DE3886935T2

DE3886935T2 - Optisches koppelelement.

Info

Publication number: DE3886935T2
Application number: DE88902875T
Authority: DE
Inventors: Mark Davison; Stephen Hornung; Simon James; Michael Reeve
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 1987-03-24
Filing date: 1988-03-24
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2008-03-25
Also published as: AU1498188A; US4983007A; WO1988007689A1; GB8706929D0; EP0362208B1; GB2232265A; AU605856B2; GB2232265B; EP0362208A1; GB8920025D0; DE3886935D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf optische Kopplungsvorrichtungen. Sie findet insbesondere Anwendung bei der Wartung oder dem Fehlerfinden in optischen Kommunikationssystemen.
Manchmal ist es vorteilhaft optische Strahlung in oder aus einem Wellenleiter an einem anderen Punkt als dem Ende zu koppeln. Zum Beispiel ist es bekannt beim Verbinden optischer Fasern die Faserenden, die verbunden werden sollen, auszurichten durch Einspeisen von Licht von einem Faserende in das andere und dadurch, daß man sie relativ zueinander manövriert, um die Kopplung zwischen den Faserenden zu maximieren. Um dies zu tun, wird eine Biegung in den Fasern zu jeder Seite des Verbindungsbereiches hergestellt und Licht wird an der Biegung in eine Faser injiziert und durch Abgreifen an der Biegung in der anderen Faser überwacht.
Obwohl diese Technik zum Injizieren und Abgreifen von Licht den Vorteil hat, daß eine geringe Vorbereitung der Faser getan werden muß, d.h.. sie kann z.B. durch eine schützende Polymerbeschichtung, die von einem Faser getragen wird, durchgeführt werden, gibt es Umstände, bei denen sie ungeeignet ist. Die Technik injiziert einen relativ hohen Leistungspegel von Licht und greift ein Verhältnis so hoch wie möglich des injizierten Lichtes ab. Es gibt Anwendungen, bei denen es noch vorteilhaft ist Strahlung an einem Punkt längs einer Faser statt an einem Ende abzugreifen, bei dem es aber bevorzugt ist, daß nur Niedrigleistungspegel abgegriffen werden. Zum Beispiel kann jemand in einem optischen Faserkommunikationssystem wünschen, eine schlecht funktionierende Faser unter arbeitenden Fasern zu erfassen. Wenn jemand auf die schlecht funktionierende Faser hin testet durch Abnehmen hoher Leistungspegel von zufällig ausgewählten Fasern, wird die Übertragung von einer oder mehreren arbeitenden Fasern wahrscheinlich beeinträchtigt.
Optische Koppler sind bekannt, die verwendet werden können, um einen einstellbaren Leistungspegel von Licht in oder aus, einer optischen Faser zu koppeln, aber sie stützen sich auf eine sorgfältige Vorbereitung der Faser. Zum Beispiel muß bei einem Typ das Kernglas der Faser nahe der Faseroberfläche gebracht werden durch Montieren der Faser in einer gebogenen Position und Wegpolieren des umhüllenden Glases auf der Außenseite der Biegung bis das Faserkernglas fast bloßgelegt ist. Licht wird dann in den bloßgelegten Kern der Faser, und aus ihm heraus, gekoppelt durch Steuern der relativen Position einer zweiten Faser, die auf die gleiche Weise poliert worden ist.
Optische Koppler dieses Typs leiden an den Nachteilen, daß sie zeitverbrauchend und teuer herzustellen sind. Eine Monomodenfaser hat typischerweise einen äußeren Durchmesser von 125 um und einen Kerndurchmesser von nur 9 um. Daher ist es schwierig die Polierschritte mit ausreichender Genauigkeit zu steuern. Die Koppler sind auch darin beschränkt daß sie nur bei vorbestimmten festen Positionen längs einer vorbereiteten Faser verwendet werden können. Außerdem tendiert die Anordnung dazu, anfällig zu sein und ungeeignet zur Verwendung im Terrain.
Ein anderer bekannter Typ eines optischen Kopplers wird in GB-A-2 126 749 beschrieben. In diesem Koppler wird Licht, das durch eine optische Faser geleitet wird zu einem Detektor angezapft, im wesentlichen durch Umgeben eines Abschnittes der Faser mit einer Röhre und durch Biegen der Faser und der Röhre. Die Röhre koppelt einen Abschnitt der optischen Energie, die durch die Faser getragen wird, zu dem Detektor.
Das Ziel der Erfindung ist es, eine optische Kopplungsvorrichtung bereitzustellen, die zweckmäßig verwendet werden kann, um optische Fasern bei Verwendung in einem optischen Kommunikationssystem zu testen.
Die vorliegende Erfindung stellt eine optische Kopplungsvorrichtung zum Koppeln von Niedrigleistungspegeln optischer Strahlung aus einer optischen Faser bereit, die eine primäre Beschichtung aus Kunststoffmaterial hat und einen Refraktionsindex n&sub1; bei oder nahe ihrer Oberfläche hat, wobei die Kopplungsvorrichtung ein Aufnehmerelement aufweist, das einen Refraktionsindex n&sub3; hat und einen gekrümmten optischen Wellenleiterpfad darin aufweist, und eine Rückhalteeinrichtung zum Rückhalten der optischen Faser in einer gekrümmten Position, die zumindest im wesentlichen mit der inneren Oberfläche des gekrümmten Pfades übereinstimmt, wobei die Refraktionsindizes des Aufnehmerelementes und der Oberfläche der optischen Faser, n&sub3; und n&sub1;, und der Radius der Krümmung, R, in Millimetern der inneren Oberfläche des gekrümmten Pfadabschnittes des Aufnehmerelementes so gewählt sind, daß n&sub3; ≥ n&sub1; (1 - (0,125/R) ist, wobei R größer als oder gleich 3 ist, dadurch gekennzeichnet. daß die Rückhalteeinrichtung durch eine Klemmeinrichtung gebildet ist, die einen Block aus einem Material aufweist, der eine konvexe Oberfläche hat, wobei eine Nut in der konvexen Oberfläche bereitgestellt ist, um den optischen Wellenleiter über der konvexen Oberfläche anzuordnen, und eine Einrichtung zum Zusammenhalten des Blockes und des Aufnehmerelementes, um die optische Faser in der Nut positioniert zu halten, und wobei die Klemmeinrichtung so ist, um die optische Faser ausreichend fest zu halten um ihre Primärbeschichtung zu deformieren, so daß bei Verwendung optische Strahlung aus der optischen Faser leckt und in den gekrümmten Pfad gekoppelt wird.
Vorzugsweise ist die Klemmeinrichtung bewegbar relativ zu dem Aufnehmerelement.
Es ist herausgefunden worden, daß eine relativ einfache Kopplungsvorrichtung entworfen werden kann gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die ausreichende Strahlung von der optischen Faser aufnehmen wird, um zu kontrollieren, ob die Faser funktioniert ohne signifikant ein Kommunikationssystem abhängig von dem Funktionieren der Faser zu stören.
Ein Wellenleiterpfad soll in diesem Kontext einen Pfad bedeuten, längs dem optische Strahlung mittels der Verteilung des Refraktionsindex in den Materialien des Wellenleiterpfades geleitet wird. Im allgemeinen wird ein Wellenleiterpfad im Querschnitt einen Kernbereich von einem Refraktionsindex aufweisen, der durch einen umhüllenden Bereich eines niedrigeren Refraktionsindex oder einem Bereich eines Refraktionsindex umgeben ist.
Damit optische Strahlung, die in dem gekrümmten Pfad eingekoppelt ist, nicht zu der optischen Faser zurückkehrt, sollte der Refraktionsindex des Materiales des Pfades vorzugsweise größer sein als der der optischen Faser.
Zweckmäßigerweise weist das Aufnehmerelement einen festen gekrümmten Stab eines dielektrischen Materiales, wie z.B. Silica auf.
Die Strahlung von einer gekrümmten optischen Faser tritt nicht gleichmäßig mit der Distanz längs der Faser aus, sondern in einer Serie von diskreten, wohldefinierten tangentialen Strahlen. Diese Strahlen bilden ein Divergenzmuster, wobei die Winkeltrennung der Strahlen eine Funktion des Krümmungsradius der Faser ist. Sowohl der Krümmungsradius als auch die Länge der gekrümmten optischen Faser, die gekrümmt ist, sind Faktoren, die den Leistungspegel der optischen Strahlung, die aus der optischen Faser gekoppelt wird, beeinflussen. Für optische Kommunikationssysteme, die eine Strahlung von 1300 nm verwenden, die durch Monomode-Faser übertragen wird, wurde ein geeigneter Krümmungsradius einer Faser zum Auskoppeln ausreichender Leistung für Testzwecke ohne signifikantes Verschlechtern der Übertragung als in der Größenordnung von 15 mm herausgefunden, wobei die Gesamtlänge der gekrümmten Faser einen Winkel von ungefähr 120º aufspannt. Unter Verwendung solch einer Anordnung kann der Verlust, der in das System eingeführt wird, im Bereich von nur 3 dB liegen.
Wir haben ebenso herausgefunden, daß effizientes Koppeln erleichtert wird durch Ausdehnen des Aufnehmerelementes, so däß es und die optische Faser nicht nur über den zuvor genannten gekrümmten Abschnitt ausgerichtet ist, sondern auch über einen geraden Pfad danach. Obwohl die Länge des geraden Abschnittes nicht sehr kritisch ist, haben wir herausgefunden, daß eine optimale Wirksamkeit erhalten wird, wenn sie ungefähr zweimal der Durchmesser der Krümmung ist. Kürzere Längen können natürlich verwendet werden, aber befriedigendes Auskoppeln der umhüllenden Moden ist anwachsend schwierig zu erreichen, wenn diese Länge reduziert wird. Größere Längen können verwendet werden wo sie nicht unzweckmäßig sind und wo Dämpfung in dem Aufnehmerelement kein Problem ist, aber im allgemeinen verbleibt wenig nutzbare Leistung in der Umhüllung sehr weit jenseits dem doppelten Durchmesser.
Es ist herausgefunden worden, däß Vorrichtungen gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung Leistungspegel optischer Strahlung aus einer optischen Faser koppeln können, die eine primäre schützende Kunststoffbeschichtung hat, so niedrig wie ungefähr 1 nW. Um signifikante Interferenz mit einem Monomoden-Faserkommunikationssystem zu vermeiden, sollte typischerweise der Leistungspegel der optischen Strahlung, die aus einer Faser gekoppelt wird, geringer als oder gleich 50% des Durchschnittsleistungspegels optischer Strahlung sein, die durch die Faser übertragen wird.
Eine Kopplungsvorrichtung kann zweckmäßigerweise auf eine optische Faser an einem Punkt in einem Kommunikationssystem angewandt werden, wo die primäre Beschichtung der Faser für Leitwegzwecke bloßgelegt ist. Zum Beispiel ist dies im allgemeinen der Fall in Verbindungsgehäusen und an Verteilungspunkten.
Eine optische Kopplungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird jetzt beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben werden, in denen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der optischen Kopplungsvorrichtung in Benutzung zeigt;
Fig. 2 eine Dreiviertelexplosionsansicht der optischen Kopplungsvorrichtung von Fig. 1 zeigt; und
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Komponente der Vorrichtung von Fig. 1 zeigt.
Die Figuren sind nicht im Mäßstab gezeichnet.
Bezüglich auf Fig. 1 weist die optische Kopplungsvorrichtung einen Silikastab 1, der einen gekrümmten und einen geraden Abschnitt hat, und einen Block 2 auf, der zusammenwirkt, um eine optische Faser 3 gegen die innere Oberfläche 4 des gekrümmten Abschnittes von Stab 1 zu klemmen. Optische Strahlung, die aus der geklemmten optischen Faser 3 bei Verwendung leckt, wird dann durch den gekrümmten Abschnitt des Stabes 1 aufgenommen und zu einem Photodetektor 6 geleitet, um zu einem Ausgabesignal umgewandelt zu werden.
Vorzugsweise, wie oben angezeigt, folgt dem gekrümmten Abschnitt des Stabes ein ausgedehnter gerader Abschnitt, gegen den die Faser auch geklemmt ist. Solch eine Anordnung ist in Fig. 1a gezeigt. In diesem Beispiel ist der Winkel θ 30º, die Längen L und M sind 20 mm und der Radius R liegt zwischen 3 und 11 mm.
Bezüglich auf Fig. 2 hat der Stab 1 einen Querschnittsabschnitt mit Seiten von 2 mm. Der gekrümmte Abschnitt hat einen im wesentlichen konstanten Krümmungsradius von R (zu der inneren Oberfläche 4) von 8 mm und liegt einem Winkel von 160º an seinem Krümmungszentrum gegenüber. Das Ende des Stabes 1, das dem gekrümmten Abschnitt benachbart ist, ist poliert, um eine glatte Oberfläche zu geben.
Ein zweckmäßiges Verfahren zum Herstellen des Stabes 1 ist es eine 2 mm ringförmige Länge von dem Ende einer Silikaröhre abzuschneiden, wobei die Röhre einen internen Durchmesser von 16 mm und eine Wanddicke von 2 mm hat. Jede flache Endfläche der ringförmigen Länge wird poliert und ein Segment wird dann entfernt, um einen C- förmigen Abschnitt zurückzulassen. Ein Ende des C-förmigen Abschnittes wird dann nach außen gerichtet, um den geraden Abschnitt des Stabes 1 zu bilden.
Auf das Ende des Stabes 1, benachbart dem geraden Abschnitt, ist der Photodetektor 6 montiert. Vorrichtungen, die zur Verwendung beim Erfassen von Licht unter diesen Umständen geeignet sind, sind bekannt und daher werden keine weiteren Details gegeben. Zweifellos wird es jedoch notwendig sein, däß was auch immer verwendet wird, um das Licht zu erfassen, in der Lage sein muß auf optische Leistungspegel so niedrig wie die, die bei der Verwendung der Kopplungsvorrichtung auftreten werden, antworten zu können.
Der Block 2 weist ein optisch undurchlässiges Kunststoffmaterial auf und hat eine Seitenansicht, die im wesentlichen D-förmig ist. Er hat flache Seiten und eine Dicke von ungefähr 20 mm. Der größere Teil der gekrümmten Oberfläche 7 ist gekrümmt, um mit der Form der inneren Oberfläche 4 des gekrümmten Abschnittes des Stabes 1 übereinzustimmen. Die Länge der gekrümmten Oberfläche 7 ist größer als die der inneren Oberfläche 4 des Stabes, so daß wenn die Kopplungsvorrichtung zusammengebaut ist, wie in Fig. 1 gezeigt, der Block über den gekrümmten Abschnitt des Stabes 1 vorsteht.
Die gekrümmte Oberfläche 7 des Blockes 2 ist mit einer zentralen Nut 8 mit V-Profil bereitgestellt. Die Nut 8 ist 0,1 mm tief und ihre Seiten treffen sich bei 60º. Dies erlaubt es eine optische Monomodenfaser 3 anzuordnen, die ihre primäre schützende Beschichtung aus Kunststoffmaterial am Ort hat, wobei die Faser 3 leicht über die Nut 8 vorsteht.
Typischerweise wird solch eine Faser zur Verwendung in einem optischen Kommunikationssystem einen äußeren Durchmesser von ungefähr 250 um haben.
Einrichtungen sind bereitgestellt (nicht gezeigt), um den Block 2 und den Stab 1 zusammenzuhalten, so däß eine Faser 3, die in der Nut 8 angeordnet ist, in Kontakt mit der inneren Oberfläche 4 des gekrümmten Abschnittes des Stabes 1 gebracht wird. Eine einfache Federklammervorrichtung oder ähnliches ist geeignet zum Halten des Blockes 2 und des Stabes 1 zusammen, wobei die Kraft, die durch die Vorrichtung ausgeübt wird, ausreichend ist, um die Kopplungsvorrichtung in einer zusammengefügten Position zurückzuhalten ohne Schaden an der schützenden Beschichtung aus Kunststoffmaterial der Faser 3 zu verursachen. Alternativ können der Block 2 und der Stab gelenkig zusammengekoppelt sein, so daß eine optische Faser 3 zwischen ihnen wie in einem Paar von Zangen gegriffen werden kann.
Die Ausgabe 9 von dem Photodetektor 6 kann zu jeder Ausrüstung gekoppelt werden, die darauf antworten kann. Zum Beispiel kann dies ein einfacher Anzeiger sein, wie z.B. eine lichtaussendende Diode, um zu zeigen, ob oder ob nicht optische Daten über die Faser 3 unter Test übertragen werden.
Bei Verwendung wird eine zu testende Faser 3 zwischen den Block 2 und den gekrümmten Stab 1 in der Nut 8 des Blockes 2 liegend plaziert. Die Faser 3 wird in der Nut 8 und gegen den Stab 1 ausreichend fest gehalten, um die primäre Beschichtung leicht zu deformieren. Weil die Faser über die Nut 8 vorsteht wird der gekrümmte Stab 1 weg von dem Block 2 durch die Faser 3 gehalten. Dies bedeutet, daß die Silika-Wände des Stabes 1 von Luft umgeben sind, außer dort, wo die schützende Beschichtung der Faser 3 den Stab 1 kontaktiert. Der Refraktionsindex des Materials des Stabes ist 1,49. Daher, außer dort, wo Strahlung in den Stab 1 gekoppelt werden soll, erfüllen die Wände des Stabes 1 in Kombination mit der Luft das Kriterium eines Wellenleiterpfades. Das heißt zusammen bilden sie einen Kernbereich eines Refraktionsindexes (den Silika-Stab 1), umgeben von umhüllenden Bereichen mit einem niedrigeren Refraktionsindex (die Luft). Weil der Unterschied der Refraktionsindizes der beiden Bereiche relativ hoch ist (0,49) ist der Stab 1 stark wellenleitend und wirkt, um ein signifikantes Verhältnis der optischen Strahlung "einzufangen", die aus der Faser 3 lecken sein kann.
Es kann als vorteilhaft gefunden werden, ein indexanpassendes Material, wie z.B. ein Fluid oder Gel, zu benutzen, um die optische Strahlung aus der Faser 3 in den Stab 1 zu koppeln.
Durch Verwenden eines Blockes 2 von optisch undurchlässigem Material wirkt der Block 2 als eine otische Abdichtung. Er wirkt, um den Betrag von Fremdstrahlung zu reduzieren, die nicht durch die Faser 3 getragen wird, die in den Stab 1 eintreten könnte und die Antwort des Photodetektors 6 beeinflussen könnte.
Es ist wichtig, däß optische Strahlung, die aus der optischen Faser 3 bei Verwendung der Kopplungsvorrichtung geleckt ist, nicht nur von dem Stab 1 aufgenommen wird, sondern auch zu dem Photodetektor 6 geleitet wird. Im Hinblick auf die Tatsache, daß der Stab auf die gleiche Weise wie die optische Faser 3 gekrümmt ist, gibt es eine Möglichkeit, daß die Strahlung, die aus der Faser 3 geleckt ist, gleichfalls aus dem Stab 1 lecken wird. Wenn der Stab 1 entworfen ist, um zu stark zu leiten, dann kann es eine Schwierigkeit beim Herausbekommen der Strahlung aus dem Stab 1 zu dem Detektor 6 geben.
Bezüglich auf Fig. 3 sollten, um eine nützliche Kopplungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu entwerfen, die folgenden Beziehungen angewandt werden:
i) n&sub3; ≤ (n&sub1;²(1-0,25/R)+(0,125/R)²+1)
ii) n&sub3; ≥ (n&sub1;(1-0,125/R))
iii) t ≤ 0,44R-0.18
wobei
n&sub3; der Refkraktionsindex des Stabmaterials ist;
n&sub1; der Refraktionsindex des die optische Faser umgebenden Materials (d.h. des Materials an der Faseroberfläche) ist;
t die Dicke in mm des Stabes 1 in der Ebene senkrecht zu der Schnittstelle zwischen dem Stab 1 und der Faser 3 (nicht gezeigt) ist: und
R der Krümmungsradius in mm der inneren Oberfläche 4 des gekrümmten Abschnittes des Stabes 1 ist.
Die obere Grenze, die für n&sub3; durch die Beziehung i) gegeben ist, ist entworfen, um zu erlauben, daß Strahlung, die von dem Stab 1 aufgenommen worden ist, zu dem Photodetektor 6 austreten kann, eher als an dem Ende des Stabes 1 reflektiert zu werden. Die Verwendung eines indexanpassenden Materials zwischen dem Stabende und dem Detektor, oder was immer an dem Ende des Stabes ist, kann ermöglichen, däß diese Grenze überschritten wird. Die untere Grenze, die durch die Beziehung ii) in Kombination mit der t/R Beziehung iii) gegeben ist, ist entworfen, um interne Reflexion von Strahlung, die von dem Stab 1
aufgenommen worden ist, an der äußeren Seite des gekrümmten Abschnittes des Stabes 1 zu verursachen, um demgemäß zu signifikante Verluste von dem Stab 1 zu verhindern.
Jede der Beziehungen i) bis iii) ist für einen Stab 1 umgeben von Luft gegeben. Wenn die optische Faser 3 eine Monomoden-Faser von dem Typ ist, der heute gewöhnlich bei optischen Kommunikationen in Verwendung ist, dann wird der Refraktionsindex n&sub1; den Wert 1,456 haben.
Die zweiten beiden Beziehungen insbesondere, die entworfen sind, um Verluste an der äußeren Seite des gekrümmten Abschnittes des Stabes 1 zu reduzieren, sind mit Hinblick auf Strahlung berechnet, die die optische Faser 3 tangential verläßt und sind nicht als strikte mathematische Behandlungen der Entwurfsgrenzen eines Entwurfskopplers wie beschrieben beabsichtigt.
Wo der Krümmungsradius und/oder die Dicke des Stabes nicht konstant ist, sollten befriedigende Resultate noch erhalten werden wenn die Beziehungen jeweils für jeden Teil des Stabes erfüllt sind, der zu der Kopplung beiträgt.
Durch Verwendung optischer Strahlung der Wellenlänge 1,3 um in der Faser 3 ist herausgefunden worden, daß eine optische Kopplungsvorrichtung, wie oben beschrieben, die relevanten zugeordneten Werte R = 8 mm, t = 2 mm, n&sub1; = 1,456 und n&sub3; = 1,49 hat, 3 dB Verlust in dem Signal erzeugte, das von der Faser 3 getragen wurde, und 20 % Effizienz hatte. Das heißt von der Strahlung, die aus der Faser 3 ausgeleckt ist, wurde ungefähr 20 % gesammelt und zu dem Photodetektor 6 geleitet. Wenn die optische Strahlung von der Wellenlänge 1,5 um ist, dann wächst der Verlust von der Faser 3 an. Wenn die Strahlung bei 1,3 um gelassen wird, aber der Radius der Krümmung R, der oben genannt worden ist, auf 6 mm oder 5 mm verringert wird, dann steigt der Verlust der Faser 3 zu ungefähr 6 dB bzw. 10 dB an.
Um Verluste an den Schnittstellen, die durch die primäre Beschichtung der Faser 3 mit der Umhüllung der Faser 3 verursacht werden, zu reduzieren, und mit dem Stab 1, sollte der Refraktionsindex der primären Beschichtung zwischen der der Faserumhüllung, n&sub1;, und der des Stabes 1, n&sub3;, sein.
Variationen können von dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemacht werden. Zum Beispiel kann der Stab 1 einen kreisförmigen oder anderen gerundeten Querschnitt haben. Anstelle eines nur stabähnlichen Gliedes, um Strahlung aufzunehmen, die von der Faser 3 leckt, kann es zweckmäßig gefunden werden, eine größere Struktur zu verwenden, die einen gekrümmten Wellenleiterpfad darin eingebettet hat. Zum Beispiel kann dies den Vorteil haben, daß es dann möglich sein würde, den Block 2 direkt in eine Struktur mittels z.B. einer Einschnappbefestigung zu montieren. Auf diese Weise würde das Bedürfnis nach unabhängigen Einrichtungen, um den Stab 1 und den Block 2 zusammenzuhalten, vermieden werden. Außerdem könnte die verwendete Struktur der Faser ermöglichen in einer zusammengefügten Kopplungsvorrichtung vor Schaden geschützt zu sein.
In einer anderen alternativen Anordnung können zwei Photodetektoren verwendet werden, wobei z.B. einer an jedem Ende des Stabes 1 montiert ist. Dies führt eine Richtwirkung ein, die nützlich ist, wenn die Faser 34 vom Tragen von Duplexübertragungen betroffen ist, oder es könnte verwendet werden, um die Sensibilität durch Auslöschen von Hintergrundeffekten zu verbessern.
Obwohl in der oben beschriebenen Vorrichtung der gekrümmte Abschnitt des Stabes 1 in einem Winkel von 160º an dem Zentrum der Krümmung gegenüberliegt, kann dieser Winkel variiert werden. Zum Beispiel kann er auf 60º reduziert oder auf 180º angehoben werden. Jedoch tendiert die Vorrichtung dazu, wenn er zu stark reduziert wird, unsensibel darin zu werden, däß entweder nicht ausreichend Licht aus der Faser 3 lecken kann, damit der Photodetektor 6 unterscheiden kann, oder der ausgeleckte Betrag muß über solch eine kurze Distanz ausgeleckt sein, daß die Verluste von der Faser 3 schwierig vorherzusagen ist. Wenn der Winkel über 180º angehoben wird, wird die Vorrichtung physikalisch schwieriger, um sie auf eine Faser anzuwenden.
Es ist natürlich nicht notwendig, daß der gekrümmte Abschnitt des Stabes 1, oder ein anderer gekrümmter optischer Wellenleiterpfad, mit einem Teil eines Kreises übereinstimmen sollte. Das heißt der zugeordnete Krümmungsradius muß nicht konstant sein. Wenn er es nicht ist, dann sollte der Winkel zwischen den Senkrechten zu dem gekrümmten Pfad an jedem Ende dieses Pfades vorzugsweise einen Winkel treffen, der in dem Bereich von 60º bis 180º einschließlich liegt, am bevorzugtesten zwischen 90º bis 180º, einschließlich.
Obwohl oben zur Verwendung mit einer primär beschichteten optischen Faser beschrieben, kann eine Kopplungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung alternativ mit einer Faser verwendet werden, die eine weitere sekundäre Beschichtung an der Stelle hat, z.B. aus Nylon oder anderem Material, wie es in der optischen Faserkabeltechnologie für zusätzlichen Schutz verwendet wird.

Claims

1. Optische Kopplungsvorrichtung zum Auskoppeln niedriger Leistungspegel optischer Strahlung aus einer optischen Faser (3), die einen Refraktionsindex von n&sub1; bei oder nahe ihrer Oberfläche hat, und die eine Primärbeschichtung aus Kunststoffmaterial hat, wobei die Kopplungsvorrichtung ein Aufnehmerelement (1) aufweist, das einen Refraktionsindex n&sub3; hat, wobei das Aufnehmerelement (1) einen Wellenleiterpfad aufweist, von dem zumindest ein Teil gekrümmt ist, um einen gekrümmten optischen Wellenleiterpfad zu bilden, wobei die Kopplungsvorrichtung ebenso eine Rückhalteeinrichtung zum Rückhalten der optischen Faser in einer gekrümmten Position aufweist, die zumindest im wesentlichen mit der inneren Oberfläche (4) des gekrümmten Pfades übereinstimmt, wobei die Refraktionsindizes des Aufnehmerelementes und der Oberfläche der optischen Faser, n&sub3; und n&sub1;, und der Radius der Krümmung, R, in mm der inneren Oberfläche des gekrümmten Pfadabschnittes des Aufnehmerelementes so gewählt sind, daß n&sub3; ≥ n&sub1; (1-0,125/R) ist, wobei R größer als oder gleich 3 ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhalteeinrichtung durch eine Klemmeinrichtung gebildet ist, die einen Block (2) aus einem Material aufweist, der eine konvexe Oberfläche hat, wobei eine Nut (8) in der konvexen Oberfläche bereitgestellt ist, um den optischen Wellenleiter (3) über der konvexen Oberfläche anzuordnen, und eine Einrichtung zum Zusammenhalten des Blockes und des Aufnehmerelementes, um die optische Faser in der Nut positioniert zu halten, und wobei die Klemmeinrichtung so ist, um die optische Faser ausreichend fest zu halten, um ihre Primärbeschichtung zu deformieren, so daß bei Verwendung optische Strahlung aus der optischen Faser leckt und in den gekrümmten Pfad gekoppelt wird.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die Klemmeinrichtung bewegbar relativ zu dem Aufnehmerelement ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, worin n&sub3;² ≤ (n&sub1;² (1-0,25/R) + (0,125/R²) + 1) ist.

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Dicke des Aufnehmerelementes (1) in mm in der Ebene normal zu der Schnittstelle zwischen dem Aufnehmerelement und der optischen Faser (3) geringer als 0,44R - 0,18 ist.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Aufnehmerelement (1) steif und selbsttragend ist.

6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das Aufnehmerelement (1) einen optisch transparenten Stab aufweist.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin der Stab (1) einen rechteckigen Querschnitt hat.

8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Normalen zu dem gekrümmten Pfad an dessen jedem Ende sich in einem Winkel treffen, der in dem Bereich von 60º bis 180º liegt.

9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, worin der gekrümmte Pfad zumindest einen Abschnitt hat, der einen konstanten Krümmungsradius hat.

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, worin der optische Verlust, der durch die optische Faser (3) eingeführt wird, kleiner oder gleich 6dB ist.

11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, worin der optische Verlust, der durch die optische Faser (3) eingeführt wird, kleiner oder gleich 3dB ist.