PT89685B

PT89685B - Componente optico para sistemas de transmissao por fibras opticas

Info

Publication number: PT89685B
Application number: PT89685A
Authority: PT
Inventors: Gerd Mrozynski
Original assignee: Krone Ag
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1989-02-10
Publication date: 1994-02-28
Also published as: HK106691A; FI890667A0; RU1828550C; KR920005876B1; US4919503A; EP0328738A3; ZA891050B; IL88221A; CN1036841A; JPH024208A; PT89685A; DK63789D0; DE3862024D1; IE60842B1; DE3804822C1; AU604995B2; KR890013913A; NO890550L; EP0328738B1; ES2021128B3

Description

(57) Resumo:

Componente ópticas w μ no2

óptico para sistemas de transmissão por fibras invenção diz respeito a um componente ójtico para sistemas fibras cptioas, por filtros, divisores de potência lares, com pelo menos duas cabeças para fibras e um ou siraidispositivo de ajustamento móvel entre os mesmos.

São já conhecidos componentes opticos deste com diversas formas de construção, tais como atenuadores, filtros, divisores de potência ou similares. Um amortecedor óptico e constituído por uma caixa cujas paredes laterais opostas são formadas por cabeças sob a forma de acoplamentos para às fi*Bras ópticas. Nas partes interiores da caixa estão colocados dispositivos óptioos de formação de imagens, sob a forma de lentes esféricas, para a ampliação de feixes. No e_s paço interior encontra-se um vidro de forma circular, apoiado nas paredes laterais da caixa por meio de eixos, situando-se o eixo das fibras a uma certa distância do eixo de ro tação do vidro. Este leva como recipiente de filtro diferentes vidros filtrantes, com ura deles com uma posição de repou so. Quando se roda o filtro, pode levar-se este ultimo até posições de repouso diferentes, de modo que podem ajustar-se valores diferentes de amortecimento. Isso tem o inconvenien te de o ajuste dos diferentes filtros ser feito manualmente no atenuador óptico. Não é então possível um comando a dis tância. Noutros componentes ópticos análogos, era forma de fil

do que pode ser telecomandado de maneira simples, de modo que não é necessária a regulação directa no componente ópti co.

A solução deste problema está nas características definidas na reivindicação 1. 0 componente óptico segundo a presente invenção permite uma regulação telecomandada de acor do com o princípio seguinte: com base num sinal de saída defi nido, o comando efectua um deslocamento do campo eléctrico entre as placas condutoras, que simultaneamente são os supor tes das fibras ópticas, eventualmente com os seus dispositivos opticos de formação de imagens. A placa de regulação, com caracieríat-ã-eas ópticas diferentes, é deslocada com o campo eléctrico entre as fibras de tal modo que são possíveis diferentes valores do amortecimento, curvas de filtro, divisões de potência ou similares. 0 componente ó-tico segundo a presente invenção pode ser utilizado como comutador óptico com comando eléctrico.

Outras características aperfeiçoadas da presente invenção descrevem-se nas reivindicações secundárias.

Descrevem-se a seguir formas de realização da presente invenção, com referência aos desenhos anexos, cujas fi guras representam:

A fig. 1, o princípio físico do componente óptico;

A fig. 2, uma primeira forma de realização do componente óptico num corte vertical;

A fig. 3, um outro corte do

2;

do de 90° em relação ao da fi

	A fig.	4, o componente óptico	nu:	;:a segu	nda forma de
re	alização, em co	rte horizontal;
	A fig.	5, um corte horizontal	d e	uma t e	rceira for-
me.	de realização	do componente óptico;
	A fig.	6, um corte horizontal	de	uma qu	arta forma
de	realização da	presente invenção;
	A fig.	7, um corte horizontal	de	ima qu	inta forma

realização do componente óptico;

A fig.

8, um corte vertical do componente óptico da quifita forma de realização;

A fig.

positivo óptico de formação de imagens;

A fig ma de-.realiecrção do elemento óptico, como divisor de potência óptica com comando eléctrico;

A fig. 11, uma sétima forma de realização do componente óptico como divisor de potência ajustável electricamenA fig.

12, um corte horizontal oitava forma de realização do componente filtro óptico com co mando eléctrico;

A fig.

13, 3 curva da potência transmitida pelo fil tro óptico da fig. 12 em função do comprimento de onda e do ajustamento da placa de regulação; e

A fig. 14, uma nona forma de realização do componen te óptico, como comutador com comando eléctrico

O fundamento físico do componente óptico segundo a presente invenção e o facto de que um dieléctrico (1) móvel no campo de um condensador de placas é atraído por este cuan do o dieléctrico (1), de acordo com a fig. 1, se encontra

paroialmente fora da acção do campo (passagem em partr., ao estado de

mínima).

A força F que actua no dieléctri co (1), com a carga Q nas placas (2) do condensador é

E- £₀ £ 0 ^a + ( í - £ Q) 7 χ ² d _q2

Ή sendo x < a,

quando é a constant	O	dieléctrica do campo	cir	•cundante, £ a
constante dieléctrica	do	dieléctrico (1) e h	a	dimensão do
sistema perpendicular	5 a	superfície do sinal.	As	restantes

grandezas-,-as-Pão indicadas na fig. 1.

Com tensão constante, esta carga tem o valor p — „ , 2 h

U — ( c-8q )· U . _ sendo x< a.

^d

É neste princípio físico que se baseia o componente óptico de acordo com a presente invenção, segunde o qual o dieléctrico (1) com um campo eléctrico pode ser posicionado em posiçães exactas pre-determinadas entre as placas do condensador (2).

As fig. 2 e 3 representam a primeira forma de rea lização do componente óptico, que é constituído por duas pia cas condutoras paralelas (10,11), a uma distância d, e uma placa âe regulação móvel (12) situada entre as mesmas. Nas placas condutoras (10,1.1) colocaram-se as fibras ópticas (13) e (14) com os seus dispositivos ópticos de formação de

imagens (19), de modo	tal que as suas f	aces	livres	ficam em
frente da placa de	Γδ;	gulação móvel (13)	. As	placas	conduto-
ras (10,11) e a pia	íca	de regulação (12)	são	feitas	de mate-
ri.al dieléctrico, p	sor	exemplo de vidro.	Nas	faces i	nteriores

das placas de condução (10,11) estão colocadas estrias paralelas de eléctrodos condutores (15,16), que podem ser de material transparente depositado por vapor. Cada uma das estrias de eléctrodos (15,16) de cada uma das placas condutoras (10,11) está provida de fios de ligação (18), ligados a um comando não representado em pormenor, que efectua a comutação de tensão entre as estrias dos eléctrodos individuais (15,16).

— ···· .β—&enjunto do componente óptico com as suas placas condutoras (10,11) e a placa de regulação (12) está fechado hermeticamente numa caixa cheia com um líquido de difracção aρrορ1 lado · campo eléctrico migra mediante a ligação da tensão aos eléctrodos (15,16) e aos condutores de ligação (18) (3.a B_·), e por meio da desligação da tensão dos eléctrodos j

(15,16) e os seus condutores de ligação (18), terminais (A · a a , ) k

De acordo com 0 princípio físico atrás descrito, a placa dieléotrica de regulação (12) desloca-se de cada vez para novas posições e pode tomar múltiplas posições determinadas com exactidão, de acordo com 0 número, a distância e as

climensões dos eléctrodos (1?,16). Mantém-se neste caso o atri to reduzido devido à incorporação do líquido de difracção apropriado .

A alimentação coe tensão das estrias dos eléctrodos (15,16) das duas placas condutoras (10,11) pode fazer-se de tal modo que possam fazer-se as comutações necessárias, por meio de elementos semicondutores, realizadas numa das placas condutoras (10,11) com a técnica de implantação de microplaquetas (chips) no vidro. É necessário conduzir as tensões para a formação do campo e dos sinais de comando necessários aos semicondutores.

A transferência de potência é extremamente pequena, visto que a função de deslocar a placa de regulação (12) para uma nova posição é muito reduzida. Ha apenas que carregar capacidades parciais. Os tempos determinados por isso e pela inércia·,da—placa de regulação (12) para fixar de novo a placa (12) situam-se na ordem de grandeza do milissegundo<,

Numa forma de realização técnica, a placa de regulação (12) tem de ser fixada, devido ao movimento desejado, numa sé coordenada rectilínea, pelo próprio campo, por meio de uma ranhura e dispositivos distanciadores. Uma fixação m_e cónica oferece vantagens, pois ela deve ser mantida mesmo com a tensão desligada.

A posição inicial tem de ser obtida por um ajustamento especial, electricamente ou por meios mecânicos, por exemplo, mediante um troço eléctrico especial em todo o trajecto e depois num movimento final até uma posição inicial d_e finida.

Na segunda forma de realização, de acordo com a súper

g. 4, ido ò ,η condutora (21) ias do s

Λ'6) e st na (23,24) dos dispositivos ópticos de formação

Na fig. 5 está representada a terceira forma de rea lização que tem muitas vantagens para uma construção simples. As fibras ópticas (33,34) estão, cada uma delas, providas de um dispositivo óptico de formação das imagens (39). Neste caso, apenas a placa condutora dieléctrica (31), na qual se cavou o ospaço-guia para a placa de regulação (32), é amortecida com duas séries de estrias de eléctrodos (35,3'5), coloca das dos dois lados do espaço de guia (37), para a placa de re gulaç-ão ·(344)-«- pa mesma maneira poderia prever-se na placa con dutora (31) em vez das estrias dos eléctrodos (35,36), elemen tos semicondutores. A tensão necessária para obter a mesma ac ção de força que nas primeiras formas de realização e no en tanto maior.

A quarta forma de realização, representada na fig.

6, é constituída por uma placa condutora plana (40), a segunda placa condutora (41), com o espaço de guia (47) para a pia ca de regulação (42), na qual estão ligadas as fibras ópticas (43,44) por meio de dispositivos ópticos de formação de imagens (49), assim como duas séries de estrias de eléctrodos (45,46) formados nas duas zonas laterais do espaço de guia da placa condutora (41). Esta forma de realização pode ter aplicação, por exemplo, como atenuador óptico, ajustável electri-

camente.

Na quinta forma de realização de um elemento optico, representada nas fig. 7 e 8, a r-anhura de gaia (57) da placa de regulação (52) tem uma conformação igual nas duas

placas condutoras	(50,51),	em	contraste	com a queria forma
de realização. As	estrias	dos	eléctrodos	(55,56) encontram-
-se respectivamen	te nas fa	ce s	extericres	das placas conduto

ras (50,51), no interior do espaço cie guia (57), isto é, da placa de regulação móvel (56). As fibras ópticas (53,54) ter minam em dispositivos ópticos de formação de imagens (59) li gados às placas condutoras (50,51).

A fig. 9 mostra um dispositivo óotico de formação de imagens (59), entre uma fibra óptica (53), como feixe de colimação e a extremidade da outra fibra (54).

Descrevem-se a seguir em pormenor componentes ópti cos ac-peci-e-is- que se baseiam nos princípios físicos expostos no início e as formas de construção (2) a (7) para a fixação da placa de regulação e para a configuração do campo eléctri co, devendo ser consideradas a título de exemplo, visto que em princípio são sempre possíveis todas as formas de constru ção.

Nos trajectos de transmissão óptica, o amortecimen to tem de ser ajustado e mantido constante durante muito mem po com um valor pré-determinado. Conforme o nível de recepção, pode transmitir-se um sinal de telemetria ao transmissor e ajustar-se o atenuador óptico por meio de um sinal de comando, de tal modo que o desvio do amortecimento em relação ao valor pré-determinado seja inferior ao limite dado. Para realizar estas funçães pode utilizar-se, por exemplo, a quinta

tos inicialmente, move-se a placa de regulação (52), isto é, um cristal dieléctrico cor: transmissão variável na direcção longitudinal. Conforme a posição da placa de regulação (52), regula-se escalonadamente o amortecimento entre um valor mínimo e um valor má:<im>· , oons.oante o número de estrias de eléc trodo (55,56) e a variação constante da transmissão da placa de regulação (52). 0 espaço de guia tem aqui uma profundidade que corresponde à largura da placa de regulação.

As fig. 10 e 11 representam esquematicamente a sexta e a sétima formas de realização do componente óptico, como divisor de ^otencia optica com uma relação de divisão ajustável electricamente. Uma função importante das redes de comuni caçãejs .por—f-i-bras ópticas e o desacoplamento de uma fracção definida da potência o_vtica do canal de transmissão.

As fig. 10 e 11 representam em princípio os elementos de um divisor de potência com comando eléctrico, estando colocada, de acordo com as formas de construção de um componente óptico atrás descritas, uma placa de regulação (62) e (72), com filtros diferentes em cada troço no trajecto óptico entre as fibras ópticas de entrada (60,70) e duas fibras ópti cas de saída (61, 61') e (71,71'). Por meio de sinais de comando eléctricos, coloca-se a placa de condução (62,72), por passos de grandeza pré-determinada, em posições escolhidas, entre as placas de condução não representadas, providas de es trias de eléctrodos, também não representadas. No trajecto óp tico começam a actuar filtros de transmissão variável e de re

2) de um e s pelho semitransparente (68), entraA fi elemento optico, como filtro optico, aínstável electricamente.

Nos sistemas de transmissão com multiplexação dos comprimentos de onda é necessário utilizar, no extremo do trajecto, uni filtro para a selecção do sinal coe um comprimento de onda de terminado. Por meio de um filtro graduável podem separar-se facilmente os sinais de comprimentos de onda diferentes. A placa de regulação (82) é aqui o filtre enja posição pode ajus tar-se electricamente. 0 filtro pede ser movido entre as placas condutoras (80,81), de acordo com o princípio descrito an teriormente, entre as faces da fibra optica de entrada (83) e da fi-bra áp-bica ie saída (t5f).

A fig. 13 representa o andamento de princípio da po tência optica desacoplada, com comprimentos de onda X diferen tes e o movimento da placa de regulação (82) no sentido da se ta (A) (curva A) e no sentido da seta (B) (curva B).

A fig. 14 representa, come nona forma de realização do componente optico, um comutador optico ajustável electrica mente. Nas redes de transmissão optica é prático ligar esquemas equivalentes ou células de rede, no caso de falha dos ccm ponentes individuais, por exemplo em redes locais com estrutu ra em anel. Para isso são necessários comutadores opticos que façam o acoplamento do sinal de uma fibra optica, a fibra áptica de entrada (93), a uma de duas fibras ópticas possíveis de saída (94 e 94')· Os comutadores usuais utilizara um raovi-

?.s trioo, pode conseguir-se uma comutação apropriado o seu índice de refracção n^ relativamente ao índí eio podeu formar-se matrizes de acoplamento ópticas a utilizar em redes de comutação optica.

Os comutadores ópticos podem ser realizados, além disso, coe uma disposição idêntica à quinta forma de realização do componente óptico representada nas fig. 7 e 8, substituindo a placa de regulação (52) por uma placa de regulação não transparente movida por um líquido de difracção apropria do .

-·· •••B-stes interruptores, mesmo com fibras com núcleo ie grande diâmetro podem ser usados como comutadores ópticos em sistemas indicadores com guias de luz de fibras ópticas, em substituição de outros interruptores menos eficientes. Para isso, é conveniente construir posições de comutação cuja dimensão se orienta pelas intensidades do sinal ou de imagem.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. - Componente óptico para duas ou mais fibras ópticas, por exemplo atenuadores, filtros, divisores de potência, com pelo menos duas cabeças para fibras e um dispositivo de ajuste das mesmas, caracterizado pelo facto de as duas cabeças, como placas de condução (10,11;20,21;...) e o dispositivo de ajuste, como placa de regulação (12;22;...) serem feitos de material dieléctrico, a placa de regulação (12;22;...) ser susceptível de se mover num espaço de guia (17;27;...) formado entre as placas de condução (10,11; 20,21; . . . ) e pelo menos uraa das placas de condução (10,11; 20,21;...) estar provida de superfícies de eléctrodo (15,16,-25, 26;...) que podem ser ligadas a uma fonte de alimentação variável, que definem um campo dieléctrico.
2. - Componente óptico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o material dieléctrico ser vidro.
3.

3. - Componente õptico de acordo com as reivindicações

1 ou 2, caracterizado pelo facto de as superfícies dos eléctrodos serem formadas com esterias de eléctrodos (15,16,-25,26,-...), colocadas a uma certa distância entre si.
4. - Componente õptico de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por as estrias dos eléctrodos (15,16; 25,26;...) serem formadas por material transparente condutor.
5. - Componente õptico de acordo com uma das reivindicações

3 ou 4, caracterizado pelo facto de as estrias dos eléctrodos (15,16;25,26; . . .) serem depositadas em fase de vapor nas superfícies interiores das placas de condução (10,11;20,21;...).
6. - Componente õptico de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo facto de o espaço de guia (17,27.·...) para as placas de regulação (12,22;...) ser formado por uma cava de uma das placas de condução (11;21;...)
7. - Componente õptico de acordo com uma das reivindicações

1 a 6, caracterizado pelo facto de as estrias dos eléctrodos (15,16,-25,26,-...) serem formadas como duas séries paralelas nas superfícies das placas de condução (10,11,-20,21/...) colocadas no espaço de guia (17,27;...).
8. - Componente óptico de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo facto de as estrias dos elêctrodos (15,16 ; 25,26;...) serem formadas como duas séries paralelas nas superfícies laterais do campo de guia (27;47) de uma das placas de condução (31;41).
9. - Componente óptico de acordo com as reivindicações

1 a 8, caracterizado pelo facto de a espessura da placa de condução (12,22;...) formar a profundidade do espaço de guia (17,27;...).
10. Componente óptico de acordo com uma das reivindicações. ·1..^__8_, caracterizado pelo facto de a largura da placa de condução (42) formar a profundidade do espaço de guia (47).
11. - Componente óptico de acordo com as reivindicações 1 a IO, caracterizado pelo facto de o espaço de guia (57) ser formado por duas cavas nas superfícies das duas placas de condução (50,51) e as estrias dos elêctrodos (55,56) serem formadas nas paredes exteriores das placas de condução (50,51) na zona da placa de reaulacão (52),

Lisboa, 10 de Fevereiro de 1989 O Agente Oficrcl da Propriedade Industrial

RESUMO

Componente óptico para sistemas de transmissão por fibras ópticas

A invenção refere-se a componentes ópticos para sistemas de transmissão por fibras ópticas, tais como atenuadores, filtros, divisores de potência, com pelo menos duas cabeças (50,51) para as fibras (53,54) e um dispositivo de regulação móvel (52) entre as mesmas.

Os componentes ópticos deste tipo conhecidos têm o inconveniente'' dé~TTão ' serem ajustáveis electricamente de maneira directa e, portanto, não são susceptíveis de telecomando. A invenção tem por objecto proporcionar un elemento óptico deste género, apropria do para telecomando.

Para resolver o problema, a invenção prevê que as cabeças, como placas de condução (50,51) e o dispositivo de regulação, com placa de regulação (52), sejam de material dieléctrico, que a placa de regulação (52) seja móvel num espaço de guia (57) formado entre as placas de condução (50,51) e que pelo menos uma placa de condução (50,51) esteja provida de pelo menos duas superfícies de eléctrodos (55,56) que definem um campo dieléctrico e que estão ligados a um comando para a alimentação de tensão.

Lisboa, 10 de Fevereiro de 1989 O Agente O > I L r<u i de Piopricciv.de Industrial

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