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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
Polarisationskoppler zum Einführen von Licht von zwei
Laserdioden in eine einzelne optische Faser oder
dergleichen und ebenfalls aus einem Prozeß zum Herstellen
eines solchen Polarisationskopplers.
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Das Dokument "Optische Faser Kommunikationskonferenz und
6. Internationale Konferenz über integrierte Optik und
optische Kommunikation", Technical Digest, Paper TUJ5,
Seite 80 von W.L. Emkey et al., "Einzel-Mode
Polarisations-selektiver Koppler zum Benutzen mit
Faserlinsen" beschreibt einen Polarisations-selektiven
Koppler. Die Vorrichtung umfaßt eine erste
Polarisations-aufrechterhaltene Faser und eine zweite
Polarisations-aufrechterhaltene Faser mit einer
Polarisationsebene senkrecht zur Polarisationsebene der
ersten Polarisations-aufrechterhaltenen Faser. Die
Vorrichtung ist insbesondere entworfen zum Kombinieren
der Lichtausgabe von zwei
Polarisations-aufrechterhaltenen Fasern in eine einzelne
Ausgabefaser. Durch Anwendung von Faserlinsen und eines
Rutil-Kristalls an dem Ende der ersten und zweiten
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Polarisations-aufrechterhaltenen Fasern erreicht die
Vorrichtung eine Minimalisierung von Änderungen in
Kopplungsverlust aufgrund relativer
Übertragungsfehlanordnungen der Achse der zwei
Polarisations-aufrechterhaltenen Fasern. In der
entgegengesetzten Richtung arbeitet der
Polarisations-selektive Koppler als
Polarisations-selektiver Teil zum Teilen einer
Lichtausgabe von der einzelnen optischen Faser in zwei
Polarisations-aufrechterhaltene Fasern mit orthogonalen
Polarisationsebenen. Bei diesem Polarisations-selektiven
Koppler kombiniert der Putil-Kristall, eingesetzt
zwischen den zwei Polarisations-aufrechterhaltenen Fasern
und der Ausgabefaser, nur Licht von den zwei
Polarisations-aufrechterhaltenen Fasern. Somit wird das
Licht, das fortschreitet in der ersten
Polarisations-aufrechterhaltenen Faser, übertragen an die
Ausgabefaser und das Licht von der zweiten
Polarisations-aufrechterhaltenen Faser wird gekoppelt in
die Ausgabefaser über den Rutil-Kristall. In dieser
Hinsicht wird ein Polarisationskoppler beschrieben mit
einer ersten und zweiten Polarisations-aufrechterhaltenen
Faser, welche nebeneinanderliegend angeordnet sind, und
zwar mit ihren geometrischen Achsen parallel zueinander,
und mit Eingabelicht, welches dadurch übertragen mit
orthogonalen Polarisationen in den zwei Fasern, einer
dritten Faser mit einer geometrischen Achse angeordnet
auf einer Verlängerungslinie der geometrischen Achse der
ersten Faser und einer doppelt-brechenden Platte, das
heißt einem Rutil-Kristall angeordnet zwischen der ersten
und zweiten Faser und der dritten Faser, so daß der
ordentliche Strahl des Lichts, herrührend aus der ersten
Faser und der außerordentliche Strahl des Lichts
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herrührend aus der zweiten Faser, beide übertragen werden
an die dritte Faser.
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Um ein optisches Faser-Kommunikationssystem hoher
Zuverlässigkeit aufzubauen, unter dem Erfordernis der
Benutzung einer hochzuverlässigen
Polarisationskopplervorrichtung, ist es effektiv, die
Lichtquelle, wie zum Beispiel einer Laserdiode oder
dergleichen, in einem optischen Übertrager zu
duplizieren. Dabei sind die zwei Lichtquellen im voraus
so konstruiert, daß die Ausgabestrahlen des Lichts davon
eingeführt werden können in eine optische Faser, und in
einem Anfangsstadium des Startbetriebs des Systems wird
nur eine der zwei Lichtquellen benutzt. Falls diese
Lichtquelle ausfällt, wird die andere Lichtquelle
alternativ benutzt, um einen möglichen Systemausfall zu
vermeiden. Ein Polarisationskoppler wird benutzt, um in
ein hochzuverlässiges System des erwähnten Typs
Strahlen-polarisierten Lichts von zwei Lichtquellen
(linear polarisiertes oder elliptisch polarisiertes Licht
annähernd linear polarisiertes Licht) in eine gemeinsame
optische Faser einzuführen.
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Dabei wird bei einem optischen Übertrager ein Teil der
optischen Ausgabe manchmal geteilt und die Leistung des
so geteilten Lichts wird überwacht, um beispielsweise
eine Verschlechterung der Lichtquelle mit dem
Verstreichen der Zeit zu beobachten. Ein
Polarisationskoppler, welcher für solch eine Überwachung
geeignet ist, ist somit erforderlich.
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Herkömmlicherweise ist ein Polarisationskoppler, welcher
ein Polarisationsprisma und einen Strahlteiler mit einem
Verzweigungsverhältnis frei von einer
Polarisationsabhängigkeit bekannt als
Polarisationskoppler, welcher ein solches oben
beschriebenes Überwachen erlaubt. In einem optischen
Übertrager, welcher einen Polarisationskoppler des gerade
erwähnten Typs enthält, werden Strahlen von Licht, welche
beispielsweise emittiert werden von zwei Laserdioden und
Polarisationsebenen senkrecht zueinander haben,
kollimiert durch eine Linse und eingeführt in denselben
Lichtpfad mittels eines Polarisationsprismas, so daß sie
eingeführt werden in eine optische Faser mittels eines
Strahlteilers, und zwar mit einem Verzweigungsverhältnis
frei von einer Polarisationsabhängigkeit, und einer
Kondensorlinse. Überwachen der Lichtintensität wird
bewirkt unter Benutzung von Licht, das durch den
Strahlteiler abgeteilt wird.
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Solch ein herkömmlicher Polarisationskoppler ist
aufgebaut unter Benutzung eines Polarisationsprismas für
die Zusammensetzung der Lichtstrahlen (linear
polarisiertes Licht in gewöhnlichen Fällen) von zwei
Lichtquellen unter Benutzung eines Strahlteilers mit
einem Verzweigungsverhältnis frei von einer
Polarisationsabhängigkeit zum Überwachen und erfordert
nebenher eine Linse zum Bilden eines parallelen
Lichtstrahlensystems auf diese Art und Weise, was eine
Beschränkung auf die Miniaturisierung der Vorrichtung
auferlegt.
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Da weiterhin eine sehr genaue Einstellung der optischen
Achse erforderlich ist bei dem Zusammenbau der
Vorrichtung, ist die Verarbeitbarkeit bei der Produktion
nicht hoch.
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Da zusäztlich das Verzweigungsverhältnis zwischen einem
Hauptsignallicht und Licht vom Überwachen entscheidend
bestimmt wird durch ein Verzweigungsverhältnis des
Strahlteilers, kann es nicht leicht variiert werden.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Polarisationskoppler zu schaffen, der geeignet ist für
eine Miniaturisierung und der hoch ist in seiner
Verarbeitbarkeit bei der Produktion und leicht auf ein
erwünschtes Verzweigungsverhältnis beim Überwachen
eingestellt werden kann.
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Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen
Polarisationskoppler mit den Merkmalen a) bis i) von
Anspruch 1.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird ein
Polarisationskoppler geschaffen, der hoch in der
Verarbeitbarkeit bei der Produktion ist und geeignet ist
zur Miniaturisierung, da eine Bildung eines parallelen
Lichtstrahlensystems nicht erforderlich ist und daher
eine Einstellung der optischen Achse eines parallelen
Lichtstrahlensystems auch nicht erforderlich ist. Da
weiterhin ein mögliches Anwachsen in einem Verlust
herrührend aus einer Bildung eines parallelen
Lichtstrahlensystems eliminiert ist, ist ein
Polarisationskoppler geschaffen, der niedrig in seinem
Verlust ist.
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Bei der Konstruktion eines Polarisationskopplers mit den
Merkmalen a) bis i) von Anspruch 1 kann ein
Hauptsignallicht extrahiert werden von der fünften
Polarisations-aufrechterhaltenen Faser 14, während Licht
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zum Überwachen extrahiert werden kann aus der sechsten
Polarisations-aufrechterhaltenen Faser 16, wenn die erste
und zweite Polarisations-aufrechterhaltene Faser 2 und 4
mit zwei Lichtquellen verbunden sind. Die grundlegende
Konstruktion beschrieben in Anspruch 1 kann leicht
realisiert werden durch Montieren der ersten bis sechsten
Polarisations-aufrechterhaltenen Fasern 2, 4, 6, 12, 14,
16 und des Rotors 8 und der doppelt-brechenden Platte 10
auf einem Substrat.
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Wenn die erste bis dritte Polarisations-aufrechterhaltene
Faser 2, 4 und 6 in engem Kontakt mit dem Rotor gehalten
werden, während der Rotor in einem engen Kontakt mit der
doppelt-brechenden Platte 10 gehalten wird und die vierte
bis sechste Polarisations-aufrechterhaltene Faser 12, 14
und 16 in einem engen Kontakt mit der doppelt-brechenden
Platte 1O gehalten werden, kann der Verlust von Licht
durch den Polarisationskoppler auf niedrige Werte
beschränkt werden.
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Wenn die erste und dritte Polarisations-aufrechterhaltene
Faser 2 und 6 in einem engen Kontakt mit der zweiten
Faser 4 gehalten werden, während die vierte und sechste
Polarisations-aufrechterhaltene Faser 12 und 16 in einem
engen Kontakt mit der fünften
Polarisations-aufrechterhaltenen Faser 14 gehalten
werden, kann der Separationswinkel zwischen einem
ordentlichen Lichtstrahl und einem außerordentlichen
Lichtstrahl bezüglich einer Einheits-Dicke der
doppelt-brechenden Platte 10 oder alternativ die Dicke
der doppelt-brechenden Platte 10 bezüglich eines
Einneits-Separationswinkels zwischen einem ordentlichen
Lichtstrahl und einem außerordentlichen Lichtstrahl
reduziert werden und dementsprechend der Verlust des
Polarisationskopplers auf kleine Werte beschränkt werden.
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Vorzugsweise wird irgendeine oder alle der ersten bis
sechsten Polarionsations-aufrechterhaltenen Fasern 2, 4,
6, 12, 14 und 16 zum Beispiel eine der ersten, zweiten,
fünften, sechsten Polarisations-aufrechterhaltenen Faser
2, 4, 14 und 16 gebildet aus einer doppelt-brechenden
Faser, welche verschiedene Ausbreitungskoeffizienten für
Licht des HEx-Modus und des HEy-Modus hat.
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Die doppelt-brechende Faser kann vom
Spannungs-induzierenden Typ sein, welche einen
Querschnitt hat, in dem ein Paar von Spannungs-anlegenden
Abschnitten vorgesehen sind in dem Überzug in einer
symmetrischen Beziehung auf gegenüberliegenden Seiten des
Kerns.
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Alternativ kann die doppelt-brechende Faser vorn
Spannungs-induzierenden Typ sein, welcher einen
Querschnitt hat, in dem ein Abschnitt zum Anlegen einer
elliptischen Spannung vorgesehen ist in dem Überzug um
den Kern herum.
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Vorzugsweise ist der vorbestimmte Winkel (Der Winkel der
Rotation des Lichts durch den Rotor 8) so eingestellt,
daß für vorgegebene senkrechte
Eingabelicht-Polarisationsrichtungen die Leistung des
außerordentlichen Lichtstrahls, welche übertragen wird
durch die fünfte Polarisations-aufrechterhaltene Faser,
höher ist als die Leistung des ordentlichen Lichtstrahls,
der übertragen wird durch die vierte
Polarisations-aufrechterhaltene Faser und die Leistung
des ordentlichen Lichtstrahls, welche übertragen wird
durch die fünfte Polarisations-aufrechterhaltene Faser
höher ist als die Leistung des außerordentlichen
Lichtstrahls, welche übertragen durch die sechste
Polarisations-aufrechterhaltene Faser.
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Das Einstellen des vorbestimmten Winkels kann bewirkt
werden durch Setzen der Orientierung der optischen Achse
einer Halbwellenplatte, welche als der Rotor 8 angewendet
wird.
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Alternativ kann das Setzen des vorbestimmten Winkels
realisiert werden durch das Setzen eines vorbestimmten
magnetischen Feldes, welches angewendet wird auf einen
Faraday-Rotor, welcher als der Rotor 8 angewendet wird.
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Weiter wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Prozeß
zum Herstellen eines Polarisationskopplers mit den
Schritten a) bis d) von Anspruch 11.
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Die obigen und andere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung und die Art und Weise des
Realisierens davon in der Praxis werden klarer erscheinen
und die Erfindung selbst wird am besten verstanden werden
aus einem Studium der folgenden detaillierten
Beschreibung einschließlich der angehängten
Patentansprüche und zwar mit Bezug auf die begleitende
Zeichnung, welche einige bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung zeigt.
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In den Figuren zeigen:
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Fig. 1A eine ebene Ansicht eines
Polarisationskopplers zum Zeigen einer
grundlegenden Konstruktion der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 1B eine erhobene Vorderseitenansicht des
Polarisationskopplers von Figur 1A;
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Fig. 2 eine ebene Ansicht eines
Polarisationskopplers zum Zeigen einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 3A und 3B schematische Ansichten zum
Illustrieren eines Effekts herrührend
von der Struktur der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie
gezeigt in Figur 2, wobei eine
Polarisations-aufrechterhaltene Faser,
ein Rotor und eine doppelt-brechende
Platte in einem engen Kontakt
miteinander gehalten sind;
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Fig. 4 eine diagrammatische Ansicht zum
Illustrieren einer doppelt-brechenden
Faser, welche benutzt werden kann als
Polarisations-aufrechterhaltene Faser;
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Fig. 5 eine ähnliche Ansicht zum Illustrieren
einer weiteren doppelt-brechenden
Faser, welche benutzt werden kann als
Polarisations-aufrechterhaltene Faser;
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Fig. 6A, 6B und 6C schematische Ansichten zum Zeigen
verschiedener Schritte eines Prozesses
zum Herstellen eines
Polarisationskopplers nach der
vorliegenden Erfindung; und
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Fig. 7 eine schematische Illustration zum
Zeigen eines Haupt-Abschnitts eines
optischen Übertragers, welcher
konstruiert ist unter Benutzung eines
Polarisationskopplers der vorliegenden
Erfindung.
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Mit Bezug auf Figur 2 ist ein Polarisationskoppler nach
der vorliegenden Erfindung gezeigt, in dem verschiedene
Komponenten an einem Substrat 18 aus Quarz oder
dergleichen mit einer flachen Oberfläche darauf befestigt
sind. Wo erste bis sechste
Polarisations-aufrechterhaltene Fasern 2, 4, 6, 12, 14
und 16 befestigt sind an dem Substrat 18 auf diese Art
und Weise, ist es leicht, die geometrischen Mittenachsen
der individuellen Fasern in derselben Ebene zu
positionieren. Eine Funktion des Polarisationskopplers
wird wie folgend beschrieben werden mit Bezug auf
Figur 2.
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Lichtstrahlen, welche übertragen werden mittels der
ersten und zweiten Faser 2 und 4 aus den zwei
Lichtquellen (nicht gezeigt), haben senkrecht
zueinanderstehende Polarisationsebenen. Es wird nun
angenommen, daß die Polarisationsebene des mittels der
ersten Faser 2 übertragenen Licht sich senkrecht zu der
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Ebene von Figur 2 erstreckt, während die
Polarisationsebene des mittels der zweiten Faser 4
übertragenen Lichts sich parallel zu der Ebene von Figur
2 erstreckt. Unter diesen Umständen ist die Orientierung
der optischen Achse der doppelt-brechenden Platte 10 so
eingestellt, daß die Polarisationsebene eines
ordentlichen Lichtstrahls dadurch sich parallel zur Ebene
von Figur 2 erstrecken kann, während die
Polarisationsebene eines außerordentlichen Lichtstrahls
sich senkrecht zur Ebene von Figur 2 erstreckt.
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Falls Lichtstrahlen eingeführt werden in den Rotor 8 aus
der ersten und zweiten Faser 2 und 4, dann werden die
Polarisationsebenen davon rotiert um einen vorbestimmten
Winkel in derselben Richtung, und dann werden die
Lichtstrahlen mit den so rotierten Polarisationsebenen
eingeführt in die doppelt-brechende Platte 10. Falls ein
Lichtstrahl mit einer Polarisationsebene, welcher sich
weder senkrecht noch parallel zur Ebene von Figur 2
erstreckt, eingeführt wird in die doppelt-brechende
Platte 10, dann wird er geteilt in einen ordentlichen
Lichtstrahl oder einen außerordentlichen Lichtstrahl und
die so geteilten Lichtstrahlen werden normal übertragen
in verschiedene Richtungen, so daß der ordentliche Strahl
dem Lichts sich geradeaus ausbreitet. Dementsprechend
können die ordentlichen Lichtstrahlen von der
doppelt-brechenden Platte 10 eingeführt werden in die
vierte und fünfte Faser 12 und 14, welche angeordnet sind
in einer koaxialen Beziehung mit der ersten und zweiten
Faser 2 und 4. Dabei kann, falls die optische Achse der
doppelt-brechenden Platte 10 auf spezielle Art und Weise
angeordnet ist, ein außerordentlicher Lichtstrahl
übertragen werden in einer Richtung, die geneigt ist um
einen vorgegebenen Winkel bezüglich der geometrischen
Achse jeder Faser auf einer Ebene, welche die
geometrischen Achsen beinhaltet. Falls dementsprechend
die Dicke der doppelt-brechenden Platte 10 auf eine
spezielle Art und Weise eingestellt ist, dann kann der
außerordentliche Lichtstrahl aus der ersten Faser 2
eingeführt werden in die fünfte Faser 14, während der
außerordentliche Lichtstrahl von der zweiten Faser 4 in
die: sechste Faser 16 eingeführt werden kann. Weiterhin
wird dann der ordentliche Lichtstrahl, der eingeführt ist
in die vierte Faser 12, eingeleitet in die dritte Faser
6, und zwar unter Aufrechterhaltung seiner
Polarisationsebene, wonach er durch den Rotor 8 tritt und
dann durch die doppelt-brechende Platte 10 und dann
eingeführt wird in die sechste Faser 16. Dementsprechend
kann Licht, das eingeführt wird in die fünfte Faser 14,
extrahiert werden als Hauptsignalausgabe, während Licht,
das eingeführt wird in die sechste Faser 16, zum
Überwachen extrahiert werden kann.
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Falls angenommen wird, daß der Rotationswinkel der
Polarisationsebene (der vorher erwähnte vorbestimmte
Winkel) durch den Rotor 8 so eingestellt ist, daß
beispielsweise 5% des Lichts, welches übertragen wird
mittels der ersten Faser 2 (erstes Eingabelicht)
eingeführt werden kann als ordentlicher Lichtstrahl in
die vierte Faser 12, unter Ignorieren eines Verlustes,
werden die restlichen 95% des Lichts eingeführt als
außerordentlicher Lichtstrahl in die fünfte Faser 14.
Unter diesen Umständen werden, da die Polarisationsebene
des Lichtes, das übertragen wird mittels der zweiten
Faser 4 (zweites Eingabelicht) sich senkrecht zur
Polarisationsebene des ersten Eingabelichts erstreckt,
5% des zweiten Eingabelichts eingeführt als
außerordentlicher Lichtstrahl in die sechste Faser 16,
während die restlichen 95% eingeführt werden als
ordentlicher Lichtstrahl in die fünfte Faser 14.
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Dementsprechend ist es möglicht, 95% des ersten und
zweiten Eingabelichts zu kombinieren und dasselbe
einzuführen in die fünfte Faser 14. Es sollte bemerkt
werden, daß für das Licht zum Überwachen, das einzuführen
in die sechste Faser 16, während der außerordentliche
Lichtstrahl herrührend vom zweiten Eingabelicht 5% des
ursprünglichen zweiten Eingabelichts ist, der ordentliche
Lichtstrahl herrührend von dem ersten Eingabelicht 4,75%
des ursprünglichen ersten Eingabelichts ist, da zweite
5% entfernt werden als außerordentlicher Lichtstrahl von
5% des ursprünglichen ersten Eingabelichts. Da die
Differenz jedoch sehr klein ist, spielt es keine
wesentliche Rolle beim Überwachen von Leistungen des
ersten und zweiten Eingabelichts.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind erste, zweite
und dritte Fasern 2, 4 und 6 in einem engen Kontakt mit
dem Rotor 8 gehalten, während dieser wiederum in einem
engen Kontakt mit der doppelt-brechenden Platte 10
gehalten ist, während die vierte, fünfte und sechste
Faser 12, 14 und 16 in einem engen Kontakt mit der
doppelt-brechenden Platte 10 gehalten sind. Ein durch
solch eine Konstruktion erzielter Effekt wird im
folgenden beschrieben werden mit Bezug auf die Figuren
3A und 3B. Wenn es einen Abstand zwischen der ersten und
vierten Faser 2 und 12, wie gezeigt in Figur 3A, gibt,
wird Licht ausgestrahlt von einer Endfläche eines Kerns
der ersten Faser 2 in signifikanter Weise aufgeweitet
aufgrund der Differenz zwischen dem Brechungsindex des
Kerns der ersten Faser 2 und dem Brechungsindex von Luft,
und demzufolge wird ein großer Verlust verursacht, wenn
das Licht eingeführt wird in den Kern der vierten Faser
12 mittels der Endfläche des Kerns. Wo andererseits der
Rotor 8 und die doppelt-brechende Platte 10, welche in
einem engen Kontakt miteinander gehalten sind, in einem
engen Kontakt mit den Endflächen der Fasern, wie gezeigt
in Figur 3, gehalten sind, wird eine solche Aufweitung
des Lichtstrahls reduziert werden, da normalerweise die
Brechungsindizes des Rotors und der doppelt-brechenden
Platte nicht viel von den Brechungsindizes der Kerne
verschieden sind, und dementsprechend kann eine optische
Kopplung mit niedrigem Verlust erhalten werden.
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Wo dementsprechend die Konstruktion der vorliegenden
Ausführungsform verwendet wird, kann ein
Polarisationskoppler, welcher einen reduzierten Verlust
hat, geschaffen werden im Vergleich zu einer alternativen
Anordnung, in dem verschiedene Elemente so angeordnet
sind, daß ein Luftspalt vorgesehen werden kann zwischen
der Rotor 8 und der ersten und zweiten und dritten Faser
2, 4 und 6 und/oder zwischen der doppelt-brechenden
Platte 10 und der vierten, fünften und sechsten Faser 12,
14 und 16.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die erste und
dritte Faser 2 und 6 in engem Kontakt mit der zweiten
Faser 4 gehalten, während die vierte und sechste Faser
12 und 16 in einem engen Kontakt mit der fünften Faser
14, wie gezeigt in Figur 2, gehalten sind. Da bei dieser
Konstruktion die geometrischen Mittenachsen der
individuellen Fasern nahe zueinander angeordnet werden
können, falls der Separationswinkel der
doppelt-brechenden Platte 10 zwischen einem ordentlichen
Lichtstrahl und einem außerordentlichen Lichtstrahl
fixiert ist, dann kann die Dicke der doppelt-brechenden
Platte 10 reduziert werden, aber im Gegenteil, falls die
Dicke der doppelt-brechenden Platte 10 fest ist, dann
kann der Separationswinkel zwischen einem ordentlichen
Lichtstrahl und einem außerordentlichen Lichtstrahl
reduziert werden.
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Dementsprechend kann der Polarisationskoppler in seinem
Verlust vermindert werden.
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Die erste bis sechste Faser 2, 4, 6, 12, 14 und 16 können
jeweils gebildet werden aus einer doppelt-brechenden
Faser, welche verschiedene Ausbreitungskoeffizienten für
Licht eines HEx-Modus und für Licht eines HEy-Modus hat.
Hier ist der HEx-Modus derjenige der HE&sub1;&sub1;-Modi, welche
durch eine Einzelmodus-Faser übertragen werden können,
welche ein elektrisches Feld in einer X-Achsenrichtung
parallel zur Übertragungsrichtung des Lichts hat, während
der HEy-Modus derjenige der HE&sub1;&sub1;-Modi, welcher ein
elektrisches Feld in einer Y-Achsenrichtung senkrecht zur
Übertragungsrichtung des Lichts und ebenfalls zur
X-Achsenrichtung hat. Da diese erste bis vierte Faser 2,
4, 6 und 12 eine Übertragung dadurch nur einer
polarisierten Lichtkomponente mit einer vorbestimmten
Polarisationsebene erlauben müssen, während die fünfte
und sechste Faser 14 und 16 eine Übertragung dadurch von
zwei polarisierten Lichtkomponenten mit senkrechten
Polarisationsebenen erlauben müssen, können die erste bis
vierte Faser 2, 4, 6 und 12 andererseits gebildet werden
jeweils aus einer Polarisations-aufrechterhaltenen Faser,
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welche so entworfen ist, daß sie signifikant verschiedene
Übertragungsverluste bei Licht des HEx-Modus und des
HEy-Modus aufweist, oder mit anderen Worten, welche so
entworfen ist, daß Licht von nur einem Modus darin
übertragen werden kann.
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Ein Beispiel einer Konstruktion einer doppelt-brechenden
Faser wird mit Bezug auf Figur 4 beschrieben werden, in
der eine Konstruktion einer Endfläche der ersten Faser 2
beispielshalber gezeigt ist. Die doppelt-brechende Faser,
welche gezeigt ist, ist vom Spannungs-induzierenden Typ,
wobei sie, wie im Querschnitt gezeigt, ein Paar von
Spannungs-anlegenden Abschnitten 2c und 2d vorgesehen in
dem Überzug 2b mit einer symmetrischen Beziehung auf
gegenüberliegenden Seiten des Kerns 2a hat. Die
Spannungs-anlegenden Abschnitte 2c und 2d sind gebildet
aus einem Material mit einem verschiedenen Koeffizienten
der linearen Ausdehnung bezüglich des Überzuges 2b. Da
bei dieser Konstruktion der Kern 2a versehen ist mit
verschiedenen Spannungen in der X-Achsenrichtung, in der
der Kern 2a und die Spannungs-anlegenden Abschnitte 2c
und 2d sich erstrecken und der Y-Achsenrichtung senkrecht
zur X-Achsenrichtung, hat der Kern 2a eine Anisotropie im
Brechungsindex, und demzufolge kann die doppelt-brechende
Faser die Polarisationsebene des Lichts eines besonderen
Modus aufrechterhalten. Mit anderen Worten kann linear
polarisiertes Licht mit einer Polarisationsebene parallel
zur X-Achse oder linear polarisiertes Licht mit einer
anderen Polarisationsebene parallel zur Y-Achse
übertragen werden in der doppelt-brechenden Faser, und
zwar ohne Ändern der Polarisationsbedindung.
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Mit Bezug auf Figur 5 ist jetzt ein weiteres Beispiel
einer Konstruktion einer doppelt-brechenden Faser
gezeigt. Im vorliegenden Beispiel ist ein
Spannungs-anlegender Abschnitt 2e mit einem im
wesentlichen elliptischen Querschnitt vorgesehen in dem
Überzug 2b um den Kern 2a, so daß die Hauptachse der
Ellipse des Querschnitts davon auf der X-Achse
positioniert werden kann, während die kleinere Achse auf
der Y-Achse positioniert ist. Ebenfalls bei dieser
Konstruktion ist der Kern 2a versehen mit
Doppelt-Brechung und demzufolge kann die
Polarisationsebene von Licht eines besonderen Modus
aufrechterhalten werden können.
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Eine Halbwellenplatte kann angewendet werden als der
Rotor 8. In diesem Fall kann ein Einstellen des Winkels
der Rotation (vorbestimmter Winkel) erzielt werden durch
Setzen der Orientierung der optischen Achse der
Halbwellenplatte. Der Rotor 8 kann andererseits aufgebaut
sein aus einem Faraday-Rotor, an den ein vorbestimmtes
magnetisches Feld angelegt ist. In diesem Fall kann
Setzen des Rotationswinkels erzielt werden durch Setzen
des vorbestimmten magnetischen Feldes. Nach der
vorliegenden Erfindung kann das Verzweigungsverhältnis
von Licht zum Überwachen bezüglich der Hauptsignalausgabe
leicht eingestellt werden durch willkürliches Setzen des
Rotationswinkels auf diese Art und Weise.
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Nebenbei ist die Lichtleistung, die für die Überwachung
erforderlich ist, im allgemeinen niedrig. Dementsprechend
wird, um eine hinreichend hohe Leistung einer
Hauptsignalausgabe zu gewährleisten, der Rotationswinkel
von Licht durch den Rotor 8 vorzugsweise so eingestellt,
daß für vorgegebene orthogonale
Eingabelicht-Polarisationsrichtungen die Leistung des
außerordentlichen Lichtstrahls, welcher übertragen wird
in der fünften Faser 14, höher ist als die Leistung des
ordentlichen Lichtstrahls, welcher übertragen wird in der
vierten Faser 12, während die Leistung des
außerordentlichen Lichtstrahls, welcher übertragen wird
in der fünften Faser 14, höher ist als die Leistung des
ordentlichen Lichtstrahls, welcher übertragen wird in der
sechsten Faser 16.
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Verschiedene Schritte eines Prozesses zum Herstellen
eines Polarisationskopplers werden im folgenden mit Bezug
auf die Figuren 6A, 6B und 6C beschrieben werden.
Zunächst werden eine erste Mutterfaser 20, welche später
die erste und vierte Faser 2 und 12 ausmachen wird, eine
zweite Mutterfaser 22, welche die zweite und fünfte Faser
4 und 14 ausmachen wird, und eine dritte Mutterfaser 24,
welche die dritte und sechste Faser 6 und 16 ausmachen
wird, fixiert auf einem Substrat 18, und zwar in der Form
einer flachen Platte, hergestellt aus Quarzglas oder
dergleichen, wie gezeigt in Figur 6A, und zwar
beispielsweise unter Benutzung eines Verbindungsmittels.
Sie können andererseits befestigt werden durch Löten auf
ein Substrat, welches im voraus beschichtet ist mit Gold
auf der Befestigungsoberfläche davon. In dem vorliegenden
Beispiel wird die zweite Mutterfaser 22 in einer engen
Kontaktbeziehung mit der ersten und dritten Mutterfaser
20 und 24 auf dem Substrat 18 gehalten. Die Mutterfasern
20, 22 und 24 haben aufrechterhaltene Polarisationsebenen
(Polarisationsebenen linear polarisierten Licht, das
übertragen wird, während diese aufrechterhalten werden),
welche sich parallel oder senkrecht zueinander
erstrecken. Beim vorliegenden Beispiel ist die erste
Mutterfaser 20 so angeordnet, daß die X-Achse davon in
Figur 4 sich senkrecht zur Befestigungsoberfläche des
Substrats erstreckt, während sich die Y-Achse parallel
zur Befestigungsoberfläche erstreckt und die zweite und
dritte Mutterfaser 22 und 24 sind so angeordnet, daß die
X-Achsen davon sich parallel zur
Substrat-Befestigungsoberfläche erstrecken, während die
Y-Achsen sich senkrecht zur
Substrat-Befestigungsoberfläche erstrecken.
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Im folgenden werden die Mutterfasern 20, 22 und 24,
welche an dem Substrat 18 befestigt sind, in einer
vorbestimmten Schnittbreite geschnitten, und zwar unter
Benutzung einer Schnittsäge oder dergleichen, so daß die
gegenüberliegenden Schnittflächen davon in derselben
Ebene positioniert werden können, wie gezeigt in Figur
6B, um dadurch die erste Nutterfaser 20 in die erste und
vierte Faser 2 und 12, die zweite Mutterfaser 22 in die
zweite und fünfte Faser 4 und 14 und die dritte
Mutterfaser 24 in die dritte und sechste Faser 6 und 16
zu teilen. Dabei kann eine Nut oder ein Schlitz 26
geformt werden auf dem Substrat 18 in einer Form in
Übereinstimmung mit einem Ansteuerradius der Schnittsäge
aufgrund einer Dispersion oder dergleichen bei einem
Betrieb zur Herstellung, aber es wird keine
Schwierigkeiten mit solch einer Nut 26 geben. Danach
werden ein Rotor 8 und eine doppelt-brechende Platte 10,
welche im voraus miteinander integriert sind unter
Benutzung eines optischen Verbindungsmittels oder
dergleichen, eingesetzt zwischen die erste, zweite und
dritte Faser 2, 4 und 6 und die vierte, fünfte und
sechste Faser 12, 14 und 16 und werden an die letzte
befestigt mit Hilfe eines optischen Verbindungsmittels
oder dergleichen, wie in Figur 6C ersichtlich.
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Letztendlich werden die dritte Faser 6 und die vierte
Faser 12 miteinander verbunden, beispielsweise durch
Verschmelzung, so daß die aufrechterhaltenen
Polarisationsebenen davon sich parallel oder senkrecht
zueinander erstrecken. Eine Bestätigung einer
aufrechterhaltenen Polarisationsebene einer Faser kann
bewirkt werden durch Einstrahlen eines Strahls eines
sichtbaren Lasers auf die Faser von der Seite, um einen
Spannungs-anlegenden Abschnitt der Faser zu bestätigen.
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Mit Bezug auf Figur 7 ist eine Konstruktion eines
Hauptabschnitts eines optischen Übertragers gezeigt, an
dem ein Polarisationskoppler nach der vorliegenden
Erfindung angelegt wird. Das Bezugszeichen 26 bezeichnet
eine Laserdiode verbunden mit der ersten Faser 2, 30 eine
weitere Laserdiode verbunden mit der zweiten Faser 4 und
32 eine Überwachungsphotodiode verbunden mit der sechsten
Faser 16. Nach der Konstruktion kann Licht von jeder
Laserdiode 28 und 30 ausgegeben werden mittels der
fünften Faser 14. Dementsprechend kann die
Zuverlässigkeit des optischen Übertragers durch
Duplizieren der Lichtquelle verbessert werden. Da
weiterhin optische Ausgaben der Laserdioden 28 und 30
geteilt werden können bei im wesentlichen gleichen
Verzweigungsverhältnissen von einer Hauptsignalroute, um
Leistung davon zu erfassen, kann eine Verschlechterung
einer Betriebslaserdiode mit dem Verstreichen der Zeit
beobachtet werden können auf einer Ein-Linien-Basis.
Während bei den bevorzugten Ausführungsformen, die hier
gezeigt sind, die dritte und vierte Faser 6 und 12
erzeugt werden aus verschiedenen Mutterfasern, können die
erste und dritte Mutterfaser andererseits gemeinsam
hergestellt werden, um eine Verbindung der dritten und
vierten Faser 6 und 12 durch Verschmelzen zu vermeiden.