DE3910711A1 - Optical arrangement for optical communications systems - Google Patents

Optical arrangement for optical communications systems

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Abstract

For an arrangement for optical communications systems, preferably in receivers for optical transmission links and for measurement purposes, in which for the purpose of coupling light signals in one direction a monomode fibre (2) and a multimode fibre (5), preferably a graded index fibre are provided, one end of the monomode fibre (2) being butt-jointed to one end of the multimode fibre (5) and the fibres (2, 5) being in this case mutually adjusted in such a manner that the core of the monomode fibre (2) meets a region of the core of the multimode fibre (5) in which the refractive indices (n) of the two fibres (2, 5) match as far as possible, it is proposed for the purpose of avoiding reflections back towards the laser (1) to bevel the end face (9) of the multimode fibre (5) at an angle (8) to the normal (6) of the central fibre axis (7) and furthermore to construct the multimode fibre (5) to be very short. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für Systeme der optischen Nachrichtentechnik vorzugsweise in Empfängern für optische Übertragungsstrecken und in der optischen Meßtechnik, bei der für Kopplungszwecke von Lichtsignalen in einer Richtung eine Einmodenfaser und eine Mehrmodenfaser, vorzugsweise eine Gradientenfaser vorgesehen sind, wobei ein Ende der Einmodenfaser stumpf mit einem Ende der Mehrmodenfaser verbunden ist und die Fasern dabei gegenseitig so justiert sind, daß der Kern der Einmodenfaser auf einen Bereich des Kerns der Mehrmodenfaser trifft, in dem die Brechzahlen beider Fasern bestmöglich übereinstimmen.The invention relates to an arrangement for systems of optical communication technology preferably in receivers for optical transmission links and in optical measurement technology, for the coupling of light signals in one Towards a single-mode fiber and a multimode fiber, preferably a gradient fiber is provided, with a End of the single mode fiber blunt with one end of the Multimode fiber is connected and the fibers are mutually are adjusted so that the core of the single-mode fiber on one Area of the core of the multimode fiber where the The refractive indices of both fibers match as closely as possible.

Eine solche Anordnung ist aus der DE-OS 26 11 011 bekannt. Die zu übertragenden Signale werden von einem Laser ausgesandt, der je nach Anwendungsfall sehr empfindlich auf Licht reagiert, das aus der an den Laser angeschlossenen Faser auf den Laser reflektiert wird. Bei Direktmodulation kann das Modulationsverhalten dadurch bei hohen Bitraten gestört werden. Bei der kohärenten Übertragung kann der Laser Moden- oder Frequenzsprünge machen oder es kann sich die Linienbreite des Lasers ändern. Vor einer solchen Beeinflussung kann der Laser durch einen optischen Isolator geschützt werden. Ein optischer Isolator ist aber aufwendig und teuer und es treten außerdem zusätzliche Verluste auf.Such an arrangement is known from DE-OS 26 11 011. The signals to be transmitted are emitted by a laser, which, depending on the application, is very sensitive to light responds that from the fiber connected to the laser the laser is reflected. With direct modulation, this can Modulation behavior disturbed at high bit rates will. With coherent transmission, the laser can or make frequency hops or it can change the line width of the laser change. Before such an influence, the Lasers are protected by an optical isolator. A  Optical isolator is complex and expensive and it occurs also additional losses.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die geschilderten Nachteile und eine optische Koppelanordnung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß möglichst alles Licht aus der Faser ausgekoppelt und von einem Detektor empfangen wird und daß möglichst wenig Licht vom Faserende zum Laser reflektiert wird.The object of the present invention is the described Disadvantages and an optical coupling arrangement of the beginning to improve the type mentioned so that as much light as possible the fiber is coupled out and received by a detector and that as little light as possible from the fiber end to the laser is reflected.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß zur Vermeidung von Reflexionen die Endstirnfläche der Mehrmodenfaser unter einem Winkel zur Normalen der Fasermittelachse verläuft und daß die Mehrmodenfaser sehr kurz ausgebildet ist.To achieve this object, the invention provides that Avoiding reflections on the end face of the Multimode fiber at an angle to the normal of the The central fiber axis runs and that the multimode fiber is very short is trained.

An der Verbindungsstelle von Einmodenfaser zur Mehrmodenfaser wird alles Licht übergekoppelt, während in umgekehrter Richtung nur wenig Licht übergekoppelt wird, d. h. in der Mehrmodenfaser reflektiertes Licht wird damit stark gedämpft und es kann nur wenig Licht in die Einmodenfaser zurückgelangen.At the junction from single-mode fiber to multimode fiber all light is coupled over while in reverse Only a little light is coupled in the direction, d. H. in the Multimode fiber reflected light is strongly attenuated and little light can enter the single-mode fiber get back.

Wichtig ist, daß in der Mehrmodenfaser eine möglichst geringe Modenzahl angeregt wird. Werden sehr viele Moden angeregt, dann führen die einzelnen Moden zwar sehr wenig Licht, die Wahrscheinlichkeit, daß Licht aus einem Modus wieder in die Einmodenfaser eingekoppelt wird, ist aber um so größer, je mehr Moden vorhanden sind. Je länger die Mehrmodenfaser ist, desto mehr Moden können angeregt werden, d. h. die angespleißte Mehrmodenfaser muß möglichst kurz sein; deren Länge darf damit höchstens einige Zentimeter betragen. Faserlängen von 0,3 und 2 mm haben bisher gute Ergebnisse gegeben, da nahezu alles Licht am schräg geschnittenen Mehrmodenfaserende ausgekoppelt und von der Empfangsdiode detektiert wird, wobei das noch vom schrägen Ende reflektierte Licht als Streulicht verlorengeht und nicht als störendes Licht zum Laser zurückgelangen kann.It is important that the lowest possible in the multimode fiber Mode number is excited. If a lot of fashions are stimulated,  then the individual modes carry very little light Probability that light from one mode returns to the Single-mode fiber is injected, but the larger, the more Fashions are present. The longer the multimode fiber, the more more modes can be excited, i. H. the spliced Multimode fiber must be as short as possible; their length is allowed a maximum of a few centimeters. Fiber lengths of 0.3 and 2 mm have given good results so far, since almost everything Light coupled out at the diagonally cut multimode fiber end and is detected by the receiving diode, which is still from slanted end reflected light is lost as stray light and cannot return to the laser as a disturbing light.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated by an embodiment explained. It shows

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Übertragungsstrecke, Fig. 1 is a schematic representation of a transmission link,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Kopplung von Einmodenfaser und Mehrmodenfaser vor dem Verschweißen, Fig. 2 is a schematic illustration of the coupling of single mode fiber and multimode fiber before welding,

Fig. 3 die Brechzahlprofile von Einmodenfaser und Mehrmodenfaser, Fig. 3, the refractive index profiles of single mode fiber and multimode fiber,

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung der Kopplung von Einmodenfaser und Mehrmodenfaser nach erfolgtem Verschweißen und Zentrieren, Fig. 4 is a FIG. 2 corresponding view of the coupling of single mode fiber and multimode fiber after completion of sealing and centering,

Fig. 5 den Lichtaustritt aus dem Ende der abgeschrägten Mehrmodenfaser, Fig. 5 shows the light emerging from the end of the tapered multimode fiber,

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung, bei der das schräg abgeschnittene Faserende meniskusartig verrundet ist. Fig. 6 is a representation corresponding to Fig. 5, in which the obliquely cut fiber end is meniscus-like rounded.

An einem Laser 1 in Form einer Laserdiode ist eine Einmodenfaser 2 zur Übertragung von Lichtsignalen angeschlossen. Deren Stirnfläche 3 ist mit der Stirnfläche 4 einer Mehrmodenfaser 5 durch Verschweißen verbunden. Das freie Ende, die Endstirnfläche 9 der Mehrmodenfaser 5 verläuft unter einem Winkel 8 zur Normalen 6 der Mittelachse 7. Der Winkel 8 muß größer als 6° sein, vorzugsweise etwa 10° bis 30°.A single-mode fiber 2 for transmitting light signals is connected to a laser 1 in the form of a laser diode. Its end face 3 is connected to the end face 4 of a multimode fiber 5 by welding. The free end, the end face 9 of the multimode fiber 5 extends at an angle 8 to the normal 6 of the central axis 7 . The angle 8 must be greater than 6 °, preferably about 10 ° to 30 °.

Die Brechzahlen n der Einmodenfaser 2 und der Mehrmodenfaser 5 sind in Fig. 3 in Abhängigkeit vom Abstand r der Mittelachse 11 der Einmodenfaser 2 bzw. der Mittelachse 7 der Mehrmodenfaser 7 dargestellt. Die Mittelachsen 7 und 11 sind versetzt zueinander derart, daß die Brechzahl im Bereich der Mittelachse 11 der Einmodenfaser 2 der Brechzahl der Mehrmodenfaser 5 an der zur Mittelachse 7 versetzten Übergangsstelle gleich sind, wie dies bereits in der DE-OS 26 11 011 zur optimalen Lichtsignalübertragung beschrieben ist. Das Brechzahlprofil der Einmodenfaser 2 ist ausgezogen dargestellt, während das Brechzahlprofil der Mehrmodenfaser 5 strichpunktiert in Fig. 3 bezüglich der Mittelachse 11 der Einmodenfaser 2 dargestellt ist.The refractive indices n of the single-mode fiber 2 and the multimode fiber 5 are shown in FIG. 3 as a function of the distance r from the central axis 11 of the single-mode fiber 2 and the central axis 7 of the multimode fiber 7 . The central axes 7 and 11 are offset from one another in such a way that the refractive index in the region of the central axis 11 of the single-mode fiber 2 is the same as the refractive index of the multimode fiber 5 at the transition point offset from the central axis 7 , as already described in DE-OS 26 11 011 for optimum light signal transmission is described. The refractive index profile of the single-mode fiber 2 is shown in solid lines, while the refractive index profile of the multimode fiber 5 is shown in broken lines in FIG. 3 with respect to the central axis 11 of the single-mode fiber 2 .

Die Mehrmodenfaser 5 ist relativ kurz ausgebildet und hat nur etwa eine Länge von 0,3 bis 2 mm.The multimode fiber 5 is relatively short and has a length of only about 0.3 to 2 mm.

Durch die Abschrägung der Endstirnfläche 9 der Mehrmodenfaser 5, vorzugsweise einer Gradientenfaser, wird die Lichtübertragung von der Einmodenfaser 2 in die Mehrmodenfaser 5 und die Weiterleitung zur Fotodiode 10 nicht behindert, aber es werden die in der Mehrmodenfaser 5 an der Endstirnfläche 9 reflektierten Lichtsignale aus der Faser in die Umgebung gestreut, so daß kein Licht in die Einmodenfaser 2 gelangt und zum Laser 1 reflektiert wird und so keine Beeinflussungen der Schwingungen des Lasers 1 stattfinden können.The beveling of the end face 9 of the multimode fiber 5 , preferably a gradient fiber, does not hinder the light transmission from the single-mode fiber 2 into the multimode fiber 5 and the forwarding to the photodiode 10 , but the light signals reflected in the multimode fiber 5 at the end face 9 from the Scattered fiber into the environment, so that no light enters the single-mode fiber 2 and is reflected to the laser 1 and so no influence on the vibrations of the laser 1 can take place.

In Fig. 5 ist der Lichtaustritt aus der Endstirnfläche 9 dargestellt, wobei erkennbar ist, daß eine gewisse Lichtstreuung erfolgt. Um dies zu verhindern, kann der Kern in der Endstirnfläche 9 durch einfaches Anschmelzen meniskusartig ausgebildet werden, so daß sich dann die aus der Mehrmodenfaser 5 austretenden Lichtstrahlen sammeln, wobei zweckmäßigerweise dann etwa im Brennpunkt die Fotodiode 10 zur Signalauswertung angeordnet wird (Fig. 10). Ein ähnlicher Meniskus läßt sich auch bei Einmodenfasern mit abgesenktem optischem Mantel (depressed cladding) anschmelzen.In FIG. 5, the light exit is shown from the end face 9, wherein it is seen that a certain degree of light scattering occurs. In order to prevent this, the core in the end face 9 can be formed like a meniscus by simply melting it on, so that the light rays emerging from the multimode fiber 5 then collect, the photodiode 10 for signal evaluation then expediently being arranged approximately at the focal point ( FIG. 10). . A similar meniscus can also be melted with single-mode fibers with a lowered optical coat (depressed cladding).

Claims (5)

1. Anordnung für Systeme der optischen Nachrichtentechnik, vorzugsweise in Empfängern für optische Übertragungsstrecken und für Meßzwecke, bei der für Kopplungszwecke von Lichtsignalen in einer Richtung eine Einmodenfaser (2) und eine Mehrmodenfaser (5), vorzugsweise eine Gradientenfaser vorgesehen sind, wobei ein Ende der Einmodenfaser (2) stumpf mit einem Ende der Mehrmodenfaser (5) verbunden ist und die Fasern (2, 5) dabei gegenseitig so justiert sind, daß der Kern der Einmodenfaser (2) auf einen Bereich des Kerns der Mehrmodenfaser (5) trifft, in dem die Brechzahlen (n) beider Fasern (2, 5) bestmöglichst übereinstimmen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Reflexionen die Endstirnfläche (9) der Mehrmodenfaser (5) unter einem Winkel (8) zur Normalen (6) der Fasermittelachse (7) verläuft, und daß ferner die Mehrmodenfaser (5) sehr kurz ausgebildet ist.1. Arrangement for systems of optical communications, preferably in receivers for optical transmission links and for measurement purposes, in which a single-mode fiber ( 2 ) and a multimode fiber ( 5 ), preferably a gradient fiber, are provided for coupling purposes of light signals, one end of which Single-mode fiber ( 2 ) is butt-connected to one end of the multi-mode fiber ( 5 ) and the fibers ( 2, 5 ) are mutually adjusted so that the core of the single-mode fiber ( 2 ) meets a region of the core of the multi-mode fiber ( 5 ), in which match the refractive indices (n) of both fibers ( 2, 5 ) as best as possible, characterized in that, in order to avoid reflections, the end face ( 9 ) of the multimode fiber ( 5 ) at an angle ( 8 ) to the normal ( 6 ) of the fiber center axis ( 7 ) runs, and that also the multimode fiber ( 5 ) is very short. 2. Optische Koppelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (8) der Stirnfläche der Mehrmodenfaser (5) gegenüber der Normalen (6) zur Mittelachse (7) mehr als 6° beträgt, vorzugsweise 10° bis 30°. 2. Optical coupling arrangement according to claim 1, characterized in that the angle ( 8 ) of the end face of the multimode fiber ( 5 ) relative to the normal ( 6 ) to the central axis ( 7 ) is more than 6 °, preferably 10 ° to 30 °. 3. Optische Koppelanordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Längen-/Durchmesserverhältnis der Mehrmodenfaser (5) etwa 1 bis 100 beträgt.3. Optical coupling arrangement according to claim 1 or 3, characterized in that the length / diameter ratio of the multimode fiber ( 5 ) is approximately 1 to 100. 4. Optische Koppelanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Mehrmodenfaser (5) etwa zwischen 0,3 und 2 mm liegt.4. Optical coupling arrangement according to claim 3, characterized in that the length of the multimode fiber ( 5 ) is approximately between 0.3 and 2 mm. 5. Optische Koppelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das schräg geschnittene Faserende (Endstirnfläche 9) der Mehrmodenfaser (5) meniskusartig verrundet ist (Fig. 6).5. Optical coupling arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the obliquely cut fiber end (end face 9 ) of the multimode fiber ( 5 ) is rounded meniscus-like ( Fig. 6).
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