FI82316B - Optisk foergreningsanordning. - Google Patents

Description

! 82316

Optinen haaroitinelin

Keksinnön kohteena on optinen haaroitinelin optisen kuidun muodostamaan siirtoyhteyteen liittymistä varten, 5 joka haaroitinelin käsittää ainakin yhden tasomaisen lasi-substraatin, johon on muodostettu ionivaihtotekniikalla valokanavia, joissa valon taitekerroin on suurempi kuin muualla lasisubstraatissa.

Nykyisin on käytössä monia erilaisia paikallisverk-10 kojärjestelmiä, joissa useat yhteiseen väylään kytketyt älykkäät laitteet kommunikoivat keskenään väylän kautta. Tällaiset väyläratkaisut toteutetaan yleensä käyttäen kaupallisesti saatavilla olevia sähköisiä tiedonsiirtokompo-nentteja ja sähköistä tiedonsiirtoväylää. Sähköiset jär-15 jestelmät eivät kuitenkaan ole riittävän luotettavia esimerkiksi teollisuusympäristössä, missä esiintyy runsaasti sähkömagneettisia häiriöitä. Optinen kuitu ja optinen tiedonsiirto on varteenotettava vaihtoehto kuparijohtimelle ja sähköiselle tiedonsiirrolle sovellutuksissa, jossa vaa-20 ditaan suurta luotettavuutta, koska optinen kuitu on immuuni sähkömagneettiselle säteilylle ja maasilmukoille ja aikaansaa täydellisen sähköisen erotuksen laitteiden välille. Kuitu on myöskin kevyt ja sen suurta kaistanleveyttä voidaan käyttää hyväksi esimerkiksi reaaliaikaisissa sää-25 tösovellutuksissa teollisuusympäristössä.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on aikaansaada tällaisiin optisiin väylärakenteisiin sopiva optinen haaroitinelin.

Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä 30 optisella haaroitinelimellä, jolle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että haaroitinelin käsittää kaksi lasisubs-traattia, joissa kummassakin on lasisubstraatin poikki ulottuva päävalokanava sekä oleellisesti pienemmän poikkileikkauspinta-alan omaava lähetin/vastaanotinvalokanava, 35 joka jakautuu kahdeksi symmetriseksi haaraksi, jotka kaar- 2 82316 tuvat vastakkaisiin suuntiin päävalokanavan suuntaisiksi ja yhtyvät päävalokanavaan, valokanavien käsittäessä oleellisesti puoliympyrän muotoisen poikkileikkauksen, ja että lasisubstraatit on liitetty yhteen siten, että päävalo-5 kanavat ovat vastakkain ja erotettu optisesti toisistaan lasisubstraattien välissä olevalla pienen taitekertoimen omaavalla kerroksella.

Vastakkain asetetut puoliympyrän muotoiset päävalo-kanavat muodostavat ympyrän muotoisen valokanavan, jolla 10 on oleellisesti sama halkaisija kuin väyläkuidulla, joka tullaan liittämään tämän valokanavan molempiin päihin siten, että optinen väylä kulkee valokanavan kautta. Toisella lasisubstraatilla olevaan sivuvalokanavaan kytketään optinen lähetinkomponentti ja toisella lasisubstraatilla 15 olevaan sivuvalokanavaan kytketään optinen vastaanotin-komponentti. Keksinnön mukaisessa haaroitinelimessä optinen signaali voidaan kytkeä optisesta lähettimestä sivuvalo-kanavan kautta väylälle samanaikaisesti molempiin suuntiin lähes häviöttömästi (ainoastaan 3 dB:n ideaalisella teho-20 häviöllä). Vastaavasti väylältä voidaan kytkeä kummasta suunnasta tahansa tulevasta optisesta signaalista toisessa lasisubstraatissa olevan sivuvalokanavan avulla optiselle vastaanottimelle haluttu, väylään kytkettyjen solmupisteiden lukumäärästä riippuva optinen teho. Sivuvalokanavan 25 haaran poikkipinta-alan suhde päävalokanavan poikkipinta-alaan määrää väylältä siepattavan optisen tehon suuruuden. Koska lähetinkomponenttiin kytketty sivuvalokanava ja vas-taanotinkomponenttiin kytketty sivuvalokanava ovat eri substraateissa, joiden välissä on pienen taitekertoimen 30 omaava kerros, lähetin ja vastaanotin ovat optisesti toisistaan täysin erotettuja. Tämän vuoksi ylikuuluminen väylän saman solmupisteen lähettimen ja vastaanottimen välillä on pieni. Tällöin solmun oma lähetys ei häiritse solmun vastaanotinta. Tämän ansiosta esimerkiksi optinen kilpa-35 varausväylä voidaan toteuttaa tunnistamalla sanomien tör- 3 82316 mäys solmussa, koska väylältä kuuluva signaali voi olla peräisin vain jostakin muusta solmusta.

Lisäksi ionivaihtotekniikalla valmistetulla valo-kanavalla on pieni muotoselektiivisyys, mikä edelleen pie-5 nentää väylälle kytketyn optisen signaalin vaimennusta. Lisäksi samalle substraatille voidaan helposti valmistaa useita erilaisia haaroittimia.

Keksintöä selitetään nyt yksityiskohtaisemmin suo-ritusesimerkin avulla viitaten oheiseen piirrokseen, jossa 10 kuvio 1 esittää perspektiivikuvan keksinnön mukaisen haaroitinelimen kahdesta lasisubstraatista, kun ne ovat toisistaan erotettuina, kuvio 2 esittää perspektiivikuvan keksinnön mukaisesta haaroitinelimestä lasisubstraatit toisiinsa liitet-15 tyinä, ja kuvio 3 esittää leikkauskuvan keksinnön mukaisesta haaroitinelimestä, johon on liitetty optinen väyläkuitu sekä vastaanotin- ja lähetinkomponentit.

Kuviossa 1 on esitetty kaksi suorakaiteen muotoista, 20 tasomaista lasisubstraattia 1 ja 2, joiden toiselle taso-pinnalle on muodostettu ioninvaihtotekniikalla puoliympyrän muotoiset valokanavat 3a ja 6 sekä vastaavasti 3b ja 5. Valokanavia muodostettaessa lasisubstraatin pintaan muodostetaan sopiva maski, jossa on haluttujen valokanavien koh-25 dalla aukot. Tämän jälkeen lasisubstraatin päälle muodostetaan rajoitettu ionilähde, edullisesti lasisubstraatin pintaan höyrystetty hopeakalvo, josta ionit sähkökentän avustuksella tunkeutuvat lasiin ja korvaavat paikallisesti lasissa alkuaan olevia ioneja, kuten Na*-ioneja. Rajoitet-30 tua ionilähdettä käytettäessä valokanavien dimensiot määräytyvät maskissa olevan aukon leveydestä ja hopeakalvon paksuudesta: kapeampi maskissa oleva aukko aikaansaa matalamman valokanavan.

Kuviossa 3 on havainnollistettu lasisubstraatin 1 35 pintaan muodostettuja valokanavia. Lasisubstraatin poikki 4 82316 sen yhdestä reunasta toiseen reunaan kulkee oleellisesti suora ja leveä päävalokanava 3a. Päävalokanavan 3a leveys on edullisesti yhtä suuri kuin optisen väyläkuidun 10 halkaisija. Lasisubstraatin toisesta sivureunasta alkaa ka-5 peampi ja oleellisesti pienemmän poikkileikkauspinta-alan omaava sivuvalokanava 6, joka jakautuu kahdeksi symmetriseksi haaraksi 6b ja 6a, jotka kaartuvat vastakkaisiin suuntiin kohti päävalokanavan 3a vastakkaisia päitä päävalokanavan suuntaisiksi ja yhtyvät päävalokanavaan kas-10 vattaen päävalokanavan 3a poikkileikkauspinta-alaa oman poikkileikkauspinta-alansa verran. Tästä on seurauksena pieni muotoselektiivisyys sekä väylälle että väylältä optista signaalia kytkettäessä. Päävalokanavaan 3a muodostuu siten kapeampi osuus niiden kohtien väliin, joissa haarat 15 6a ja 6b liittyvät päävalokanavaan.

Kuten edellä todettiin, poikkileikkaukseltaan puoliympyrän muotoisten kanavien syvyydet ovat suoraan verrannollisia niiden leveyteen, minkä vuoksi pääkanava 3a on huomattavasti syvempi kuin sivukanava 6 tai sen haarat 20 6a ja 6b.

Haaroitinelimen toinen lasisubstraatti 2 käsittää vastaavasti lasisubstraatin poikki ulottuvan leveän päävalokanavan 3b ja siihen yhtyvän kapeamman sivuvalokanavan 5. Sivuvalokanavaa 5 on kuitenkin siirretty päävalokanavan 25 3b pituussuunnassa lasisubstraatilla 1 olevan sivuvalokanavan 6 suhteen siten, että ne eivät ole täysin kohdakkain.

Lasisubstraatit 1 ja 2 liimataan kuvion 2 mukaisesti yhteen niiden välissä olevalla pienitaitekertoimisella 30 liimakerroksella 7, joka on edullisesti esim. silikoniku-mia tai jokin UV-valolla kovettuva liima. Lasisubstraatit 1 ja 2 liitetään yhteen siten, että puoliympyrän muotoiset päävalokanavat 3a ja 3b tulevat vastakkain ja muodostavat oleellisesti ympyrän muotoisen poikkileikkauksen omaavan 35 valokanavan 3, jonka taitekerroin ja halkaisija on edul- 5 82316 lisesti yhtä suuri kuin kanavan 3 päähän liitettävän väylä-kuidun 10. Lasisubstraattien 1 ja 2 välissä oleva pieni-taitekertoiminen liimakerros erottaa valokanavan puoliskot 3a ja 3b ja sitä kautta haaroitinelimen lähetin- ja vas-5 taanotinhaarat 5 ja 6 optisesti toisistaan.

Kuviossa 3 on havainnollistettu kuinka väyläkuidut 10 liittyvät päävalokanavan 3a päihin. Haaroitinelimen sivupintaan on liimattu optinen lähetinkomponentti 8, kuten LED, optisen signaalin lähettämiseksi lähetinkanavaan 6. 10 Suoraan haaroitinelimen kylkeen sijoitetulla lähetinkom-ponentilla saavutetaan paras optinen kytkentä lähetinkom-ponentista lähetinkanavaan 6. Kuviossa 3 on lisäksi piirretty katkoviivalla vastaanotinkanava 5 sekä sen kohdalle haaroitinelimen kylkeen sijoitettu ilmaisinkomponentti 9, 15 kuten PIN-diodi. Vaihtoehtoisesti lähetin- ja/tai vastaan-otinkomponentit voidaan liittää kanaviin 5 ja 6 erillisellä optisella kuidulla, jota kutsutaan yleisesti häntäkuiduksi.

Kuviot ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Yksityis-20 kohdiltaan keksinnön mukainen optinen haaroitinelin voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (6)

6 82316

1. Optinen haaroitinelin optisen kuidun muodostamaan siirtoyhteyteen liittymistä varten, joka haaroitinelin 5 käsittää ainakin yhden tasomaisen lasisubstraatin (1, 2), johon on muodostettu ionivaihtotekniikalla valokanavia (3, 5, 6), joissa valon taitekerroin on suurempi kuin muualla lasisubstraatissa, tunnettu siitä, että haaroitinelin käsittää kaksi lasisubstraattia (1, 2), joissa kummas-10 sakin on lasisubstraatin poikki ulottuva päävalokanava (3a, 3b) sekä oleellisesti pienemmän poikkileikkauspinta-alan omaava lähetin/vastaanotinvalokanava (5, 6), joka jakautuu kahdeksi symmetriseksi haaraksi (5a, 5b, 6a, 6b), jotka kaartuvat vastakkaisiin suuntiin päävalokanavan (3a, 3b) 15 suuntaisiksi ja yhtyvät päävalokanavaan, valokanavien (3, 5, 6) käsittäessä oleellisesti puoliympyrän muotoisen poikkileikkauksen, ja että lasisubstraatit on liitetty yhteen siten, että päävalokanavat (3a, 3b) ovat vastakkain ja erotettu optisesti toisistaan lasisubstraattien (1, 2) 20 välissä olevalla pienen taitekertoimen omaavalla kerroksella (7).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen haaroitinelin, tunnettu siitä, että pienen taitekertoimen omaava kerros (7) on silikonikumia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen haaroitin elin, tunnettu siitä, että toisen lasisubstraatin (2), lähetin/vastaanotinvalokanava (5) on kytketty optiseen vastaanotinkomponenttiin (9) ja toisen optiseen lähetin-komponenttiin (8).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen haaroitinelin, tunnettu siitä, että vastaanotin- ja/tai lähetin-komponentit (8, 9) on liitetty suoraan lasisubstraattien (1, 2) sivupintaan.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen haaroitinelin, 35 tunnettu siitä, että vastaanotin- ja/tai lähetin-komponentit on kytketty lähetin/vastaanotinkanaviin optisen kuidun välityksellä. 7 82316

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen haaroitinelin, tunnettu siitä, että päävalokanavaan (3a, 3b) yhtyvä lähetin/vastaanotinkanava (5, 6) kasvattaa päävalokanavan poikkileikkauspinta-alaa. 8 82316