter eintritt. Schon an der Einleitungsstelle geht, da der Wellenleiter gekrümmt sein muß, um Licht von dem Bereich außerhalb des Wellenleiters anzunehmen, das eingestrahlte Licht tatsächlich kontinuierlich bei jedem gekrümmten Teil des Wellenleiters unmittelbar nach der tatsächlichen Einleitungsstelle verloren.Although this arrangement allows light to be introduced into and emitted from a multimode fiber with a core of about 50mm works satisfactorily, it is unsuitable for a monomode fiber with a core of less than 10 μπι Diameter, as the smaller core offers a much smaller target area at the point of irradiation, so that considerably less light enters the waveguide located after the splice occurs. Already at the point of introduction, the waveguide is going to be curved In order to accept light from the area outside the waveguide, the incident light must actually be continuously at lost any curved part of the waveguide immediately after the actual point of introduction.

Diese Nachteile werden überwunden durch Benutzung eines Faseroptikgerätes erfindungsgemäßer Art, das einen transparenten Körper und einen sich durch den Körper erstreckenden Durchlaß enthält, wobei der Durchlaß einen gewinkelten Abschnitt enthält und der Scheitel des Winkels ausreichend scharf ist, so daß sich längs eines Wellenleiters innerhalb des Durchlasses fortpflanzendes Licht als ein Strahl an der Winkelstelle ausgestrahlt wird.These disadvantages are overcome by using fiber optic equipment of the type according to the invention which includes a transparent body and a passage extending through the body, wherein the passage includes an angled portion and the apex of the angle is sufficiently sharp that light propagating along a waveguide within the passage is emitted as a beam at the angular location.

Der Körper kann aus zwei komplementären Teilen bestehen, wobei der Durchlaß eine Lokalisierungsnut umfaßt, die sich längs der Oberfläche eines der Teile erstreckt. Die Nut besitzt vorzugsweise V-förmigen Querschnitt und eine Tiefe, die geringer als der Durchmesser des Wellenleiters ist, so daß der Wellenleiter zwischen den beiden Teilen, wenn diese aneinandergebracht werden, sicher befestigt ist. Das andere Teil des Körpers kann zwei Kerben besitzen zum anfänglichen Einsetzen des Wellenleiters in den Koppler. Das Gerät kann einen sperrbaren Vorspannmechanismus enthalten, um das eine Teil des lichtdurchlässigen Körpers gegen das andere Teil anzudrücken und so die Faser in der Nut festzuklemmen.The body may consist of two complementary parts, the passage including a locating groove extending along the Surface of one of the parts extends. The groove preferably has a V-shaped cross section and a depth that is less than is the diameter of the waveguide so that the waveguide between the two parts, when they are brought together, is securely attached. The other part of the body may have two notches for initial insertion of the waveguide into the coupler. The device may incorporate a lockable biasing mechanism around one portion of the translucent Body against the other part and thus clamp the fiber in the groove.

Zum Einkoppeln des Lichtes kann das Gerät eine Lichtquelle besitzen, die so angeordnet ist, daß sie Licht in ein Ende einer biegsamen Anschlußfaser (pigtail fiber) einkoppelt, wobei das andere Ende der Anschlußfaser so angeordnet ist, daß das Licht zu einer Linse hin geleitet wird. Licht von der Lichtquelle wird durch die Linse auf die Winkelstelle der Faser fokussiert. Die Linse ist vorzugsweise so in dem Körper angebracht, daß sie sehr dicht an der Winkelstelle der Faser sitzt, und Licht genau an der Faser-Winkelstelle in die Mitte des Faserkerns fokussiert.To couple the light, the device can have a light source, which is arranged to couple light into one end of a flexible pigtail fiber, the other end of the pigtail is arranged so that the light is guided to a lens. Light from the light source will focused through the lens on the angular point of the fiber. The lens is preferably mounted in the body so that it is very sits close to the angle of the fiber, and focuses light exactly at the angle of the fiber in the center of the fiber core.

Zum Erfassen von Licht kann ein innerhalb des Körpers oder an einer Oberfläche desselben angebrachter Lichtdetektor einen von der Faser-Winkelstelle gerichteten Lichtstrahl auffangen.To detect light, an inside the body or on a Surface of the same mounted light detector collect a light beam directed from the fiber angle point.

Insbesondere zum Einkoppeln von Licht in und zum Auskoppeln von Licht aus einer Wellenleiterschleife kann der 'Koppler zwei aktive Bauelemente besitzen, eines zum Emittieren von Licht in oder Erfassen von Licht von der Faserwinkelstelle in einer ersten Richtung und das andere aktive Element zum Einleiten von Licht in oder Erfassen von Licht von der Faser-Winkelstelle in einer anderen Richtung.In particular for coupling light into and out of a waveguide loop, the coupler can have two active Have components, one for emitting light into or sensing light from the fiber angular location in a first direction and the other active element for introducing light into or detecting light from the fiber angular location in another Direction.

Der Körper besteht vorzugsweise aus Plexiglas (5) (Polymetha-The body is preferably made of plexiglass (5) (polymeth-

crylat ). Ein im Brechungsindex angepaßtes Material kann an der Faserwinkelstelle benutzt werden, um Reflexionsverluste zu verringern. Vorzugsweise befindet sich der Koppler in einem lichtdichten Gehäuse. Um sicherzustellen, daß die Faser genau die erforderliche Krümmung an der Scheitelstelle des gewinkelten Faserabschnittes annimmt, wird erfindungsgemäß ein Koppler für Faseroptik vorgesehen mit einem zylindrischen Stab, Mitteln zum Anbringen der Faser in der Weise, daß sie sich um einen Teil des Stabumfanges erstreckt, einem an einer vom Stab abgewandten ■;: Seite der Faser angebrachten transparenten Körper, Federmitteln zum Anpressen der Faser zwischen dem Stab und den transparenten Mitteln zum Vorspannen der Faser in der Weise, daß sie den Krümmungsradius des Stabes annimmt und zum Ausbilden eines innigen Kontaktes zwischen dem transparenten Körper und dem gekrümmten Teil der Faser, und einem Lichteingabe- und Ausgabeelement, das so angeordnet ist, daß es Licht an den gekrümmten Faserteil durch den transparenten Körper richtet oder von ihm empfängt.crylate). A refractive index matched material can be used at the fiber angle to reduce reflection losses. The coupler is preferably located in a light-tight housing. To make sure the fiber is exactly that Assumes required curvature at the apex of the angled fiber section, according to the invention a coupler for Fiber optic provided with a cylindrical rod, means for attaching the fiber so that it wraps around part of the Extends the rod circumference, one on one facing away from the rod ■ ;: Side of the fiber attached transparent body, spring means for pressing the fiber between the rod and the transparent Means for biasing the fiber so that it takes on the radius of curvature of the rod and for forming an intimate one Contact between the transparent body and the curved part of the fiber, and a light input and output element that is arranged to direct light to or receive light from the curved fiber portion through the transparent body.

Der bevorzugt aus Metall bestehende Stab kann in eine in einem ersten Klotz ausgebildete Nut eingefügt oder eingeklebt sein. In ähnlicher Weise kann der transparente Körper einen Teil eines zweiten Klotzes bilden, wobei die beiden Klötze komplementäre Oberflächen besitzen und aneinander in einem Gehäuse angebracht sind, das einen Deckel besitzt, und die Federmittel können zwischen dem Deckel und dem ersten Klotz angeordnet sein, so daß diese Anordnung das Einsetzen einer Faser zwischen die Klötze erlaubt mit automatischem Aufbringen der Federvorspannung auf die Faser beim Schließen des Deckels.The rod, which is preferably made of metal, can be inserted or glued into a groove formed in a first block. Similarly, the transparent body can form part of a second block, the two blocks being complementary Have surfaces and are attached to one another in a housing having a lid and the spring means can be arranged between the lid and the first block, so that this arrangement permits the insertion of a fiber between the Blocks allowed with automatic application of the spring preload to the fiber when the lid is closed.

Eine Nut kann sich um mindestens den Teil des Stabumfanges erstrecken, an dem die Faser anliegt. Miteinander ausgerichtete Schlitze können in einem der Klötze oder in beiden Klötzen ausgebildet sein, wodurch beim Anziehen der Faser zwischen zwei Schlitzen sie mit der Nut in dem Stab ausgerichtet wird. Der transparente Körper kann einen der Faser-Außenschicht angepaßten Brechungsindex besitzen, wobei ja die AußenumhüllungA groove can extend around at least the part of the rod circumference, on which the fiber rests. Aligned slots can be in either or both of the blocks Blocks may be formed, whereby when the fiber is pulled between two slots it is aligned with the groove in the rod will. The transparent body can have a refractive index matched to the fiber outer layer, the outer cladding

nachgiebig ist, um den innigen Kontakt zwischen der Faser und dem transparenten Körper herzustellen. Der transparente Körper kann eine der Faser zugewendete dauerhafte Oberfläche besitzen, um ein Verkratzen zu verhindern, wobei die dauerhafte Oberfläche durch eine obere Glasschicht geschaffen wird, die eine Masse aus transparentem Epoxid überdeckt, und das Lichteingabe- oder Ausgabeelement in die transparente Epoxidmasse vorsteht. Das Lichteingabeelement kann ein Laser sein und als Lichtausgabeeinheit kann das Element eine PIN- oder Avalanche-Fotodiode sein. Alternativ kann das Eingabe- oder Ausgabeelement mit einer biegsamen Faseroptik-Anschlußleitung kombiniert sein zum Leiten von Licht zu oder von einem Detektor bzw. einer Lichtquelle, wobei diese Elemente außerhalb der Kopplerklötze angeordnet sind.is compliant in order to produce the intimate contact between the fiber and the transparent body. The transparent body may have a permanent surface facing the fiber to prevent scratching, the permanent surface is created by a top glass layer covering a mass of transparent epoxy and the light input or output element protrudes into the transparent epoxy compound. The light input element can be a laser and as a light output unit the element can be a PIN or avalanche photodiode. Alternatively, the input or output element can be made with a flexible one Fiber optic connecting cable can be combined for guiding light to or from a detector or a light source, wherein these elements are arranged outside of the coupler blocks.

Wenn die Klötze in einer solchen Stellung sitzen, daß die Faser dazwischen geklemmt wird, sollten die komplementären Oberflächen derselben einen solchen Abstand voneinander besitzen, daß die Kontaktstelle auf die Berührungsstellen der Faser mit dem ersten bzw. zweiten Klotz begrenzt ist.When the blocks are in such a position that the fiber is clamped therebetween, the complementary surfaces should the same have such a distance from each other that the contact point on the contact points of the fiber with the first or second block is limited.

Vorzugsweise sind für die Druckmittel Steuereinrichtungen vorgesehen, um dadurch sicherzustellen, daß beim Verspleißen zweier Fasern miteinander die Lichtabgabe von der Abgabeeinheit bei feststehender Eingabe-Intensität und Spleißstellenverlust maximal ist.Control devices are preferably provided for the pressure medium, in order to ensure that when two fibers are spliced together, the light output from the output unit at fixed input intensity and splice loss is maximum.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing; in this shows:

Figur 1 eine Längsschnittansicht einer Einrichtung zum Einkoppeln von Licht in einen Wellenleiter,Figure 1 is a longitudinal sectional view of a device for coupling of light in a waveguide,

Figur 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Figur 1, in Pfeilrichtung gesehen,Figure 2 is a section along line II-II of Figure 1, in the direction of the arrow seen,

Figur 3 eine Längsschnittansicht einer Einrichtung zum Auskoppeln von Licht aus einem Wellenleiter,FIG. 3 shows a longitudinal sectional view of a device for coupling out light from a waveguide,

■/2-■ / 2-

Figur 4 eine Längsschnittansicht einer Einrichtung, die die Funktionen der Koppler aus Figuren 1 und 3 kombiniert, FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a device which combines the functions of the couplers from FIGS. 1 and 3,

Figur 5 eine Längsschnittansicht einer Universaleinrichtung, die zum Einkoppeln oder Erfassen von Licht in zwei Richtungen ausgelegt werden kann,Figure 5 is a longitudinal sectional view of a universal device for coupling or detecting light in two Directions can be interpreted,

Figur 6 eine perspektivische Darstellung einer Anordnung der Einrichtungen aus Figur 1 und Figur 3 zusammen mit einer Fusions-Spleißausrüstung,FIG. 6 shows a perspective illustration of an arrangement of the devices from FIG. 1 and FIG. 3 together with a fusion splicing equipment,

Figur 7 eine perspektivische Darstellung von vorne einer Verschlußanordnung für einen erfindungsgemäßen Koppler,FIG. 7 is a perspective view from the front of a locking arrangement for a coupler according to the invention,

Figur 8 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kopplers,Figure 8 is a perspective view of a coupler according to the invention,

Figur 9 einen Schnitt nach Linie IX-IX der Figur 8, undFIG. 9 shows a section along line IX-IX of FIG. 8, and

Figur 10 einen Querschnitt durch die Einrichtung aus Figuren 8 und 9.FIG. 10 shows a cross section through the device from FIGS. 8 and 9.

Wie in Figur 1 im einzelnen zu sehen, besitzt ein Koppler 8 einen Plexiglas-Klotz aus zwei Teilen 10 und 12. Die beiden Teile besitzen mit komplementären Winkeln versehene Oberflächen 14 bzw. 16. Längs der Oberfläche 14 des Teiles 10 verläuft eine Nut 18 mit V-förmigem Querschnitt, wie in Figur 2 zu sehen. Die Nut 18 besitzt eine Tiefe von 100 μπι und einen Querschnittswinkel von 60°. Die beiden Teile 10 und 12 besitzen planare Oberflächenabschnitte, die sich mit einem Winkel θ von 146° treffen. Im Winkelbereich besitzt der Scheitel des Winkels in beiden Teilen 10 und 12 einen Krümmungsradius von 125 μπι. Das untere Teil 12 besitzt Nuten oder Ausschnitte 19, die eine Breite von 300 μπι aufweisen und vertikal mit der Nut 18 ausgerichtet sind.As can be seen in detail in FIG. 1, a coupler 8 has one Plexiglas block made of two parts 10 and 12. The two parts have surfaces 14 and 14 which are provided with complementary angles. 16. A groove 18 with a V-shaped cross section runs along the surface 14 of the part 10, as can be seen in FIG. The groove 18 has a depth of 100 μπι and a cross-sectional angle of 60 °. The two parts 10 and 12 have planar surface sections which meet at an angle θ of 146 °. In the angular range the apex of the angle in both parts 10 and 12 has a radius of curvature of 125 μπι. The lower part 12 has Grooves or cutouts 19 which have a width of 300 μm and are vertically aligned with the groove 18.

In das untere Klotzteil 12 reicht eine Bohrung 22 mit einem Durchmesser von 3,18 mm (1/8 Inch), die mit einer weiteren Bohrung 24 mit einem Durchmesser von 1,59 mm (1/16 Inch) endet. Ein Stab 16 mit sich änderndem Brechungsindex, der als eine konvergierende Linse wirkt, ist in die kleinere Bohrung eingesetzt und eine biegsame Multimodus-Anschlußfaser (multimode pigtail fiber) 28 mit einer Schutzummantelung ist mit einem Kleber in einer Hülse 27 befestigt, welche wiederum mit Epoxid in der breiteren Bohrung 22 befestigt ist. Das Ende der Anschlußfaser steht aus der Hülse vor und ist mit der Achse des Stabes 26 mit sich änderndem Brechungsindex ausgerichtet. Die von der Faser abliegende Endfläche des Stabes 26 ist unter Benutzung eines durch UV-Strahlung ausgehärteten Klebers mit einem dem Brechungsindex des Klotzteils 12 angepaßten Brechungsindex an eine Oberfläche 25 angeklebt, die durch Ausbildung einer Kerbe oder Nut innerhalb des Klotzteiles 12, durch Polieren der Nutstelle 25 und Ausfüllen der Nut bis auf die Stelle, wo sie mit dem Stab 26 ausgerichtet ist, erzeugt wurde. Das andere Ende der Faser ist an einer Stelle befestigt, an der sie das Ausgangssignal eines GaAlAs-Halbleiterlasers 29 mit einer Abgabe-Wellenlänge von 0,84 μπι erhält. In Draufsicht ist der Klotz rechtwinklig und besitzt zwei Stäbe 30, die sich durch das obere Teil 10 des Klotzes hindurch erstrecken und innerhalb des unteren Teiles 12 verankert sind. Eine Platte 32 ist horizontal oben an den beiden Stäben 30 befestigt und ein Sperrstift 34 erstreckt sich durch die Platte'32 nach unten und besitzt ein unteres Ende, das innerhalb einer zentral angeordneten Bohrung oben in dem Klotzteil 10 eingreift. Eine Druckfeder 36 erstreckt sich zwischen der Unterfläche der Platte 32 und der oberen Fläche des Klotzteiles 10, um die beiden Teile des Kotzes zusammenzudrücken. Um die beiden Teile voneinander zu lösen, wird der Sperrstift 34 in eine Stellung gedreht, die es erlaubt, ihn nach oben teilweise durch die Platte 32 zurückzuziehen, und dann wird er wieder so gedreht, daß er in der angehobenen Stellung gesperrt wird. Der obere Teil des Klotzes kann dann längs der vertikalen Stäbe 30 auf- und abgeschoben werden.In the lower block part 12 extends a bore 22 with a diameter of 3.18 mm (1/8 inch), with another bore 24 ends with a diameter of 1.59 mm (1/16 inch). A rod 16 with changing refractive index, which is called a converging Lens works, is inserted into the smaller hole and a flexible multimode pigtail (multimode pigtail fiber) 28 with a protective coating is attached with an adhesive in a sleeve 27, which in turn is epoxy in the wider one Bore 22 is attached. The end of the pigtail protrudes from the sleeve and is with the axis of the rod 26 with it changing refractive index aligned. The end face of the rod 26 remote from the fiber is exposed to UV radiation cured adhesive is glued to a surface 25 with a refractive index matched to the refractive index of the block part 12, by forming a notch or groove within the block part 12, by polishing the groove point 25 and filling in the Groove up to the point where it is aligned with the rod 26 was generated. The other end of the fiber is attached to a point at which they receive the output signal of a GaAlAs semiconductor laser 29 with a delivery wavelength of 0.84 μπι receives. In In plan view, the block is rectangular and has two rods 30 which extend through the upper part 10 of the block and are anchored within the lower part 12. A plate 32 is horizontally attached to the top of the two rods 30 and a Locking pin 34 extends down through plate 32 and has a lower end which engages within a centrally located bore in the top of the block part 10. A compression spring 36 extends between the lower surface of the plate 32 and the upper surface of the block portion 10 to compress the two portions of the block. To release the two parts from each other, the locking pin 34 is rotated into a position that allows it retract upward partially through the plate 32, and then it is rotated again so that it is locked in the raised position will. The upper part of the block can then be pushed up and down along the vertical rods 30.

Im Gebrauch wird eine optische Faser 31 so eingesetzt, daß sie sich zwischen den Ausschnitten oder Kerben 19 erstreckt, dann wird das obere Körper-Teil 10 an den Stäben 30 nach unten geschoben und unter Benutzung des SperrStiftes 34 gegen das untere Körper-Teil 12 angedrückt. Da die Kerben 19 mit der Nut 18 ausgerichtet sind, sitzt die Faser automatisch innerhalb dieser Nut, wenn die beiden Körperteile zusammenkommen. Die ummantelte Faser besitzt einen Durchmesser von 250 μπι, während die Nut 18 mit V-förmigem Querschnitt eine Tiefe von 100 um besitzt, so daß die Faser über die Nut 18 ungefähr um die Stärke der Faserummantelung vorsteht und gegen das untere Klotzteil 12 angelegt ist. Ein relativ scharf gewinkelter Bereich 38 wird dadurch in der Faser ausgebildet, wobei der Krümmungsradius der Faser an der Scheitelstelle in der Größenordnung von 125 μπι beträgt. Die Linse 26 ist so angeordnet, daß sie Licht von der Anschlußfaser 28 direkt auf den Faser-Scheitelbereich 38 richtet, wobei dieser Scheitel so scharfwinklig wie möglich ist unter Beachtung der Grenzwert-Kurzwegspannung in der Faser 31, die zu einem Bruch führen würde. Falls die Faserbiegung einen relativ großen Krümmungsradius besitzt, wird an einer Stelle der Faser eingebrachtes Licht in gewissem Ausmaß aus der Faser im gekrümmten Abschnitt unterhalb von der Lichteintrittsstelle gestreut. Durch Sicherstellen, daß das eingebrachte Licht an dem Faserscheitel 3 8 genau fokussiert wird und daß der Scheitel 38 selbst scharf ist, wird der Lichtverlust in Fortpflanzungsrichtung nach der Lichteintrittsstelle möglichst klein gehalten. Ein Laser mit niedriger Wellenlänge wird benutzt, da er eine größere V-Zahl besitzt; die Anzahl von Moden, die in einer Faser angeregt werden können ist ja umgekehrt proportional zur Wellenlänge des Lasers. Zusätzlich ist das örtliche Anregungselement dazu ausgelegt, daß es mit einer Fotozelle zusammen benutzt wird, und eines der empfindlicheren Detektorelemente ist ein Silizium-Fotodetektor .In use, an optical fiber 31 is inserted so that it extends between the cutouts or notches 19, then the upper body part 10 is pushed down on the rods 30 and using the locking pin 34 against the lower Body part 12 pressed on. Since the notches 19 are aligned with the groove 18, the fiber automatically sits within them Groove when the two body parts come together. The coated fiber has a diameter of 250 μm, while the groove 18 with a V-shaped cross-section has a depth of 100 µm, so that the fiber protrudes over the groove 18 approximately by the thickness of the fiber cladding and is placed against the lower block part 12. A relatively sharply angled region 38 is thereby formed in the fiber, with the radius of curvature of the fiber at the Apex in the order of 125 μπι is. The lens 26 is arranged to take light from the pigtail 28 is aimed directly at the fiber apex region 38, this apex being as sharp angled as possible, taking into account the Limit value short path stress in fiber 31 that would lead to breakage. If the fiber bend has a relatively large radius of curvature light introduced at one point of the fiber will be to some extent from the fiber in the curved portion below scattered from the light entry point. By ensuring that the light introduced is precisely focused at the fiber crest 3 8 and that the vertex 38 itself is sharp, the loss of light in the direction of propagation after the light entry point is as possible kept small. A low wavelength laser is used because it has a larger V-number; the number of modes that are in A fiber can be excited is inversely proportional to the wavelength of the laser. In addition, the local excitation element is designed to be used in conjunction with a photocell and one of the more sensitive detector elements is a silicon photodetector .

In Figur 3 ist der Erfassungskoppler 37 gezeigt, der in vieler Hinsicht ähnlich dem Koppler nach Figur 1 ist, jedoch ist hier nur eine einzige Bohrung 40 mit einem Durchmesser von 12,7 mm (1/2 Inch)In Figure 3, the sensing coupler 37 is shown to operate in many ways is similar to the coupler of Figure 1, but here is only a single bore 40 with a diameter of 12.7 mm (1/2 inch)

in dem Klotzteil 12 in der Ebene der Nut 18 ausgebildet. Innerhalb der Bohrung ist eine Fotozelle 42 angebracht mit einer lichtempfindlichen Fläche, die zum Faserscheitel 38 gerichtet ist. Leitungen 44 von der Fotodetektor-Zelle 42 gehen durch eine Schutzhülse 46 aus Gummi, die an einer Endfläche des Klotzes befestigt ist. Die Fotozelle kann beispielsweise eine Silizium-Fotodetektor/ Vorverstärker-Kombination sein, wie sie von der Firma Silicon Detector Corporation unter der Produkt-Nr. SD-100-41-11-231 erhältlich ist. Im Gebrauch wird durch die Faser in der Darstellung nach Figur 3 von links sich fortpflanzendes Licht am Faserscheitel 3 8 ausgesendet und als ein enger Strahl 48 zu der lichtempfindlichen Fläche der Fotozelle 42 gerichtet. Typischerweise liegt die erfaßte Lichtstärke 25 bis 35 dB unter dem Lichtpegel an der Zuleitungsseite des Kopplers. Der Ausgangspegel des Detektors hängt beispielsweise davon ab, ob die Kunststoffbeschichtung am Faserscheitel 38 unregelmäßige Stärke hat. Es ist auch allgemein üblich, die Fasern durch Einfärben des Kunststoff-ümmantelungsmaterials mit einem Farbcode zu versehen. Dabei können manche Farbmaterialien mehr Licht absorbieren als andere.formed in the block part 12 in the plane of the groove 18. Within A photocell 42 is attached to the bore with a light-sensitive surface which is directed towards the fiber crest 38. cables 44 of the photodetector cell 42 go through a protective sleeve 46 made of rubber which is attached to one end face of the block is. The photocell can, for example, be a silicon photodetector / preamplifier combination such as that from Silicon Detector Corporation under product no. SD-100-41-11-231 is available. In use, in the illustration according to FIG. 3, light propagating from the left at the fiber apex 38 is emitted by the fiber and directed as a narrow beam 48 to the photosensitive surface of the photocell 42. Typically the detected one lies Light intensity 25 to 35 dB below the light level on the feed side of the coupler. The output level of the detector depends for example depends on whether the plastic coating on the fiber apex 38 has irregular thickness. It is also common practice to paint the fibers by coloring the plastic sheathing material with a Color code to be provided. Some colored materials can absorb more light than others.

Unter Benutzung eines Niederfrequenz-Synchronerfassungs-Verfahrens mit einer Gallium-Aluminium-Arsenid-Lichtquelle und einem hochempfindlichen Silizium-Detektor kann ein Signalpegel von 75 dBM erfaßt werden.Using a low frequency synchronous detection method with a gallium aluminum arsenide light source and a highly sensitive silicon detector a signal level of 75 dBM can be achieved can be detected.

In Figur 4 ist eine Kombination der Einrichtungen aus Figuren 1 und 3 gezeigt, die zur Verwendung bei einer Sende- und Empfangsstation ausgelegt ist, welche sich an einer Schleife aus optischer Faser befindet. Die Einrichtung besitzt einen Detektor 40 zum Überwachen von an der Faser-Scheitelstelle ausgesandtem Licht von einem in Lichtfortpflanzungsrichtung vor dem Scheitel gelegenen Faserabschnitt 50 und ein Lichtaussendeteil 29, 26, das so angeordnet ist, daß es Licht in die Faserscheitelstelle richtet, damit dieses durch einen in Lichtfortpflanzungsrichtung nach der Scheitelstelle gelegenen Faserabschnitt 52 geht. Es können um die Faserschleife etliche Sende- und Empfangseinrichtungen angeordnet werden. EineIn Figure 4 is a combination of the devices from Figures 1 and 3 which is adapted for use at a transceiver station located on an optical fiber loop. The device has a detector 40 for monitoring light emitted at the fiber apex from an in Light propagation direction in front of the vertex located fiber section 50 and a light emitting part 29, 26, which is arranged so that it directs light into the vertex of the fiber so that it passes through a direction of light propagation to the vertex located fiber section 52 goes. A number of transmitting and receiving devices can be arranged around the fiber loop. One

Zeitschaltung kann im Sendebetrieb benutzt werden, um sicherzustellen, daß von einer bestimmten Station Daten nur während eines zugehörigen Zeitfensters auf die Schleife gegeben werden, und um während des Empfangsbetriebes zu bestimmen, von welcher Station bestimmte Daten stammen. Um zu vermeiden, daß an einer Station eingeleitetes Licht direkt zu dem Detektor an der gleichen Station gekoppelt wird, kann eine Sperrschaltung benutzt werden, um den Betrieb einer Detektorschaltung zu sperren, während Licht von der zugehörigen Lichtsendeeinrichtung in die Schleife gegeben wird. Mit dieser Anordnung können Stationen zu der Schleife hin zugesetzt und von ihr weggenommen werden, und das an jeder beliebigen Stelle zu jeder beliebigen Zeit. Jeder Abschnitt der Faser bildet eine mögliche Station und wird insbesondere zu einer Sende/ Empfangs-Station dadurch gemacht, daß der bestimmte Abschnitt der Faser in eine Einrichtung der in Figur 4 gezeigten Art eingeklemmt wird. Es kann eine Kompensation erforderlich sein für das von der Schleife an jeder Empfangsstation verlorene Licht.Timing can be used in transmit mode to ensure that data from a specific station are only put on the loop during an associated time window, and in order to determine from which station certain data originate during reception operation. To avoid being at a station injected light is coupled directly to the detector at the same station, a blocking circuit can be used, to disable the operation of a detector circuit while light from the associated light emitting device is passed into the loop will. With this arrangement, stations can be added to and removed from the loop at any one time Anytime. Each section of the fiber forms a possible station and is in particular used to transmit / Receiving station made by clamping the particular section of fiber in a device of the type shown in FIG will. Compensation may be required for the light lost by the loop at each receiving station.

Figur 5 zeigt einen Universalkoppler unter Benutzung der Prinzipien der Koppler aus Figuren 1 und 3. Identische Bohrungen 54 innerhalb des Klotzteiles 12 führen von dem Faserscheitel 38 weg, und jede Bohrung besitzt einen Innenflansch 56 zum Eingriff mit einem entsprechenden Ringeinschnitt 58 an der Außenseite der aktiven Elementeinsätze 60 bzw. 62.Figure 5 shows a universal coupler using the principles the coupler of Figures 1 and 3. Identical bores 54 within the block part 12 lead away from the fiber apex 38, and each Bore has an inner flange 56 for engagement with a corresponding annular recess 58 on the outside of the active element inserts 60 or 62.

Ein Sendeeinsatz 60 enthält eine durch veränderten Brechungsindex erzeugte (nicht gezeigte) Linse, die über eine Anschlußfaser 64 mit einer Lichtquelle 66 verbunden ist. Ein Detektoreinsatz 62 enthält einen Fotodetektor mit elektrischen Ausgangsleitungen 68.A transmission insert 60 contains a lens (not shown) produced by a changed refractive index, which via a connecting fiber 64 with a light source 66 is connected. A detector insert 62 contains a photodetector with electrical output leads 68.

Die Auswahl des am Faserscheitel 38 auftretenden Winkels θ ist wichtig, da die Winkelgröße ein Kompromiß zwischen möglichst kleiner Strahlgröße und möglichst kleinen Faserspannungen darstellt. Ein Winkel von 146° am Faserscheitel 38, ein Winkel zwischen der Faser 31 (Fig. 1) bzw. den Fasern 50 und 52 und den Achsen der Anregungs- oder Er-The selection of the angle θ occurring at the fiber apex 38 is important, since the angle size represents a compromise between the smallest possible beam size and the smallest possible fiber tensions. A Angle of 146 ° at the fiber apex 38, an angle between the fiber 31 (Fig. 1) or the fibers 50 and 52 and the axes of the excitation or er-

fassungseleitiente von 24,5° und der genannte Scheitelradius von 125 \is sind besondere Werte, die vom relativen Brechungsindex der Faser, des Mantelmaterials und des Materials für den Kopplerklotz abhängen. Diese Werte hängen auch noch von der Biegefestigkeit der Faser, d.h. ihrer Fähigkeit, Biegespannungen auszuhalten, ab. Bei anderen Faserarten kann der eingeschlossene Winkel zwischen den Faserschenkein, der Winkel zwischen dem Faserabschnitt 31 und den elektrooptischen Elementen und der Scheitelradius andere Werte annehmen.Mount conduction of 24.5 ° and the vertex radius of 125 \ is mentioned are special values that depend on the relative refractive index of the fiber, the cladding material and the material for the coupler block. These values also depend on the flexural strength of the fiber, ie its ability to withstand flexural stresses. In the case of other types of fibers, the included angle between the fiber legs, the angle between the fiber section 31 and the electro-optical elements, and the apex radius can assume other values.

Bei Benutzung der Anregungs- und Erfassungskoppler zusammen mit einer Spleißeinrichtung, wie es in Figur 6 dargestellt ist, werden die Koppler an beiden Seiten der Spleißeinrichtung befestigt. Eine in Fortpflanzungsrichtung vorne liegende Faser 74 wird durch den Lichteingabe- oder Injektionskuppler 8 (Figur 1) in eine Spleißzone 78 geführt und dort wird das Ende der Faser geklemmt. Die in Fortpflanzungsrichtung danach liegende Faser 76 wird durch einen Lichtaussende- oder Überwachungskoppler 37 geführt und ihr Endabschnitt wird ebenfalls bei der Spleißzone 78 geklemmt. In der Spleißzone kann eines der Faserenden in kleinen Schritten in x-, y- und z-Richtung bewegt werden unter Benutzung einer Mikromanipulator-Einheit. When using the excitation and detection couplers together with a splicing device as shown in FIG the coupler attached to either side of the splicer. A fiber 74 lying in the front in the direction of propagation is through the light input or injection coupler 8 (Figure 1) is guided into a splice zone 78 and there the end of the fiber is clamped. The fiber 76 lying thereafter in the direction of propagation is passed through a light emitting or monitoring coupler 37 and you End section is also clamped at splice zone 78. In the splice zone, one of the fiber ends can be turned in small steps x, y and z directions are moved using a micromanipulator unit.

Im Gebrauch wird Licht von dem Laser in die innerhalb eines Schirmes 88 (Figur 7) sitzende Anschlußfaser geleitet und durch einen (nicht dargestellten) Stab mit sich änderndem Brechungsindex an den in Lichtverpflanzungsrichtung vor der Spleißstelle liegenden Kern an dem Faserscheitel fokussiert. Wiederum wird das Licht durch einen Silizium-Fotodetektor innerhalb der in Fortpflanzungsrichtung nach der Spleißstelle liegenden Detektor-Einheit 37 überwacht und das Ausgangssignal des Detektors einer Pegel-Erfassungsschaltung zugeführt. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird das Ausgangssignal des Detektors direkt zur Steuerung der Bewegung des Mikromanipulators benutzt, um die Lichtübertragung durch die Spleißstelle zu optimieren. Um die Genauigkeit der ÜberwachungIn use, light from the laser is directed inside a screen 88 (FIG. 7) guided pigtail fiber and through a (not shown) rod with a changing refractive index focuses the core located in front of the splice point in the direction of light transplantation on the fiber vertex. Again the light will monitored by a silicon photodetector within the detector unit 37 located in the direction of propagation after the splice point and the output of the detector to a level detection circuit fed. In a preferred embodiment of the invention, the output signal of the detector is used directly to control the movement of the micromanipulator is used to optimize the transmission of light through the splice. To the accuracy of the monitoring

/β/ β

sicherzustellen, wird der Ausgangspegel des Lasers stabilisert und die Empfindlichkeit des Detektors auf den Laser-Ausgangspegel bezogen.ensure that the output level of the laser is stabilized and the sensitivity of the detector to the laser output level based.

Zur Verwendung bei Fasern mit einer Ummantelung mit hohem Index, beispielsweise mit einer Acrylat-Ümmantelung wird der Faserwinkel so ausgewählt, daß ein Lichtstrahl in den Faserkern hinein und aus ihm heraus geleitet wird. Da Acrylat einen hohen Brechungsindex besitzt, wird den äußeren Teil der Umhüllung erreichendes Licht schnell durch das Acrylat von der Faser abgeleitet. Demzufolge wird nur Licht den Detektor erreichen, das sich innerhalb des Kernes bis zum Aussenden am Faserscheitel fortpflanzt.For use with fibers with a high-index cladding, such as an acrylate cladding, the fiber angle selected to direct a beam of light into and out of the fiber core. Because acrylate has a high refractive index light reaching the outer part of the cladding is quickly diverted from the fiber by the acrylate. As a result only light will reach the detector, which propagates within the core until it is emitted at the fiber apex.

Bei einem Ummantelungsmaterial mit niedrigem Brechungsindex wie Silikon ist die Lage etwas anders, da das Licht sich über recht lange Strecken innerhalb des Umhüllungsbereiches der Faser fortpflanzen kann. In diesem Fall ist der einzige nützliche Koppler der zum Erfassen des abgangseitigen Lichtes benutzte. Zur richtigen Benutzung bei einer Spleißstellenverlust-Meßanordnung darf das Licht nur in dem Kern der vor der Spleißstelle liegenden Faser vorhanden sein, und es wird vorzugsweise an einer fernliegenden Stelle dieser vor der Spleißstelle liegenden Faser angeregt, so daß irgendwelches in den Umhüllungsbereich eingedrungenes Licht beim Erreichen der Spleißstelle geschwächt ist. Der Lichterfassungs-Koppler kann dann zum Erfassen des Anteiles des Lichtes im nach der Spleißstelle liegenden Kern benutzt werden, das in die Umhüllung der nach der Spleißstelle liegenden Faser hinein angeregt wurde. Das wird dadurch möglich gemacht, daß das aus der nach der Spleißstelle liegenden Faserumhüllung austretende Licht aus der Faserscheitelstelle mit einem anderen Winkel austritt als dem, mit dem Kernlicht an der Faserscheitelstelle austritt. Tatsächlich kann der Lichtdetektor so angeordnet werden, daß er entweder das Kernoder das Umhüllungslicht von der Spleißstelle erfaßt, es ist jedoch leichter, die Untersuchung so anzustellen, daß minimales Umhüllungslicht als maximales Kernlicht überprüft wird. Die Faserausrichtung an der Spleißstelle entspricht einem Minimum im erfaßten Umhüllungslicht. With a cladding material with a low refractive index such as silicone, the situation is a little different because the light travels over right can propagate long distances within the sheath area of the fiber. In this case the only useful coupler is the one used to detect the exit-side light. For proper use with a splice loss measurement arrangement the light may only be present in the core of the fiber in front of the splice, and it will preferably be in a distant one Location of this fiber located in front of the splice point is excited so that any light which has penetrated into the cladding area is weakened when reaching the splice point. The light detection coupler can then be used to detect the portion of the light in the core located after the splice that enters the cladding the fiber lying after the splice point was excited into it. This is made possible by the fact that the after the The light exiting the fiber cladding is located at the splice point and exits at a different angle than that with the core light emerges at the fiber apex. Indeed, the light detector can be arranged to face either the core or the detects the cladding light from the splice, but it is easier to set up the test to check minimum cladding light as maximum core light. The fiber orientation at the splice corresponds to a minimum in the detected sheath light.

Die perspektivische Darstellung in Figur 7 zeigt eine Aufbauanordnung für einen erfindungsgemäßen Koppler. In der Anordnung ist ein oberes Plexiglas-Klotzteil 10 aus schwarzem Kunststoff und ein unteres Plexiglas-Klotzteil 12 aus transparentem Kunststoff vorhanden, und das Klotzteil 12 ist innerhalb eines Kastens 84 befestigt, während das Teil 10 an einem Deckel 86 des Kastens befestigt ist. Die Seiten des Kastens 84 besitzen Einkerbungen 90, die mit den Kerben 19 im unteren Klotzteil 12 ausgerichtet sind. Ein Schirm 88 sorgt für elektromagnetische Abschirmung des Silizium-Detektors oder für den körperlichen Schutz eines Faserwicklungs-Zuführteils beim Anregungselement. Der Deckel 86 ist an dem Kasten 84 gelenkig angebracht, und, wenn das obere Teil 10 gegen das untere Teil 12 angelegt wird, ergibt sich so eine lichtdichte Umhüllung für den Abschnitt der Faser, der sich innerhalb des Kastens 84 befindet. Um eine genaue Ausrichtung des oberen Teiles 10 zu dem unteren Teil 12 sicherzustellen, werden bei der Herstellung die beiden Teile unter Benutzung von zwei (nicht dargestellten) Stäben miteinander ausgerichtet, die sich durch Bohrungen im oberen Teil in entsprechende Bohrung im unteren Teil 12 erstrecken. Wenn die beiden Teile so ausgerichtet sind, wird der Deckel gegen die mit Kleber beschichtete Rückfläche des oberen Teiles 12 angelegt, und dann werden die beiden Stäbe von dem Aufbau entfernt. Dadurch wird eine automatische Ausrichtung der beiden transparenten Klotzteile erzielt. Ein Riegel 92 mit einer Sperrklinke 94 wird benutzt, um den Kasten lichtdicht abzuschließen. Die Abmessungen des Kastens sind so, daß im geschlossenen Zustand der Deckel die Faser ausreichend nach unten drückt, daß die Acryl-Ummantelung ohne unzulässiges Spannen der Faser selbst verformt wird. Die Kleberschicht zwischen dem Deckel 86 und dem Klotzteil 10 stellt sicher, daß die erwünchte Andrückkraft auf die Faser nicht überschritten wird.The perspective illustration in FIG. 7 shows a structural arrangement for a coupler according to the invention. In the arrangement there is an upper Plexiglas block part 10 made of black plastic and a lower plexiglass block part 12 made of transparent plastic is present, and the block part 12 is within one Box 84 attached while the part 10 is attached to a lid 86 of the box. Own the sides of the box 84 Notches 90 that are aligned with notches 19 in lower block portion 12. A screen 88 provides electromagnetic Shielding of the silicon detector or for the physical protection of a fiber winding feed part for the excitation element. The lid 86 is hinged to the box 84 and, when the upper part 10 is placed against the lower part 12, This results in a light-tight covering for the section of the fiber which is located within the box 84. To be precise To ensure alignment of the upper part 10 with the lower part 12, the two parts are manufactured during manufacture using two rods (not shown) aligned with each other through holes in the upper part in corresponding Bore in the lower part 12 extend. When the two parts are aligned, the lid will be glued against the one coated rear surface of the upper part 12, and then the two rods are removed from the structure. This will an automatic alignment of the two transparent block parts is achieved. A latch 92 with a pawl 94 is used to to close the box light-tight. The dimensions of the box are such that when the lid is closed, the fiber is sufficient that pushes down the acrylic sheathing without impermissible Tensioning the fiber itself is deformed. The adhesive layer between the cover 86 and the block part 10 ensures that the desired pressing force on the fiber is not exceeded.

Die in Figuren 8 und 9 gezeigte Einheit besitzt ein oberes Teil 110 aus einem Metallklotz und ein unteres Teil 112, ebenfalls als Metallklotz ausgeführt, und das Klotzteil 112 ist innerhalb eines Kastens 114 befestigt, während das Teil 110 an einem DeckelThe unit shown in Figures 8 and 9 has an upper part 110 made of a metal block and a lower part 112, also as Executed metal block, and the block part 112 is fixed within a box 114, while the part 110 to a cover

befestigt ist. Eine Druckfeder 150 sitzt zwischen dem Klotzteil 110 und dem Deckel 116. In die Seiten des Kastens sind Schlitze 118 eingearbeitet, die mit entsprechenden Nuten 120 im unteren Klotzteil 112 ausgerichtet sind.is attached. A compression spring 150 sits between the block portion 110 and the lid 116. In the sides of the box are Incorporated slots 118 which are aligned with corresponding grooves 120 in the lower block part 112.

Wie in der Schnittdarstellung in Figur 9 gezeigt, besitzen die beiden Klotzteile 110 und 112 allgemein komplementäre Flächen 122 bzw. 124, die in Winkellagen zueinander stehen. Längs des Scheitels befindet sich vorstehend vom gewinkelten Teil des oberen Klotzteiles 110 ein zylindrischer Metallstab 126, der in eine zylindrische Nut 128 längs des Winkelscheitels eingeklebt ist. Eine Nut 130 (Figur 10) mit einer Tiefe von 100 μΐη und einem eingeschlossenen Winkel von 60° umläuft den Stab in Ausrichtung mit den Schlitzen 118 bzw. den Kerben 120.As shown in the sectional view in Figure 9, the two block portions 110 and 112 have generally complementary surfaces 122 and 124, which are in angular positions to one another. Along the apex is located protruding from the angled part of the upper block part 110 a cylindrical metal rod 126 which is glued into a cylindrical groove 128 along the angle apex is. A groove 130 (Figure 10) with a depth of 100 μm and an included angle of 60 ° rotates the rod in alignment with the slots 118 and notches 120, respectively.

Das untere Klotzteil besitzt sich mit einem Winkel von 146° treffende Oberflächen mit einem Lichteinlaß- oder -auslaßelement 140, das mit einer Linie ausgerichtet ist, die von dem Scheitel der beiden Winkelflächen mit einem Winkel von 7,5° unter der Horizontalen und 24,3° unter der oberen Fläche einer Glasplatte 134 ausgerichtet ist. Der Stab 126 besitzt einen Krümmungsradius von 2,8 mm.The lower block part has surfaces that meet at an angle of 146 ° with a light inlet or outlet element 140, which is aligned with a line starting from the apex of the two angled surfaces at an angle of 7.5 ° below the Aligned horizontally and 24.3 ° below the top surface of a glass plate 134. The rod 126 has a radius of curvature of 2.8 mm.

Der untere Metallklotz 116 besitzt eine Säule 132 aus transparentem Epoxid und' eine obere Glasplatte 134, die mit der Winkelfläche bündig liegt. In den unteren Klotz erstreckt sich eine Bohrung 136 mit einem Durchmesser von 6,35 mm (1/4 Inch), die in einer weiteren Bohrung 138 mit einem Durchmesser von 1,59 mm (1/16") endet. Ein Stab 140 mit sich änderndem Brechungsindex, der als konvergierende Linse wirkt,.sitzt in der kleineren Bohrung 136 und eine Multimodus-Anschlußfaser 142 (multimode pigtail fiber) mit Schutzummantelung ist durch einen Kleber in einer Hülse 144 gesichert, die wiederum mittels Epoxid in der breiteren Bohrung 136 befestigt ist. Das Ende der Anschlußfaser steht aus der Hülse 144 vor und ist mit der Achse der Linse ausgerichtet. Das der Faser abgelegene Ende der Linse 140 steht in die Epoxidmasse 132 vor. Das andere Ende der Faser 142 ist anThe lower metal block 116 has a column 132 made of transparent Epoxy and a top glass plate 134 which is flush with the angled surface. One extends into the lower block Bore 136, 6.35 mm (1/4 inch) in diameter, inserted into another bore 138, 1.59 mm in diameter (1/16 ") ends. A changing index of refraction rod 140, which acts as a converging lens, sits in the smaller bore 136 and a multimode pigtail fiber 142 (multimode pigtail fiber) with protective sheath is by an adhesive in one Sleeve 144 secured, which in turn is secured in the wider bore 136 by means of epoxy. The end of the pigtail protrudes from sleeve 144 and is aligned with the axis of the lens. The end of the lens 140 remote from the fiber is standing into the epoxy compound 132. The other end of the fiber 142 is on

einer Stelle befestigt, an der es das von einem (nicht gezeigten) GaAs/GaAlAs-Halbleiterlaser 146 mit einer Ausgangswellenlänge von 0,84 um abgegebenen Licht aufnimmt.attached to a location where it is from a (not shown) GaAs / GaAlAs semiconductor laser 146 having an output wavelength of 0.84 µm of emitted light.

Im Gebrauch wird eine optische Paser 148 mit einem nachgiebigen Mantel 149 so eingesetzt, daß sie sich zwischen den Schlitzen erstreckt, wodurch sie mit der Nut 130 ausgerichtet ist. Der Deckel spannt dann mittels der Feder 150 die Faser zwischen den oberen Klotz 110 und den unteren Klotz 112. Diese Anordnung ergibt ein lichtdichtes Gehäuse für den innerhalb des Kastens 114 befindlichen Abschnitt der Faser 148. Die auf die Faser ausgeübte Druckkraft wird durch die Steifheit der Feder 150 und die Tiefe der beiden zylindrischen Bohrungen 151 und 152 im Deckel bzw. oberen Block 110 bestimmt. Die Druckkraft sollte 9,81 N (1 kg) nicht überschreiten, da sonst die Faserbeschichtung 149 beschädigt wird. Eine minimale Druckkraft von 4,90 N (500 g) ist erforderlich, um innigen Kontakt der elastischen Faserbeschichtung 149 mit der oberen Glasplatte 134 sicherzustellen.In use, an optical paser 148 is provided with a compliant Shell 149 is inserted so that it extends between the slots, whereby it is aligned with the groove 130. The lid then tensions the fiber between the upper block 110 and the lower block 112 by means of the spring 150. This arrangement results in a light tight housing for the portion of fiber 148 located within box 114. The compressive force applied to the fiber is determined by the stiffness of the spring 150 and the depth of the two cylindrical bores 151 and 152 in the cover and upper block, respectively 110 determined. The compressive force should not exceed 9.81 N (1 kg), otherwise the fiber coating 149 will be damaged. A minimal A compressive force of 4.90 N (500 g) is required to bring the elastic fiber coating 149 into intimate contact with the upper glass plate 134 to ensure.

Bei dieser Druckkraft preßt der Stab 26 die Faser 148 gegen die planaren Flächen des unteren Klotzes unmittelbar benachbart zu dem Scheitel. Dadurch wird zweierlei bewirkt: Einmal wird die Faser dazu gebracht, die Krümmung des Außenumfanges des Stabes, an dem sie an der Nut 130 anliegt, anzunehmen und zum zweiten wird die elastische Beschichtung 149 an der Faser geringfügig so verformt, daß eine innige Berührung zwischen der Faser und der Glasplatte 134 entsteht. Das Epoxid 136, das Glas der Platte 134 und das Faserbeschichtungsmaterial 149 sind in ihren Brechungsindizes so aneinander angepaßt, daß minimaler Lichtverlust durch Reflexion auftritt. Die Glasplatte besitzt eine Stärke von 1 mm und das verwendete Epoxid ist ein optisch klares Epoxid mit einem Brechungsindex annähernd dem des Glases und der durch UV-Strahlung aushärtbaren Acrylat-F aserbeschichtung wie es unterder Handelsbezeichnung EPO + TEK 301-2 erhältlich ist.With this compressive force, the rod 26 presses the fiber 148 against the planar ones Faces of the lower block immediately adjacent to the apex. This does two things: First, the fiber becomes it brought to assume the curvature of the outer circumference of the rod on which it rests against the groove 130, and the second becomes the elastic Coating 149 on the fiber slightly deformed so that intimate contact between the fiber and the glass plate 134 arises. The epoxy 136, the glass of the plate 134, and the fiber coating material 149 are matched to one another in their refractive indices so that minimal light loss occurs through reflection. The glass plate is 1 mm thick and the epoxy used is an optically clear epoxy with a refractive index approximately that of the glass and the UV-curable acrylate fiber coating as it is under the trade name EPO + TEK 301-2 is available.

An dem Stab 26 wird ein relativ scharf gewinkelter Bereich in derOn the rod 26 is a relatively sharply angled area in the

Faser entwickelt, wobei der Krümmungsradius der Faser gleich dem des Stabes ist. Die Linse 140 ist so gesetzt, daß sie Licht von der Anschlußfaser 142 direkt zu dem Faserscheitel fokussiert, der ein möglichst scharfer Winkel unter Beachtung der begrenzenden Kurzwegspannung an der Faser 148 ist, bis zur auftretenden Bruchgrenze. Falls die Biegung der Faser einen relativen großen Krümmungsradius besitzt, würde das an einer Stelle der Faser aufgestrahlte Licht aus der Faser in dem gekrümmten Bereich in Fortpflanzungsrichtung nach der Eintrittsstelle des Lichtes gestreut. Der Lichtverlust nach der Lichteintrittsstelle wird dadurch minimal gehalten, daß sichergestellt wird:Developed fiber, the radius of curvature of the fiber being equal to that of the staff is. The lens 140 is set to focus light from the pigtail 142 directly to the fiber crest that an angle that is as sharp as possible, taking into account the limiting short-path stress on the fiber 148, is up to the breaking limit which occurs. If the bend in the fiber has a relatively large radius of curvature, this would be radiated at one point on the fiber Light from the fiber is scattered in the curved area in the direction of propagation after the point of entry of the light. The loss of light after the light entry point is kept to a minimum by ensuring:

(i) daß das eingestrahlte Licht genau an dem Faserscheitel fokussiert ist,(i) that the incident light is focused exactly on the fiber tip,

(ii) der Scheitel des Faserwinkels scharf ist, und (iii) die Achse von 142 und 144 7,5° unter der Horizontalen (d.h.(ii) the vertex of the fiber angle is sharp; and (iii) the axis of 142 and 144 7.5 degrees below horizontal (i.e.

24,5° unter dem Winkel der Glasplatten-Oberfläche) liegt.24.5 ° below the angle of the glass plate surface).

Ein Laser mit niedriger Wellenlänge wird benutzt, da die Modenzahl, die in einer Faser angeregt werden kann, reziprok proportionnal der Laserwellenlänge ist. Zusätzlich wird das örtliche Anregungselement zur Verwendung mit einer Fotozelle ausgelegt, die besonders empfindliche Silizium-Fotodetektoren benutzt mit einer Spitzen-Ansprechung im unteren Wellenlängenbereich.A low wavelength laser is used because the mode number, which can be excited in a fiber is inversely proportional to the laser wavelength. In addition, the local excitation element designed for use with a photocell that uses particularly sensitive silicon photodetectors with a Peak response in the lower wavelength range.

Bei einer (nicht dargestellten) entsprechenden Detektor-Einheit werden der Laser und die Linse 140 durch eine Fotozelle ersetzt, die entweder innerhalb des Kopplers liegen oder sich an einem entfernt liegenden Ende einer Anschlußfaser wie der Faser 142 befinden kann.In the case of a corresponding detector unit (not shown), the laser and the lens 140 are replaced by a photocell, which are either within the coupler or at a distal end of a pigtail such as fiber 142 can.

Beim Betrieb der in Figur 8 dargestellten Einheit nimmt die zwischen den zwei Klötzen gehaltene Faser genau die erwünschte Krümmung am WinkeIscheitel an. Das Lichteinleitelement im Falle einer örtlichen Anregungseinheit wirkt so, daß Licht auf eine Stelle fokussiert wird, die eine innige Berührung zwischen der Faser und dem vorstehenden Winkel annimmt. Falls die Faser nicht tatsächlichWhen operating the unit shown in Figure 8 takes between the two blocks held the fiber exactly the desired curvature at the angle vertex. The light introducing element in the case of a local excitation unit acts so that light is focused on a point that is intimate contact between the fiber and assumes the above angle. If the fiber isn't actually

den Klotz bei dem kritischen Teil des vorstehenden Winkels berührt, wird das im Faserkern angeregte Licht nicht maximiert. Die gleichartige Erfassung des maximalen Lichtauslasses an der örtlichen Erfassungseinheit geschieht unter der Annahme einer dichten Berührung zwischen der Faser und dem vorstehenden Winkel. Wenn die Faser in einer solchen Stelle geklemmt ist, daß der Winkel, um den die Faser dem vorstehenden Winkel benachbart gebogen ist, mehr als 146° beträgt, wird die Faser einer größeren Spannung als nötig unterworfen.touches the block at the critical part of the protruding angle, the light excited in the fiber core is not maximized. The similar detection of the maximum light outlet at the local detection unit is made assuming a tight contact between the fiber and the protruding angle. When the fiber is clamped in such a location that the angle by which the fiber is bent adjacent the protruding angle is more than 146 °, the fiber will be subjected to more tension than necessary.

Claims

- patent claims -

1. Fiber optic coupler with an at least partially transparent Body and a passage extending through the body, characterized in that the Passage containing an angled portion, the apex (38; 126) of the angled portion being sufficiently sharp is, so that along a waveguide (31) retained within the passage light propagating as a beam is emitted at the apex (38).

2. Coupler according to claim 1, characterized in that the body consists of two complementary parts (10, 12; 110, 112) is that the parts have opposing surfaces (22, 24; 122, 124), and that the passage is one

MANlTZ FINSTERWALD HEYN MORGAN 8000 MUNICH 22 ROBERT-KOCH-STRASSE 1 TEL. (0 89) 22 4211 TELEX 5 29 672 PATMF FAX (0 89) 29 75 75 HANNS-JÖRG ROTERMUND 7000 STUTTGART 50 (BAD CANNSTATT) SEELBERGSTR. 23/25 TEL. (0711) 567261

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extending along one of the opposing surfaces Groove (18) is.

3. Coupler according to claim 2, characterized in that the groove (18) has a V-shaped cross section.

4. Coupler according to claim 2 or 3, characterized in that that one of the body parts (10; 110) is hingedly connected relative to the other body part (12; 112).

5. Coupler according to one of claims 2 or 3, characterized in that adjusting means (32, 34, 36) for Moving one body part (10) relative to the other body part (12) are provided from a position in which the one another opposing surfaces (22, 24) have a distance from one another up to a position in which the one another opposite surfaces abut against each other.

6. Coupler according to one of claims 1 to 5, characterized ge indicates that one of the body parts (12) means (42) for detecting light and in that the means (42) are arranged to cover one of a fiber apex (38) intercept the beam emitted at the angled section.

7. Coupler according to claim 6, characterized in that the detection means (42) one within a bore (40) in one of the body parts (12) mounted photodetector.

8. Coupler according to one of claims 1 to 5, characterized in that a means (29, 26) for emitting of light is arranged so that it shines light on the apex portion (38) of the in the angled portion of the Passage attached fiber (31) aligns.

9. Coupler according to claim 8, characterized in that that the light-emitting means comprises a lens (26) with a changing refractive index, that the lens (26) is coupled to a feed fiber (pigtail fiber 28), and that the distal end of the feed fiber (28) is coupled to a semiconductor laser (29).

10. Coupler according to claim 1, characterized in that that the body (10, 12) comprises a completely transparent body part (12) with a first bore (54) therein which is mounted so as to capture a beam of light emitted from the apex portion (38) of the fiber (50, 52) detected after propagation in a first direction along the Fiber (50, 52) and a second bore (54) arranged to emit from the apex portion (38) Light is detected after the light has propagated in a reverse direction in the fiber (50, 52).

11. Coupler according to claim 10, characterized in that that the bores (54) have a first engagement means (56) for engagement with a second corresponding engagement means (58) associated with an active element insert unit (60, 62), thereby inserting the insert unit (60, 62) into to retain one or the other bore (54).

12. Coupler according to claim 11, characterized in that that the active element insert (60) is designed to emit light.

13. Coupler according to claim 11, characterized in that that the active element insert (12) contains a light detection means.

14. Coupler according to claim 1, characterized in that the fiber (31) at the apex portion (38) has a radius of curvature which ranges from 50 to 250 µm.

15. Coupler according to claim 1, characterized in that that the coupler elements are contained in a light-tight housing (84, 86).

16. Coupler according to claim 7, characterized in that that a photodetector circuit is disposed within an electromagnetic shield (88) adjacent to the body is.

17. Coupler according to claim 9, characterized in that that the laser (29) and the supply fiber (pigtail fiber 28) mounted within one adjacent to the body Protective housing (88) are arranged.

18. Coupler according to claim 1, characterized in that that one of the body parts (12) includes a means (42) for detecting light received, that the means for Intercepting a beam is designed from a located at the apex portion (38). Fiber angle section sent out and that a means (26, 29) for emitting light is arranged so that there is light at the apex portion (38) guides the fiber (31) in the passage.

19. Fiber optic coupler having a first body, means for fastening a fiber with a core, a cladding and an elastic coating, which means around part of the first body, with a second at least partially transparent body that is adjacent to that of the first body located on the remote side of the fiber, means for pressing the fiber between the first body and the second, at least partially transparent body, characterized in that the first body (126) is a cylindrical Rod is and that the fiber (148, 149) is attached so that it extends around part of the circumference of the rod (166), whereby the fiber (148, 149) the radius of curvature of the rod (126)

assumes and the coating (149) of the fiber intimately touches the transparent part (134) of the body, and that a Light input or output element (140) is arranged so that there is light on the fiber core (148) on the curved fiber part conducts or receives light from this part, the light passing through the transparent part (132, 134) of the body runs.

20. Coupler according to claim 19, characterized in that that the rod (126) is a metal rod.

21. Coupler according to claim 19 or 20, characterized in that the rod (126) in a groove in one Plastic block (110) is glued in place.

22. Coupler according to one of claims 19 to 21, characterized ge indicates that a fiber locating groove (130) extends around at least a portion of the circumference of the rod (126) extends in a plane which is perpendicular to the axis of the rod (126).

23. Coupler according to one of claims 19 to 22, further characterized by means for adjusting the Compressive force on the fiber in a region of the rod (126) to keep the elastic coating (129) of the fiber in intimate contact to deform with the transparent part of the body (134).

24. Coupler according to one of claims 19 to 23, characterized in that the transparent part (134) of the body includes a permanent glass surface for contact with the fiber (148, 149).

25. Coupler according to claim 24, characterized in that that the glass surface is a surface of a glass

plate (134) is that the glass plate has a mass (132) covered with transparent epoxy, the refractive index of which is matched to that of the glass plate (134), and that the light introduction or receiving element (140) protruding into the epoxy compound (132).

26. Coupler according to one of claims 19 to 25, characterized in that the light introduction element a laser with a focusing lens (140) is for focusing emitted light to the core of the fiber on the curved section of fiber.

27. Coupler according to one of claims 19 to 26, characterized in that the rod (126) in a first angled block (110) is attached and that the transparent body (134) is angled within a second Block (112) is attached that a protruding angular portion in the first block (110) in a substantially complementary incised angular portion of the second block (112) protrudes in and that the blocks so attached are that the contact between the blocks is limited to a zone immediately adjacent to the rod (126).

28. Coupler according to claim 27, characterized in that that the blocks (110, 112) are received within a light-tight housing (114, 116).

29. Coupler according to one of claims 19 to 28, characterized in that means for adjusting the contact pressure are provided between the rod (126), the fiber (148) and the transparent body portion (134).

30. Coupler according to one of claims 19 to 29, characterized in that the rod (126) has a diameter of approx. 3 mm.