DK166930B1 - Fiberoptisk stjernekobler - Google Patents

Description

i DK 166930 B1

Opfindelsen angår en fiberoptisk stjernekobler ifølge krav l's indledning.

Sådanne stjernekoblere nødvendiggøres fx til fiberoptiske fordelernet samt til optiske databussyste-5 mer. Virkemåden for en sådan stjernekobler forklares under henvisning til fig. 1. Her er indgangslysbølgelederne 1 til 10 samt udgangslysbølgelederne 11 til 20 forbundet med et optisk koblingssted 21. Indkobles der nu fx lys i indgangslysbølgelederne 1 til 10, 10 hvor til P10 er de tilhørende indgangslysydelser, bevirker koblingsstedet 21 en blanding af lysydelserne til P10 således, at der fx fra hver af ud gangslysbølgelederne 11 til 20 udtræder en så vidt mulig lige stor del af til P10, dvs. at der i 15 hver udgangslysbølgeleder 11 til 20 føres en enkelt-udgangslysydelse P1/10+P2/10+... + p10/io.

Fra trykskriftet: E.G. Rawson, M.D. Bailey "Bitaper star couplers with up to 100 fibre channels", Electronics Letters. 5. juli 1979, bind 15, nr. 14, 20 side 432 til 433, er det kendt at sammentvinde flere, indtil 100, gradientprofil-lysbølgeledere for flere svingningstyper. Derefter bliver det sammentvundne sted opvarmet således, at lysbølgelederne smelter sammen med hinanden. Desuden bliver der yderligere udøvet en me-25 kanisk trækspænding i lysbølgeledernes længderetning, således at tværsnittet af de enkelte lysbølgeledere formindskes i koblingsstedets område, dvs. det sammentvundne og smeltede sted. Et sådant koblingssted er derfor udformet som en massiv stav og er derfor på 30 grund af den interne lysfordeling ikke egnet til anvendelse ved lysbølgeledere for en enkelt svingningstype.

Stjernekoblere for lysbølgeledere for en enkelt svingningstype er især økonomisk interessante, fx 35 ved anvendelsen til digitale højtopløsende fjernsynsfordelernet, hvor lysbølgeledere for en enkelt sving- DK 166930 B1 2 ningstype har en væsentlig større overføringsbåndbredde i forhold til lysbølgeledere for flere svingningstyper og derfor muliggør en væsentlig større informationsoverføringshastighed, fx nogle Gbit/sek. Lysbølge-5 ledere for en enkelt svingningstype må især anvendes ved optiske overføringssystemer, der arbejder med kohærent lys.

Stjernekoblere for lysbølgeledere for en enkelt svingningstype fremstilles især ved fiberoptisk sammen-10 føjning af såkaldte 2x2 fiberoptiske tilspidsnings koblere. En sådan 2x2 tilspidsningskobler, fig. 2, består af to indgangslysbølgeledere, hvor den i indgangslysbølgelederen ankommende lysydelse i hovedsagen ensartet overføres til udgangslysbølgelederne. Dette 15 opnås ved sammensmeltning af indgangs- og udgangslys bølgelederne i koblingsstedet 21' s område, hvor de enkelte lysbølgelederes tværsnitsareal samtidig formindskes (tilspidses). Med flere sådanne 2x2 tilspidsningskoblere kan især en stjernekobler for en en-20 kelt svingningstype opbygges.

Fig. 3 viser som eksempel opbygningen af en stjernekobler for en enkelt svingningstype med fire indgangslysbølgeledere 1 til 4 for en enkelt svingningstype og fire udgangslysbølgeledere 11 til 14 for 25 en enkelt svingningstype. Derved blandes først og fremmest de optiske indgangskanaler 1 med .2 henholdsvis 3 med 4. Der opstår mellemkanalerne 1' til 4' . Derpå blandes mellemkanalerne 1' med 3' henholdsvis 2' med 4', således at udgangskanalerne 11 til 14 op-30 står. Ved et større antal ind- og udgangskanaler nød vendiggøres på ufordelagtig vis et betydeligt antal 2x2 tilspidsningskoblere. For Z=2^ kanaler er antallet af de nødvendige 2x2 tilspidsningskoblere givet ved Ν·2ν-1. Nogle eksempler: til 8 = 23 kanaler 35 behøver man tolv 2x2 tilspidsningskoblere, til 32 = 25 kanaler behøver man firs 2x2 tilspidsnings- DK 166930 B1 3 koblere. Disse 2x2 tilspidsningskoblere må da bestemmes og så vidt muligt kobles optisk tabsfrit med hinanden, fx ved hjælp af splejsninger, der fremstilles ved smeltning af lysbølgelederen i en lysbue. En sådan 5 stjernekobler er derfor på ufordelagtig måde dyr at fremstille og har desuden høje forstyrrende overføringstab.

Det er opfindelsens formål at tilvejebringe en stjernekobler af den nævnte art, der kan fremstilles 10 prisbilligt,og som især er egnet til lysbølgeledere for en enkelt svingningstype.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved de i krav l's kendetegnende del angivne særegenheder. Fordelagtige udformninger og/eller videreudviklinger frem-15 går af underkravene.

En første fordel ved opfindelsen består i, at der kan fremstilles en rumligt mindre og mere mekanisk robust stjernekobler.

En anden fordel består i, at der kun forekommer 20 ét koblingssted. Derved undgås optiske tab. Der kræves altså ingen yderligere splejsningssteder.

Fig. 1 viser princippet for en stjernekobler med ti indgangslysbølgeledere og ti udgangslysbølgeledere, fig. 2 viser princippet for en stjernekobler med 25 to indgangslysbølgeledere og to udgangslysbølgeledere, fig. 3 viser princippet for en stjernekobler for en enkelt svingningstype med fire indgangslysbølgeledere og fire udgangslysbølgeledere, fig. 4 viser en stjernekobler for tolv lysbølge-30 ledere i henhold til opfindelsen, og fig. 5 er et snitbillede langs snitlinien A-A' i den i fig. 4 viste stjernekobler.

Opfindelsen forklares i det følgende ved hjælp af et udførelseseksempel under henvisning til de ske-35 matiske figurer 4 og 5. Her viser fig. 4 en skematisk, perspektivisk fremstilling af en stjernekobler for tolv DK 166930. B1 4 lysbølgeledere for en enkelt svingningstype, og fig. 5 et snit gennem det tilhørende koblingssted 21 på det med A-A' betegnede sted.

Ifølge fig. 4 er midtpunkterne af bølgelederne 5 ml for en enkelt svingningstype anbragt på en cirkulær cylinder. I en del af koblingsområdet L er på lyslederen det såkaldte primærovertræk, dvs. den primære plastbelægning, fjernet, fx på en længde på ca. 20 mm, således at lysbølgeledernes (kvartsglas-)-cylinder-10 flader berører hinanden på den viste måde. Disse bliver nu sammensmeltet, således at hver fibers diameter D aftager. Der opstår en såkaldt tilspidsning samt et hult cylinderformet koblingssted 21. Dette har en af lysbølgelængden afhængig længde 1 på ca. 20 mm. Over-.15 koblingen af lyset sker i koblingsstedet 21' s snæv-reste område. I dette snævreste område er (kvartsglas-) lysbølgelederen for en enkelt svingningstyper fx trukket tynd fra en oprindelig (bølgeleder-)yderdiameter D på 125μιη til et (cylinder flade-) tværsnit d på ΙΟμπι 20 til 20μιιι. Ledningen af lyset sker da ikke mere gennem lysbølgelederens kerne, men gennem dens cylinderfladeområde, hvor cylinderens grænseflade glas-luft er bestemmende over for den omgivende luft. Til lysbølgeledere anvendes med fordel (kvartsglas-)lysbølgeledere 25 for en enkelt svingningstype med en såkaldt "tilpasset klædning". Fører man nu lys med ydelsen PQ ind i en indgangs-lysbølgeleder, bliver i området for koblingsstedet 21, hvis tværsnit er vist i fig. 5, den opståede ringformede bølgeleders svingningstyper stimuleret 30 med fælles optiske fase. Da disse svingningstyper har forskellige løbetider, kommer de ved videreløb gennem den ringformede bølgeleder ud af fase. De opståede faseforskelle forøges kontinuerligt ved lysets videreløb gennem den ringformede bølgeleder. Adskiller disse fa-35 seforskelle sig nu med hele multipla af 2π, opnår man en konstruktiv interferens af faserne og dermed optisk

Claims (6)

35 PATENTKRAV

1. Fiberoptisk stjernekobler bestående af mindst én indgangslysbølgeleder, flere udgangslysbølgeledere DK 166930 B1 samt et koblingssted, i hvilket ind- og udgangslysbølgelederne er smeltet sammen med hinanden, kendetegnet ved, at koblingsstedet (21) er udformet som en hul cylinder.

2. Fiberoptisk stjernekobler ifølge krav l, kendetegnet ved, at ind- og udgangslysbølgelederne ved koblingsstedet (21) hver især har en i forhold til de øvrige lysbølgelederområder formindsket tværsnitsflade.

3. Fiberoptisk stjernekobler ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at koblingsstedets (21) længde (1) samt tværsnitsflade er udformet således, at der i de respektive udgangslysbølgeledere (11 til 20) kan indkobles en forudbestemt lysydelse.

4. Fiberoptisk stjernekobler ifølge et af de fo regående krav, kendetegnet ved, at der i udgangslysbølgelederne (11 til 20) i hovedsagen indkobles den samme lysydelse.

5. Fiberoptisk stjernekobler ifølge et af de fo- 20 regående krav, kendetegnet ved, at i det mindste udgangslysbølgelederne (11 til 20) er udformet som lysbølgeledere for en enkelt svingningstype.

6. Fiberoptisk stjernekobler ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at koblings- 25 stedet (21) i hovedsagen har en cirkelringformet tværsnitsflade.