DE3921440A1 - Reflexionsarmer abschluss einer einmoden-glasfaser - Google Patents
Reflexionsarmer abschluss einer einmoden-glasfaserInfo
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- G02B6/241—Light guide terminations
- G02B6/243—Light guide terminations as light absorbers
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Description
Die Erfindung betrifft einen reflexionsarmen Abschluß
einer Einmoden-Glasfaser gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Solcherart abschließende Faserenden werden
beispielsweise bei der Laserkopplung oder bei
Meßaufgaben verwendet, z.B. beim Bestimmen der
Rückflußdämpfung eines optischen Steckers oder beim
Messen des Rückwirkungsrauschens an Halbleiterlasern.
Hierbei tritt die Leistungsreflexion an einem offenen
Faserende sehr störend in Erscheinung.
Aus der DE-OS 26 11 011 ist eine Faserankopplung
bekannt, bei der die zu übertragenden Signale von einem
Laser emittiert werden, der je nach Anwendungsfall
empfindlich auf Licht reagiert, das aus dem
angekoppelten Glasfaserende reflektiert wird. Dadurch
kann bei Direktmodulation und hohen Bitraten das
Modulationsverhalten erheblich gestört werden. Ist eine
kohärente Lichtwellenübertragung vorgesehen, kann der
Laser Moden- oder Frequenzsprünge machen oder sich die
Linienbreite des Lasers ändern.
Um dies zu vermeiden, wird eine aus einer Monomodefaser
und einer Gradientenfaser bestehende Anordnung
verwendet, bei der zuerst ein Ende der Monomodefaser
stumpf auf ein Ende der Gradientenfaser gesetzt wird.
Anschließend werden die Glasfasern so justiert, daß der
Kern der Monomodefaser auf einen Bereich des Kerns der
Gradientenfaser trifft, in dem die Kernbrechzahlen
beider Glasfasern bestmöglich übereinstimmen.
Schließlich werden die justierten Glasfasern in dieser
Lage fixiert, so daß durch die Kombination
Monomodefaser/Gradientenfaser beim Übergang von dem
kleinen lichtführenden Kern der Monomodefaser in den
großen Kern der Gradientenfaser die Kopplungsverluste
für Lichtwellen gering, in umgekehrter Richtung aber
groß sind.
Außerdem ist es bekannt störende Einflüsse durch die
Verwendung eines den Laser schützenden optischen
Isolators zu vermeiden. Ein derartiger Isolator ist aber
in der Herstellung aufwendig und somit teuer. Außerdem
verursacht er zusätzliche Verluste. Weitere bekannte
Maßnahmen zu Unterdrückung der Reflexion bestehen darin,
auf die Stirnfläche des Faserendes dielektrische
Entspiegelungsschichten aufzubringen, oder einen zur
Faserachse winkligen Schräganschliff vorzusehen.
Faserenden mit Schräganschliff sind beispielsweise von
handelsüblichen LWL-Steckverbindern der Firma Radiall
her bekannt.
An einer senkrecht zu ihrer optischen Achse
geschnittenen Faser besteht ein abrupter Brechzahlsprung
von n = 1,5 (Glas) auf n = 1 (Luft). Dies führt zu einem
Reflexionsfaktor von etwa 4%. Dieser Leistungsanteil
läuft, wenn keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden, in
die Senderichtung zurück und erzeugt im Laser
Rückwirkungsrauschen oder in bidirektionalen
Übertragungssystemen eine Signal/Rausch-Verschlechterung
durch Nebensprechen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer
Einmoden-Glasfaser unter Beibehaltung des geradlinigen
Strahlenganges einen reflexionsarmen Faserabschluß mit
geringer Einfügungsdämpfung zu realisieren, der im
Aufbau einfach ist und mit geringen Kosten hergestellt
werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen
konstruktiven Maßnahmen gelöst. Weitere Merkmale der
Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird anhand eines in einer Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt das Ende einer Einmoden-Glasfaser mit
einem reflexionsarmen Abschluß, teilweise
längsgeschnitten und in einer Seitenansicht dargestellt.
In der Zeichnung ist die Einmoden-Glasfaser mit 1
bezeichnet. Es handelt sich um eine von der
Primärbeschichtung befreite, blanke Glasfaser, die einen
Durchmesser von beispielsweise 125 µm hat. Das Faserende
ist als Taper 2 ausgebildet und mit einem transparenten
Kleber 3 in eine Glaskapillare 4 eingeklebt. Die
Glaskapillare 4 ist ausreichend lang bemessen, so daß
sie am rückwärtigen Ende noch ein Längenstück des
zylindrischen Teiles der blanken Einmoden-Glasfaser 1
umfaßt. Die Glaskapillare 4 hat beispielsweise einen
Innendurchmesser von ca. 130 µm und einen
Außendurchmesser von z.B. 500 µm. Auf genaue Abmessungen
kommt es hierbei jedoch nicht an, da allein entscheidend
ist, daß der als wellenleitender Kern wirkende Kleber 3
eine Grenzschicht hat. Dies ist bei dem vorliegenden, im
mittleren Arbeitstemperaturbereich liegenden
Ausführungsbeispiel realisiert durch die Verwendung
eines den Hohlraum der Glaskapillare 4 vollständig
ausfüllenden Klebers 3 mit der Brechzahl 1,48, die der
des Tapers 2 der Einmoden-Glasfaser 1 gleich ist oder
dieser möglichst nahe kommt und einer Glaskapillare 4
mit der Brechzahl 1,44. In manchen Fällen ist es bei
Vernachlässigung geringfügig ansteigender
Dämpfungsverluste auch möglich, anstelle der
Glaskapillare 4 ein innen verspiegeltes Kapillarröhrchen
aus Metall zu verwenden.
Der Taper 2 ist ca. 1 bis 2 mm lang und seine Spitze
endet innerhalb der Glaskapillare 4 wenigstens 10 mm vor
der zur Faserachse rechtwinklig angeordneten Stirnfläche
5 des Auskopplungswellenleiters 6, welcher den
reflexionsarmen Abschluß der Einmoden-Glasfaser 1
bildet. Der Neigungswinkel, den die Mantelfläche des
Tapers 2 zur Faserachse einnimmt, ist hier nicht
kritisch. Diesem kommt nur insofern Bedeutung zu, weil
ein extrem flacher Neigungswinkel zu einem Anstieg von
Dämpfungsverlusten führt. Das Längenmaß von <10 mm
zwischen der Taperspitze und dem freien Ende des
Auskopplungswellenleiters 6 bietet Gewähr dafür, daß der
Ausgang voll ausgeleuchtet wird.
Bei der Herstellung des Tapers 2 wird die Glasfaser 1
z.B. in einer geeigneten Gasflamme bis über ihre
Erweichungstemperatur erwärmt und dann so ausgezogen,
daß ihr Querschnitt kontinuierlich geringer wird. Durch
den sich ständig verringernden Querschnitt verliert der
Faserkern seine lichtleitende Eigenschaft. Die ehemals
im Grundmodus der Faser geführte Strahlungsleistung wird
auf eine größere Anzahl von Strahlungsmoden aufgeteilt,
die bei einem frei in Luft stehenden Taper 2 einen von
der Taperfunktion abhängigen Raumwinkelbereich
ausleuchten würden. Bei der vorliegenden Anordung tritt
die Strahlung nicht in den freien Raum aus, sondern in
den optischen Wellenleiter, der durch Kleber 3 und
Glaskapillare 4 gebildet wird. Daher zeichnet sich der
Auskopplungswellenleiter 6 einerseits durch eine geringe
Einfügungsdämpfung aus, die z.B. weniger als 0,5 dB hat,
andererseits durch eine hohe Reflexions- oder
Rückflußdämpfung, die z.B. mehr als 50 dB beträgt und
zwar bei geringer Einfügungsdämpfung und geradlinigem
Strahlengang. Die Reflexionsunterdrückung ergibt sich
über die Strukturparameter der beiden gekoppelten
Wellenleiter aus der Anzahl der jeweils angeregten oder
anregbaren Moden.
Da die am empfangsseitigen Ende der Einmoden-Glasfaser 1
auftretende Reflexion bei allen faseroptischen
Übertragungssystemen, die als Sender Halbleiter-Laser
verwenden unerwünscht ist, ist der vorliegende
Glasfaser-Abschluß besonders vorteilhaft einsetzbar für:
- - Übertragungssysteme, bei denen auch kürzere Faserlängen auftreten können, z.B. im Teilnehmerbereich.
- - Übertragungssysteme mit erhöhten Anforderungen an die Laserstabilität, z.B. Analogübertragung oder kohärenter Empfang.
- - Fasersensortechnik, z.B. Faserkreisel
Außerdem bietet die vorliegende Anordnung Funktions- und
Kostenvorteile bei Meß- oder Regelaufgaben, bei denen an
dem normalerweise versumpften vierten Kopplertor
rückwirkungsfrei die Strahlungsleistung gemessen werden
kann, die tatsächlich auf die Übertragungsstrecke geht.
Bei Analogübertragungssystemen läßt sich so z.B. die
Senderkennlinie über den Störeinfluß der
Faser-Ankopplung hinweg linearisieren.
Claims (4)
1. Reflexionsarmer Abschluß einer Einmoden-Glasfaser
zur Verwendung in faseroptischen Übertragungs- und
Meßsystemen, dadurch gekennzeichnet,
daß das Faserende als Taper (2) ausgebildet und
innerhalb einer Glaskapillare (4) mittels eines
transparenten Klebers (3) fixiert ist, dessen Brechzahl
größer ist als die Brechzahl der Glaskapillare (4).
2. Reflexionsarmer Abschluß nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Brechzahl des Klebers (3) mit
dem der Einmoden-Glasfaser (1) übereinstimmt oder dieser
möglichst nahe kommt.
3. Reflexionsarmer Abschluß nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Brechzahl der
Glaskapillare (4) kleiner ist als die Brechzahl der
Einmoden-Glasfaser (1).
4. Reflexionsarmer Abschluß nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß anstelle der Glaskapillare (4) ein
innen verspiegeltes Kapillarröhrchen aus Metall
vorgesehen ist.
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