NO148201B - Tilslutningsinnretning for fiberoptiske kommunikasjonssystemer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en tilslutningsinnretning for fiberoptiske kommunikasjonssystemer for å forbinde en strålingskilde i form av en lys- eller laserdiode som utsender en strålingsbunt med elliptisk tverrsnittsform og relativt stor divergens, med en optisk fiber med i det vesentlige sirkulær tverrsnittsform, hvilken tilslutningsinnretning innbefatter et lysoverførende organ med motstående sider og linseorgan ved disse sider for dannelsen av et optisk system sammen med det lysoverførende organ, idet hvert linseorgan innbefatter en rotasjonsflate som danner et hulrom, og hvor de innerste punkter på disse hulrom er beliggende på en rett linje som utgjør en optisk akse for systemet, hvorved den optiske fiber er innført i det ene hulrom med sin akse innrettet i det vesentlige i linje med den optiske akse og kanten mellom mantelflaten på fiberen og endeflaten av denne liggende mot den rotasjonsflate som utgjør veggen til hulrommet og med et optisk materiale anordnet i hulrommet, for i det vesentlige fullstendig utfylling av rommet mellom fiberens endeflate og hulrommets vegg, hvorved brytningsindeksen for det optiske materiale og det lysoverførende organ har for-utbestemte verdier på en slik måte at i det vesentlige alt lys som fra strålingskilden passerer gjennom det lysoverførende organ brytes av linseorganet og mottas av den optiske fiber, karakterisert ved at en reflekterende, konisk flate er anordnet aksielt i det andre, nærmest lyskilden beliggende hulrom i det lysoverførende organ, hvilken reflekterende flate er beregnet på å motta den fra laserdioden utsendte strålebunt og blande og reflektere denne, slik at det dannes en strålebunt med i det vesentlige sirkulær tverrsnittsform og mindre divergens, og at et optisk materiale ligger an mot den som laserdiode utførte strålingskilde, og utfyller rommet innenfor den reflekterende flate og det fremfor denne beliggende del av hulrommet, hvilket optiske materiale har en forutbestemt brytningsindeks, som er slik at fra den reflekterende flate utgående lys brytes ved den andre rotasjonsflate for deretter å overføres gjennom det lysoverførende organ til den optiske fiber.

Flerkanals fiberoptiske kommunikasjonssystemer, som utnytter fibre som utgjør separate informasjonskanaler er tidligere kjent og krever effektive tilslutnings- og skjøteinnretninger for sammenkobling av de enkelte fibre slik at lys kan over-føres fra en fiber til en annen. Hvis det oppstår for store tap ved overgangen, blir hele systemet ubrukelig. Anstreng-elser med tilveiebringelse av en god sammenskjøting, har inntil nu i første rekke vært konsentrert på tilveiebringelsen av en buttsammenføyning av fiberendene ved hjelp av et egnet organ for innretting og fastholding av fiberendene i et for-søk på å få den største del av lyset fra senderfiberen til å mottas i den mottagende fibers kjerne. De således tidlig-, ere utviklede anordninger har generelt hatt karakteren av la-boratoriemodeller isteden for praktisk og kommersielt anvend-bare skjøteinnretninger. Store tap ved skjøter med buttsam-menf øyning fremkommer ved fiberfeilinnrettinger i tverretning, fra hverandre-ligdning av fiberendene, vinkelfeilinnrettinger av fibrene og såkalte Fresnel-refleksjoner. Disse faktorer har medført så uovervinnelige konstruksjonsproblemer at det inntil nu ikke er fremkommet noen helt tilfredsstillende tilslutnings- og skjøteinnretning for sammenføyning av enkelte optiske fibre.

Et annet problem fremkommer ved tilslutning av lysstrålekil-der til de optiske fibre såvel som tilslutningen av fibre til en lysfølsom detektor. Det typiske forhold er at lys-kildene konstrueres for oppfyllelse av de spesielle krav til de fiberoptiske kommunikasjonssystemer og således forekommer i mange forskjellige former. Blant disse krav er effekt, strålingsbilde, modulasjonsegenskaper, emitteringsflate og spektralkarakteristikk. Som typiske eksempler på slike strålingskilder kan nevnes lysdioder (LED) eller laserdio-der (LD). En del av disse kilder har strålingsegenskaper med rom- og vinkelspredninger, som er meget større enn den respektive mottagende fibers kjerneflate og mottagelsesvinkel. En direkte innsetting av fiberen resulterer i en ineffektiv tilslutning på grunn av feil rom- og vinkeloverens-stemmelse. Andre strålingskilder har strålingsegenskaper med romspredning som er mindre enn den mottagende fibers kjerneflate, men med vinkelspredning som strekker seg til vinkler større enn mottagelsesvinkelen for fiberen. Strålingskildene med disse sistnevnte egenskaper får en ineffektiv tilslutning hvis fiberen monteres direkte på grunn av at en stor del av lyset som treffer den mottagende fiber vil ha en vinkel som er større enn fiberens maksimale mottagelsesvinkel, og strål-ingen kommer herved ikke til å fanges opp av fibre, men går tapt for systemet.

Ved utgangsenden til det fiberoptiske kommunikasjonssystem < er det anordnet lysfølsomme detektorer, som også forekommer med en mengde forskjellige egenskaper og også i dette tilfelle er hver detektor optimalisert for kravene i det aktu-elle kommunikasjonssystem. Slike system som krever høy føl-somhet og høyfrekvent reaksjon, bruker vanligvis å utnytte en detektor med meget liten flate. Hvis detektorens flate er av samme størrelsesorden som kjerneflaten for senderfiberen eller mindre enn denne, blir en direkte innsetting av fiberen av naturlige grunner ineffektive.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en måte å unngå de ovenfor nevnte vanskeligheter på, og tilveiebringe et linsesystem i hvilket modusvolumene i systemets komponenter medregnes for oppnåelse av en optimal sammenføyningseffektivitet.

Hensikten ved oppfinnelsen oppnås ved en tilslutningsinnretning av den innledningsvis nevnte type, som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene.

Ved fleremodus optiske fibre transporteres den optiske energi i mange moduser, som utmerker seg ved de vinkler som den seg utbredende stråling danner med den optiske fibers aksel.

På grunn av interferens hos lyset, kan bare et endelig antall moduser eksistere i en fiber. Med kjente utbredelsesegen-skaper for energien i hver modus er det mulig å bestemme strå-lingen fra den utgående ende av en fiber såvel som energi-overføringen som skjer til en fiber fra en senderfiber eller en annen kilde. Den energi som mates inn i en fiber utgjør integralet av den innfallende stråling over rom- og vinkelinn-fallsgrensene for fiberen. Integralet over rom- og vinkel-grensene utgjør modusvolumet. Modusvolumet for en kilde

(LED, LD, en senderfiber etc.) såvel som modusvolumet for en mottager (fotodetektor, mottagerfiber etc), utgjør en konstant. Det innbyrdes forhold mellom rom- og vinkelgrenseom-rådene for dette volum kan imidlertid forandres under forut-setning av at det totale volum forblir konstant. I systemet ifølge foreliggende oppfinnelse oppnås variasjoner i rom- og vinkelutstrekningen til modusvolumet for forbedring av virkningsgraden til sammenføyningen.

Hvis modusvolumet til den sendende anordning er lik eller mindre enn den hos den mottagende anordning, er det teore-tisk mulig å overføre 100% av energien. En slik sender kan ha en stråling med en romutstrekning mindre enn mottageren og en vinkelutstrekning med grenseområder større enn mottageren. Anordningen ifølge oppfinnelsen resulterer i en meget høy virkningsgrad for skjøten eller sammenføyningen i disse tilfeller, og tillater at romutstrekningen til senderanordn-ingen kan utskiftes med en fast vinkel, slik at all strålings-energi ligger innenfor mottagervinkelen og romutstrekningen for mottageranordningen.

Ettersom sammenføyningen ved foreliggende oppfinnelse skjer ved hjelp av linsesystemet, oppnås en modusblanding. Energi fra en modus kommer således til å fordeles over mange moduser hos mottageranordningen. Dette kan utnyttes for oppnåelse av en optimal båndbreddeforbedring.

Oppfinnelsen utnytter objektiv- og immersjonslinser for tilveiebringelse av en spesielt effektiv optisk tilslutnings-anordning fra fiber til fiber som eliminerer de problemer som har oppstått ved fiberskjøteanordninger av buttsammenføy-ningstypen. Tilslutningsanordningen innbefatter et transparent organ, såsom en plastblokk, i hvilken motstående hulheter utformes. Hulheten avgrenses av rotasjonsflater som kan være halvsfæriske eller asfæriske. I disse hulheter plasseres et materiale med brytningsindeks. Endene til de optiske fibre som skal sammenføyes innsettes i de motstående hulheter og fikseres i denne stilling. Et innrettingsorgan bringer fibrene til en stilling med parallelle akser. Fibrene presses aksielt inn i hulhetene, slik at flatene i disse samvirker med endene av fibrene for tilveiebringelse av en selvsentrering av fibrene såvel som meget eksakt innretting og stillingsfiksering av disse.

Brytningsindeksen for det optiske materiale i linsehulrommet er fortrinnsvis større"enn for den transparente blokk og det oppnåes derved at det lys som utsendes fra den ene fiber brytes og overføres til den andre. Herved oppnås en meget effektiv lysoverføring.

Videre kan det være anordnet en mellomliggende linse mellom objektivlinsen og immersjonslinsen. Denne mellomliggende linse kan være en bikonveks linse av et optisk materiale som har en brytningsindeks som er større enn den for det transparente organ. I denne versjon er brytningsindeksen til det transparente organ på sin side større enn for det optiske materiale som benyttes i objektiv- og immersjons-linsens. Det transparente organ kan være delt i planet for den mellomliggende linse, som tillater en sammensetting og deling av tilslutnings- eller skjøteinnretningen uten for-styrrende innvirkning på de optiske fibre ved disse linser. Herved blir skjøteinnretningen bedre egnet for praktisk an-vendelse ute på feltet.

I visse tilfeller kan flere enn en mellomliggende linse benyttes, og i hvert fall behøver linsen ikke nødvendigvis være en bikonveks linse. Variasjoner i strålingsmønsteret for det overførte lys for oppnåelsen av spesielle resultater kan tilveiebringes ved forandring av forholdene mellom bryt-ningsindekser for det transparente materiale og de materialer som har en brytningsindeks.

Foreliggende oppfinnelse vedrører således en tilslutnings-anordning for forbindelse av en kilde med fibre, henholdsvis fibre med en detektor, hvilken anordning med høy virknings— grad kan forbinde en fiber med en lysemitterende diode eller en laserdiode. I det sistnevnte tilfelle og ved lysemitterende dioder kan en avsmalnende bølgestyring utnyttes for å utvide romutstrekningen for diodestrålingen til et symmetrisk område med sirkulært tverrsnitt med azimutalt symmetrisk vinkelspredning, slik at en vesentlig forbedret tilslutnings-virkningsgrad oppnås. Hvis modusvolumet for kilden er lik eller mindre enn det i for den mottagende fiber gir linsesystemet ifølge oppfinnelsen en effektiv tilslutning ved at rom-grensene for den emitterte stråling utskiftes med en mer ønskelig fast vinkel for strålingsfeltet, dvs. med vinkel-grenseområdet innenfor mottagelsesvinkelen for den mottagende fiber. Selv om modusvolumet forblir konstant, omformer således linsesystemet ifølge oppfinnelsen dette volum for å gjøre det bedre tilpasset til modusvolumet for den mottagende fiber.

I det tilfelle at modusvolumet for kilden er større enn modusvolumet for den mottagende fiber, behøver tilslutnings-virkningsgraden ikke nødvendigvis forbedres utover den direkte fiberinnsetting. Anordningen ifølge oppfinnelsen forbedrer imidlertid innrettingen av kilden fiberen og tilveiebringer en forbedret anordning for tilveiebringelse av tilslutningen eller skjøtingen og gir herved vesentlige fordeler i forhold til de tidligere kjente konstruksjoner.

De samme syntspunkter gjelder også ved tilslutning av fiberen til en detektor. Hvis detektorens flate er av en slik størrelse at den ikke skjærer alle stråler fra den utsendende fiber, kan linsesystemet ifølge oppfinnelsen tilveiebringe en forandring av den faste vinkel for strålingsfeltet for den emitterende fiber for tilveiebringelse av en effektiv tilslutning. Direkte fiberinnsetting kan ikke gi en effektiv tilslutning av detektorene med slike proporsjoner Hvis detektorens flate skjærer alle stråler fra den emitterende fiber, slik tilfelle er ved en detektor med en relativt stor flate, oppnås fordeler med innrettingen og tilslutningen, også hvis koblingsvirkningsgraden ikke blir større enn den for en direkte fiberinnsetting.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til et utførelseseksempel som er fremstilt på tegningen, som viser: Fig. 1 et skjematisk riss av et optisk system med utnyttelse av skjøteinnretningen ifølge oppfinnelsen, Fig. 2, 3 og 4 et riss sett forfra, et sideriss og et plan-riss sett ovenfra av en laserdiode som viser dennes strål-ingsmønster, Fig. 5 et lengdesnitt av et tilslutningsorgan for forbindelse av en laserdiode med en mottagende fiber, Fig. 6 et forstørret snitt gjennom tilslutningsinnretningen ifølge fig. 5, Fig. 7 et forstørret snitt som viser en anordning for tilslutning av en lysemitterende diode med fiber, Fig. 8 et forstørret snitt som viser tilslutningen av fiber til en detektor, Fig. 9 et delsnitt som viser tilslutningen av en optisk fiber til en detektor med liten flate, Fig. 10 et forstørret delsnitt som viser tilslutningen av en fiber til et linsesystem, hvor fiberen er utstyrt med en endehylse.

Teknikken ifølge foreliggende oppfinnelse kan utnyttes ved tilslutningsinnretninger mellom lyskilde og fiber såvel som mellom fiber og detektor, men også ved skjøteinnretninger mellom fibre. Et system av denne type, som er vist skjematisk på fig. 1, innbefatter en lyskilde 119 som ved hjelp av en tilslutningsinnretning 120 er tilsluttet til en optisk fiber 121, som mottar lys utsendt av kilden. En skjøteinnretning 122 i systemet, som kan være utformet som skjøteinnretningen 10 eller 54 som beskrevet ovenfor, tillater at lys fra fiberen 121 kommer inn i den mottagende fiber 123. En ytterligere tilslutningsinnretning 124 bringer lyset fra fiberen 123 til å mottas av en detektor 12 5 som danner utgangen i systemet .

Anvendelsen av en laserdiode som lyskilde 119 gir attraktive muligheter på grunn av sin relativt høye styrke, sine mono-kromatiske egenskaper og den letthet med hvilken lyskilden kan moduleres. Et problem fremkommer imidlertid ut fra det synspunkt at en typisk laserdiode gir en elliptisk stråle, som er vist skjematisk på fig. 2, 3 og 4. Stråler 126 som utsendes av en slik laserdiode 127, har en stor divergens i en retning vinkelrett mot lengden til laserdiodens bånd-formede strålingsområde. Vanligvis er dette område hos en laserdiode menget smalere enn kjerneflaten til en flermodusfiber. Vanlige tilslutningsinnretninger vil ikke effektivt kunne forbinde en laserdiode med en multimodusfiber som har et konisk mottagningsmønster med mindre divergens enn strålen til laserdioden. Heller ikke en buttsammenføyning av enden av fiberen mot laserdioden gjør det mulig å unngå den ineffektive tilslutning på grunn av at de ekstremt divergent utseende stråler ikke kan overføres til fiberen. Linsetek-nikken ifølge foreliggende oppfinnelse gir imidlertid mulig-het til en forenklet tilslutning med markant forbedret virk-Skjøteinnretningen 120, som er vist på fig. 5 og i forstørret delsnitt på fig 6, innbefatter en transparent koblingsblokk 128 som kan være av plast eller glass på samme måte som kob-lingsblokken ved de ovenfor beskrevne utførelsesformer. Blokken 128 kan fastholdes i skjøteinnretningen ved hjelp av klemorgan 12 9 og 130, som er utstyrt med fordypninger for innsetting og fastholding av blokken, såsom ved de forutnevnte utførelsesformer. I denne koblingsblokk 128 er det ved dens motstående, plane endeflater 133 og 134 utformet motstående hulrom 131 og 132. Disse hulrom er avgrenset av rotasjonsflater og innbefatter indre ender 135 og 136, avgrenset av sfæ-riske segmenter med stumpe koniske innganger 137 og 138.

Fiberen 121 strekker seg inn i hulrommet 132 med sin ende-flatekant 139 liggende an mot hulrommets flate. Fiberen 121 presses aksielt inn i hulrommet 132 og gripes av organene 12 9 og 130, slik at fiberen fortsetter å utøve en aksielt rettet kraft mot hulrommets vegg og derved oppnås en sentrer-ende virkning. Herved innrettes fiberens 121 akse eksakt på linje med aksen for hulrommet 132. Rommet mellom endeflaten 140 på fiberen 121 og veggen til hulrommet 132 er utfylt av et optisk transparent materiale 141, såsom en brytningsindeksvæske. Brytningsindeksen for denne væske er valgt slik at strålen bringes til å brytes på rett måte ved flaten 136 for optimalisering av energioverføringen inn i fiberen 121.

I hulrommet 131 er det anordnet en plugg eller hylse 144 av transparent materiale, såsom plast eller glass med en fremre endeflate 14 5 som komplementært ligger an mot den stumpe, koniske flate 137 i hulrommet 131 og slutter i en tversgående endeflate 146. Ved den bakre ende av pluggen 144 er det utformet en avsmalnende flate 147 som har stump konisk form, og ved sin ytre kant slutter seg til den ytre omkrets på den fremre flate 145. En pakning 148 av et ettergivende elasto-mert materiale eller lignende materiale passer over den bakre endeflate 147. På utsiden av pakningen 148 har klemorganene 129 og 130 avsmalnende flater 149 og 150 som er parallelle med flaten 147 på pluggen 144. Når tilslutningsinnretningen 12 0 er sammensatt, vil derfor klemorganene 129 og 130 via pakningen 148 gi en reaksjonskraft som forspenner pluggen 144 inn mot hulrommet 131. Dette sikrer et inngrep mellom plugg-flaten 145 og flaten 137 i hulrommet. Ved at disse to inn-grepsflater er avsmalnende, sentreres pluggen 14 4 og rettes inn i forhold til hulrommet 131 når tilslutningsinnretningen sammensettes.

Langs aksen til pluggen 144 går en åpning 152 med et sirkulært tverrsnitt, som strekker seg innover fra den fremre endeflate 14 6 til en indre ende nær den bakre del av pluggen 144. Åpningen 152 er avsmalnende i retning fra endeflaten 146.

En ytterligere åpning 154 som kan være sylindrisk og som er aksielt innrettet med åpningen 152, strekker seg innover fra den bakre ende av pluggen 144 og har større diameter enn den indre ende 152. Åpningen 154 slutter således i en avsats 155 hvor den møter åpningen 152. En støtteblokk 156 er komplementært innført i åpningen 144 og ligger an med sin fremre ende 157 mot avsatsen 155. Ved den fremre ende 157 på støtteblok-ken 156 er det anbragt en laserdiode 127. Denne laserdiode 127 er sentrert i forhold til den fremre endeflate 157 på støtteblokken 156 og blir følgelig sentrert i forhold til den avsmalnende åpning 152. Elektriske ledere 158 til laserdioden strekker seg bakover gjennom tilslutningsinnretningen og bort fra støtteblokken 156.

I åpningen 152 og i hulrommet 131 foran pluggen 144 er det

et optisk materiale 159, såsom en brytningsindeksvæske.

Denne væske ligger an mot laserdioden 127 og fyller helt og holdent rommet i åpningen 152 foran laserdioden såvel som hele hulrommet 131.

Åpningen 152 tjener som en konisk bølgestyring som bringer laserdiodens stråling til å utvide sin romutstrekning som er-statning for mindre vinkelspredning. Den effektive utsendel-sesflate omvandles til sirkulært tverrsnitt med et aksielt symmetrisk spredningsmønster. Brytningsindeksen for væsken 159 og pluggen 144 velges slik at lyset fra laserdioden 127 bringes til å gjennomføre en total indre refleksjon langs veggen til åpningen 152 når lyset løper gjennom lengden til denne åpning. Ved å gjøre bølgestyringens åpning 152 til-strekkelig lang og med optimal konisitet, vil en blanding av lyset tilveiebringes når dette reflekteres gjentatte ganger fra laserdioden i retning mot den fremre ende. Dette mulig-gjør oppnåelsen av en optimal strålingsfordeling ved den emitterende ende av den koniske bølgestyring basert på para-metrene til den mottatte fiber, såsom indeksprofilen, kjerne-størrelsen og den numeriske verdi for lysåpningen. Vinkel-fordelingen for strålen når den trer ut ved en endeflate 146 forandres slik at den store divergens for laserdiodens strålingsfordeling ikke lenger foreligger. Istedet blir den emitterende flate større. Strålingsvinkelen har mindre divergens i forhold til den optiske akse (aksen for bløgestyringen 152 og hulrommet 131) og man dermed mer effektivt overføres til den mottagende fiber.

I den hensikt å tilveiebringe dette, kan pluggen 144 som avgrenser bølgestyringsåpningen 152 være utført av metylmet-akrylmateriale med en brytningsindeks på ca. 1,484 for lys med en bølgelengde på 0,83. Væsken 159 i bølgestyringen kan så ha en brytningsindeks på ca. 1.789. Lengden til åpningen 152 kan for tilveiebringelse av en egnet blanding ligge i området på omtrent 15 ganger diameteren for åpningen ved dennes smale (inngangs-) ende eller mer.

Fra og med dette punkt virker systemet i det vesentlige som den tidligere beskrevne skjøteinnretning. Dette innebærer at hulrommet 131 fungerer som en objektivlinse, hvor lyset brytes ved den halvsfæriske linseflate 135 og overføres gjennom den transparente blokk 138 til det motstående linsehulrom 132. Der virker hulrommet som en immersjonslinse som mottar lyset ogbryter dette, slik at det kan innføres i kjernen av fiberen 121.

Brytningsindeksvæsken 159 frembringer ikke bare total refleksjon innenfor den koniske bølgestyring» men tjener også som et materiale i hulrommet 131 for gjennomføring av den nødven-dige brytning ved linseflaten 135. Brytningsindeksen for materialet 159 behøver ikke nødvendigvis være den samme som for materialet 141 i immersjonslinsen til fiberen 121. Radien til den halvsfæriske del 135 av linsen for lyskilden be-høver heller ikke være den samme som radien for linseflaten 136 for fiberen 121. Utgangsflaten for bølgestyringen 152 kan dessuten adskille seg fra flaten til kjernen for den mottagende fiber 121.

En lysemitterende diode av kantemitteringstypen har et bånd-emitteringsområde som gir en elliptisk stråle hovedsakelig lik den for en laserdiode. Det emitterende område hos en slik diode kan være større enn hos en laserdiode, men tross dette mindre enn kjerneflaten til en optisk flermodusfiber. Følgelig kan samme teknikk velges for tilslutning av en kant-emitterende diode og en optisk fiber ifølge foreliggende oppfinnelse, som den som er beskrevet tidligere i forbindelse med tilslutningen av en laserdiode.

Hår lyskilden i det optiske system er en lysdiode av flateemitterende type, er vanligvis dens flate og strålingsvinkel slik at dens modusvolum er større enn modusvolumet for den mottagende fiber. Linsesystemet ifølge foreliggende oppfinnelse er da fordelaktig anvendbart i forbindelse med slike lyskilder såsom et egnet organ for tilslutning av lyskilden til fiberen og som en innretningsanordning. Dette muliggjør at fiberen kan innrettes korrekt i strålingsfeltet for oppnåelse av en optimal overføring fra lysdioden. Tilslutningsinnretningen 160 ifølge fig. 7 er beregnet for en slik anordning for tilslutning av en flateemitterende lysdiode 161 til fiberen 121. Den fremre flate 162 av dioden plasseres inntil den plane flate 163 på en transparent blokk 164 av plast eller glass. Et egnet optisk materiale 165, såsom en brytningsindeksvæske, innføres mellom flatene 162

og 163. De to klemorganer 166 og 167 til tilslutningsorganet avgrenser tilsammen en utsparing 168, i hvilken dioden 161

er innført og holdes på plass. Ved den motsatte ende presses fiberen 121 aksielt inn i hulrommet 16 9 som er tilsvarende de foran beskrevne hulrom, og innrettes mot dioden 161.

Et optisk materiale, såsom en brytningsindeksvæske 170, er anordnet i hulrommet 16 9 utenfor fiberenden. Ved denne anordning kan væsken 17 0 ha samme brytningsindeks som den transparente blokk 164. Følgelig finnes det ingen virkelig linsevirkning ved hulrommet 16 9 som tjener som et innrettingsorgan og en forenklet tilslutning istedet for en linse ved denne konstruksjon.

Tilslutningsinnretningen 124 for tilslutning av en fiber

123 til en detektor 125, som vist på fig. 8, innbefatter et linsehulrom 173 i en transparent blokk 174, som ved de tidligere beskrevne utførelsesformer, og dette hulrom tilveiebringer den primære funksjon å innrette fiberen 123 med detektoren 125. I dette tilfelle har detektoren 125 en relativt stor flate, som er noe større enn den til kjernen i den emitterende fiber 123. Et optisk materiale, såsom en brytningsindeksvæske 175, er innført i linsehulrommet 173 og utfyller rommet mellom enden av fiberen 123 og hulrommets vegg. Fiberen 123 presses aksielt inn i hulrommet 173 for derved å innrettes med sin akse med aksen til hulrommet 173.

Ved den motsatte ende har den transparente blokk 174 en plan flate 176. Den plane, fremre flate 177 av detektorvinduet ligger inntil flaten 176 med en passende væske 178 innført mellom flaten 176 på blokken og flaten 177 på detektoren. Dette reduserer Fresnel-tapene mellom blokkene 174 og detek-

toren 125.

De to klemorganer 180 og 181 i tilslutningsinnretningen 124 kan være like de klemorganer som tidligere er beskrevet i forbindelse med de andre tilslutningsinnretninger ifølge oppfinnelsen og har utsparinger 182 og 183 i sine fremre ender 184 og 185. Disse opptar komplementært omkretsen av detektoren 125. For å sikre at detektoren 125 holdes konti-nuerlig presset mot blokken 174, er det anordnet en stump konisk endedel 186 mot hvilken det ligger an en likeledes tilformet pakning 187. Koniske flater 188 og 189 med samme vinkel som den koniske del 186 på detektoren 125, tilveiebrin^ ger en kraft via pakningen 187 som presser detektoren 125 mot endeflaten 176 på blokken 184. Utsparingen i blokken 180

og 181 er utformet eksakt på linje med hulrommet 174, slik at fiberen 123 innrettes med detektoren 125. Den elektriske leder 190 til detektoren 125 utstrekker seg bakover bort fra detektoren og mellom klemorganene 180 og 181. Tilslutningsinnretningen 124 tilveiebringer følgelig ikke bare et egnet organ for tilslutning av fiberen 123 til detektoren, men sikrer også ved innrettingen av fiberen og detektoren med hverandre at alt lys som går ut fra fiberen treffer detektoren. Herved oppnås en forbedret virkningsgrad. For en detektor med liten flate, såsom en med en flate sammenlignbar med den emitterende fibers kjerneflate eller mindre, kon-struerer man et system slik at man oppnår en linsevirkning som bringer lyset fra fiberen til å treffe detektoren. En slik anordning er vist på fig. 9, hvor en fiber 192 er inn-ført i et hulrom 193 i en transparent blokk 194 og holdes aksielt presset mot hulrommets flate, slik at fiberen sentreres i hulrommet. Midt met hulrommet 193 og holdt i stilling ved hjelp av en støtte 195, finnes en detektor 196. Konturen til hulrommet, brytningsindeksen for væsken 197 i hulrommet og brytningsindeksen for organet 194 velges slik at hovedsakelig all stråling som utgår fra fiberkjernen brytes ved linseflaten og overføres til detektoren 196.

I en del tilfeller kan en hylse eller krave være påtredd på enden av fiberen og ført til inngrep med flaten av linsehulrommet istedet for endekanten av fiberen. Dette kan f.eks. være tilfelle når en plastovertrukket fiber tilsluttes på grunn av at det er nødvendig å fjerne overtrekket for å tilveiebringe en plan, vinkelrett endeflate på fiberen som egner seg for tilslutningen.

Fig. 10 viser en fiber 198 med en hylse 199 på sin ende. Hylsen 199 er rørformet med en plan fremre endeflate 200 beliggende i vinkel mot aksen og innrettet med endeflaten 2 01 på fiberen 198. Mantelflaten 202 er koaksial med fiberen. Herved dannes en optisk fiberenhet som er forbundet med tilslutningsanordningen på samme måte som de ovenfor beskrevne fibre. Den av fiberen 198 og hylsen 199 bestående enhet presses aksielt inn i linsehulrommet 203 og presser unna overskudd av brytningsindeksvæske 204. Den fremre endekant 205 av hylsen mellom endeflate 200 og mantelflaten 202 bringes i kontakt med flaten 206 i hulrommet. Dette bevirker at aksen til fiberen 198 innrettes nøyaktig med aksen til linsehulrommet 203 og plasserer fiberendeflaten 201 på nøy-aktig avstand fra linseflaten og dennes spiss.

Den del av hylsen som ligger an mot hulrommets flate, behøver ikke nødvendigvis være en sammenhengende omkretskant i rett vinkel, såsom kantlinjen 205 på tetningen, hvor en avsmalnende flate kan anordnes for samvirke med linsehulrommets munning eller en annen egnet form kan velges for den fremre ende av hylsen. Dette viktige faktum medfører at man tilveiebringer et anslag som har fiberens akse som sentrum,

slik at det vil sentrere og stillingsinnrette fiberen når denne presses aksielt inn i hulrommet og anslaget ligger mot den rotasjonsflate som danner hulrommet. Kantlinjen 205 danner et slikt anslag på grunn av at den er definert ved skjæringen mellom mantelflaten 202 på hylsen som er koaksial med fiberen 198, og endeflaten 200 på hylsen som er vinkelrett mot fiberaksen. Anslagsflaten kan være segmentert

istedet for sammenhengende, og kommer likevel til å oppfylle sin funksjon.

En hylse kan anvendes på en belagt fiberende selv om den vanligvis er overflødig under slike omstendigheter og derfor utelates. En fiber uten overtrekk kan dessuten ligge direkte an mot hulrommets flate med sin fremre endekant uten noen om-givende hylse. Også her presses fiberen aksielt inn i hulrommet og et brytningsindeksmateriale utfyller rommet utenfor fiberenden.

Claims (4)

1. Tilslutningsinnretning for fiberoptiske kommunikasjonssystemer for å forbinde en strålingskilde i form av en lys- eller laserdiode (127), som utsender en strålingsbunt (1261 med elliptisk tverrsnittsform og relativt stor divergens, med en optisk fiber (121) med i det vesentlige sirkulær tverrsnittsform, hvilken tilslutningsinnretning innbefatter et lysoverførende organ (128) med motstående sider og linseorgan ved disse sider for dannelsen av et optisk system sammen med det lysoverførende organ, idet hvert linseorgan innbefatter en rotasjonsflate som danner et hulrom (131, 132), og hvor de innerste punkter på disse hulrom er beliggende på en rett linje som utgjør en optisk akse for systemet, hvorved den optiske fiber (121) er innført i det ene hulrom (132) med sin akse innrettet i det vesentlige i linje med den optiske akse og kanten (139) mellom mantelflaten på fiberen (121) og endeflaten av denne liggende mot den rotasjonsflate som utgjør veggen til hulrommet (132) og med et optisk materiale (141) anordnet i hulrommet (132) for i det vesentlige fullstendig utfylling av rommet mellom fiberens (121) endeflate (140) og hulrommets (13 2) vegg, hvorved brytningsindeksen for det optiske materiale og det lysoverførende organ (128) har forutbe-stemte verdier på en slik måte at i det vesentlige alt lys som fra strålingskilden (127) passerer gjennom det lysoverførende organ (128) brytes av linseorganet og mottas av den optiske fiber (121),karakterisert ved at en reflekterende konisk flate (152) er anordnet aksielt i det andre, nærmest lyskilden (127). beliggende hulrom (131) i det lysoverførende organ (128), hvilken reflekterende flate (152) er beregnet på å motta den fra laserdioden (127) utsendte strålebunt og blande og reflektere denne, slik at det dannes en strålebunt med i det vesentlige sirkulær tverrsnittsform og mindre divergens, og at et optisk materiale (159) ligger an mot den som laserdiode utførte strålingskilde (127) og utfyller rommet innenfor den reflekterende flate (152) og det fremfor denne beliggende del av hulrommet (131), hvilket optiske materiale (1591 har en forutbestemt brytningsindeks, som er slik at fra den reflekterende flate (1521 utgående lys brytes ved den andre rotasjonsflate for deretter å overføres gjennom det lysoverf ørende organ (128).. til den optiske fiber (121J.

2. Tilslutningsinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved at den reflekterende flate er utført som en åpning (152) i en i det andre hulrom (131). innsatt plugg (144), hvilken åpning (152) fra en relativt liten tverrsnittsdimensjon nærmest strålingskilden (127) utvider seg tilben relativt stor tverrsnittsdimensjon inntil den andre rotasjonsflate, som avgrenser det andre hulrom (131), og hvilken åpning (152) er innrettet aksielt på linje med akselen for rotasjons-flaten, hvorved pluggen (144). er utført av transparent materiale med en forutbestemt brytningsindeks.

3. Tilslutningsinnretning ifølge krav 2, karakterisert ved at den åpning (152) som danner bølgestyr-ingen har sirkulært tverrsnitt.

4. Tilslutningsinnretning ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at pluggen (14 4) har en mot det andre hulrom (131) vendt vegg, som er utført komplementær til hulrommets (131) koniske vegg og ligger an mot denne.