DE4038503A1 - Vorrichtung zum verbinden von zwei optischen fasern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden einer Faser aus Quarzglas mit einer Faser aus Kunststoff zur Herstellung eines Übertragungswegs für nachrichtentechnische optische Signale.

Für die Nachrichtenübertragung - Telefonverkehr, Datenaustausch, Fernsehen - werden in steigendem Umfang Licht bzw. Infrarotstrahlung eingesetzt. Dazu werden Netze mit optischen Kabeln aufgebaut, die aus Quarzglasfasern bestehende Lichtwellenleiter - im folgenden kurz als "LWL" bezeichnet - enthalten. Ein solches Netz geht beispielsweise aus der DE-PS 31 04 404 hervor. Es liegen dann in allen Ebenen eines solchen Netzes LWL, die mit entsprechenden Verbindern durchverbunden werden können. Die bekannten Netze enden an den Gebäuden der Teilnehmer. In diesen Gebäuden werden weiter Kabel und Leitungen mit Kupferleitern - meist Koaxialleitungen - verwendet, weil Glasfasern insbesondere aus Kostengründen für die Installation in Gebäuden nicht geeignet sind. An der Verbindungsstelle zwischen den LWL und den Kupferkabeln müssen daher optisch/elektrische Wandler eingesetzt werden.

Beispielsweise aus der US-Z "Appl. Phys. Lett, 57 (2), 9. Juli 1990" sind Gradientenfasern aus Kunststoff bekannt geworden, die zur übertragung von Licht ohne zu große Verluste und mit großer Bandbreite geeignet sind. Diese Fasern werden im folgenden als "Polymerfasern" bezeichnet. Sie sind mechanisch robust und einfach zu handhaben, so daß sie problemlos und kostengünstig in Gebäuden verlegt werden können. Beim Übergang von den Glasfasern der LWL zu den Polymerfasern gibt es allerdings Probleme. Die für eine verlustarme Übertragung des Lichts erforderlichen Wellenlängen liegen bei den beiden unterschiedlichen Fasern nämlich in verschiedenen Spektralbereichen. So wird das Licht in eimer Einmodenfaser aus Quarzglas beispielsweise im Bereich zwischen 1,2 und 1,7 µm übertragen, während eine verlustarme Übertragung über die Polymerfaser im Bereich zwischen 0,4 und 0,8 µm möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verbinden einer Quarzglasfaser mit einer Polymerfaser anzugeben, die eine verlustarme Weiterführung von in der Quarzglasfaser geführten optischen Signalen in der Polymerfaser ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung durch die Verwendung eines Konverters gelöst, der beim Auftreffen von Strahlung im infraroten Bereich sichtbares Licht erzeugt und an dem die beiden Fasern auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten mit ihren Stirnflächen angebracht sind.

Ein solcher Konverter kann ganz oder teilweise aus einem Material bestehen, das durch Bestrahlung mit kurzwelligem Licht so aktiviert wird, daß seine Elektronen von ihrem Grundniveau auf ein hohes, vorzugsweise metastabiles, Niveau gehoben werden. Wenn auf dieses aktivierte Material Licht im infraroten Bereich fällt, werden die Elektronen durch Photonen des einfallenden Lichts auf ein unterhalb des hohen Niveaus liegendes Niveau bewegt. Von diesem niedrigeren Niveau fallen die Elektronen auf ihr Grundniveau zurück. Sie emittieren dabei Licht im sichtbaren Bereich mit einer Wellenlänge, die etwa zwischen 0,4 und 0,8 µm liegt.

Das mit einer Wellenlänge von beispielsweise 1,3 µm über die Glasfaser ankommende Licht (IR-Strahlung) wird also durch den Konverter in Licht mit einer Wellenlänge von beispielsweise 0,7 µm umgewandelt. Es kann dementsprechend mit geringen Verlusten von der ebenfalls an den Konverter angeschlossenen Polymerfaser geführt werden. Der Konverter kann nur für die Übertragungsrichtung von der Glasfaser zur Polymerfaser, also nur für über die Glasfaser ankommende Signale eingesetzt werden. Sein Einsatz scheint daher zunächst auf Breitband-Verteildienste beschränkt zu sein. Es wäre allerdings auch möglich, bei entsprechendem Bedarf an "nur empfangenden" Geräten, solche Geräte mittels Polymerfasern und dem Konverter an ein Fernmeldenetz mit LWL-Kabeln anzuschließen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung.

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in abgewandelter Form. Fig. 3 eine gegenüber den Fig. 1 und 2 andere Ausführungsform der Vorrichtung.

In Fig. 1 ist ein Konverter K im Schnitt dargestellt, an den auf einer Seite eine aus Quarzglas bestehende Glasfaser 1 und auf der gegenüberliegenden Seite eine aus Kunststoff bestehende Polymerfaser 2 angeschlossen sind. Der Konverter K ist als Rohr 3 ausgebildet, das innen mit einer Schicht 4 aus einem Material versehen ist, dessen Elektronen bei einer Bestrahlung mit kurzwelligem Licht auf ein erhöhtes, vorzugsweise metastabiles Niveau angehoben werden. Ein solches Material ist beispielsweise Infrarotphosphor. Im Rohr 3 sind zwei Lichtquellen 5 angebracht, die eine kurzwellige Strahlung beispielsweise im blauen oder grünen Spektralbereich abgeben. Als Lichtquellen 5 können beispielsweise Leuchtdioden eingesetzt werden. Sobald das Licht der Lichtquellen 5 auf die Schicht 4 fällt, wird dieselbe aktiviert. Die Elektronen ihrer Atome werden dadurch auf das gegenüber ihrem Grundniveau erhöhte Niveau gepumpt bzw. angehoben. Das Material der Schicht 4 ist damit zur Emission von sichtbarem Licht aktiviert.

Wenn jetzt über die Glasfaser 1 Lichtimpulse mit einer Wellenlänge von beispielsweise 1,3 µm übertragen werden, die auf die aktivierte Schicht 4 fallen, dann werden deren Elektronen durch auftreffende Photonen auf ein gegenüber dem erhöhten Niveau niedrigeres Niveau bewegt. Von dort fallen sie auf ihr Grundniveau zurück und emittieren dabei Strahlung im sichtbaren Bereich. Das so erzeugte Licht mit einer Wellenlänge von beispielsweise 0,7 µm kann verlustarm von der Polymerfaser 2 geführt werden.

In Fig. 1 sind zwei Lichtquellen 5 eingezeichnet. Es können grundsätzlich aber auch nur eine Lichtquelle oder mehr als zwei Lichtquellen eingesetzt werden.

Der Konverter K nach Fig. 2 ist genauso aufgebaut, wie der nach Fig. 1. Die Lichtquelle 5 ist hier nur an einer anderen Stelle angeordnet. Ihr Licht wird dem Konverter K über die Glasfaser 1 zugeführt, an die die Lichtquelle 5 über einen Koppler 6 angeschlossen ist.

Der Konverter K nach Fig. 3 besteht aus einem Abschnitt 7 einer Faser, die mit seltenen Erden dotiert ist. Bei der Faser kann es sich um eine Einkristallfaser, eine Quarzglasfaser oder eine Mehrkomponenten-Glasfaser handeln. Das Licht der Lichtquelle bzw. Lichtquellen 5 kann dem Konverter K ebenso zugeführt werden, wie es für die Fig. 1 und 2 beschrieben ist. Durch die Dotierung mit den seltenen Erden wird der Abschnitt 7 durch das Licht der Lichtquelle 5 ebenso aktiviert, wie das Material der Schicht 4 im Konverter K nach den Fig. 1 und 2. Die Erzeugung des Lichts im sichtbaren Bereich verläuft dann genauso, wie für die Fig. 1 und 2 beschrieben.

Zum Anschluß von Geräten an die Polymerfaser 2 werden elektro/optische Wandler bzw. Detektoren benötigt. Für den Bereich des über die Polymerfaser 2 übertragenen Lichts wird vorzugsweise ein Siliziumdetektor eingesetzt.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Verbinden einer Faser aus Quarzglas mit einer Faser aus Kunststoff zur Herstellung eines Übertragungswegs für nachrichtentechnische optische Signale, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Konverters (K), der beim Auftreffen von Strahlung im infraroten Bereich sichtbares Licht erzeugt und an dem die beiden Fasern (1, 2) auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten mit ihren Stirnflächen angebracht sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter (K) als Rohr (3) ausgebildet ist, dessen innere Oberfläche mit einer Schicht (4) aus einem Material versehen ist, dessen Elektronen bei einer Bestrahlung mit kurzwelligem Licht auf ein erhöhtes, vorzugsweise metastabiles, Niveau gehoben werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Rohr (3) angebrachte Schicht (4) aus Infrarotphosphor besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter (K) ein Abschnitt (7) einer Einkristallfaser ist, die mit seltenen Erden dotiert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter (K) ein Abschnitt (7) einer Quarzglasfaser ist, die mit seltenen Erden dotiert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter (K) ein Abschnitt (7) einer Mehrkomponenten-Glasfaser ist, die mit seltenen Erden dotiert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Konverter (K) mindestens eine Lichtquelle (5) angebracht ist, die kurzwelliges Licht erzeugt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an die Glasfaser (1) aus Quarzglas mindestens eine Lichtquelle (5) über einen Koppler (6) angeschlossen ist, die kurzwelliges Licht erzeugt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle (5) eine Leuchtdiode eingesetzt ist.