Mod lar aufgebauter Sternkoppler für Lichtleiter
Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft einen optischen Sternkoppler zur Verbindung von wenigstens zwei Lichtleitern.
Stand der Technik
Zum Aufbau optischer Netzwerke müssen häufig mehrere Lichtleiter miteinander verbunden werden. Besonders vorteilhaft ist dies mittels optischer Sternkoppler möglich.
Im der US 5,408,551 ist ein optischer Koppler bekannt, welcher zwei Bündel aus lichtleitenden Fasern mittels eines optischen Koppelelements miteinander verkoppelt . Hierzu werden die einzelnen lichtleitenden Fasern zu einem Bündel zusammengefasst und mittels passender A- dapterstücke mit dem optischen Koppelelement verbunden. Das optischer Koppelelement ist ein Lichtleiter, dessen Querschnitt näherungsweise dem Querschnitt des Bündels entspricht. Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass für eine niedrige Koppeldämpfung eine feste Verbindung zwischen den einzelnen lichtleitenden Fasern des Bün- dels und dem Koppelelement notwendig ist. Weiterhin können mit dieser Anordnung ausschließlich Koppler hergestellt werden, welche Licht von einer lichtleitenden Faser einer Seite des Koppelelements in die anderen lichtleitenden Fasern auf der anderen Seite des Koppel- elements übertragen. Eine Kopplung zwischen Elementen der gleichen Seite des Koppelelements ist nur mit einer wesentlich höheren Koppeldämpfung möglich.
Eine gleichmäßigere Verteilung der Koppeldämpfung lässt sich mit dem in der DE 37 23 170 AI dargestellten Koppler realisieren. Dieser Koppler weist verεpiegelte Schichten in der Ebene der Enden der angekoppelten
Lichtwellenleiter sowie an einem Mischerstab auf. Auch dieser Anordnung weist den Nachteil auf, dass für eine niedrige Koppeldämpfung eine feste Verbindung zwischen den einzelnen lichtleitenden Fasern des Bündels und dem Koppelelement notwendig ist.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine relativ kostengünstige Vorrichtung zur Verkopplung mehrerer lichtleitender Fasern zu gestalten, welche weiterhin einen modularen und flexibel einsetzbaren Aufbau aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Koppler zu gestalten, welcher eine näherungsweise gleich große Koppeldämpfung zwischen allen lichtleitenden Fasern aufweist .
Erfindungsgemäße Lösungen dieser Aufgaben sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Weiterbildun- gen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein erstes Mittel 2 zur Aufnahme bzw. Bündelung mehrerer lichtlei- tender Fasern, wie beispielsweise HCS-Fasern, zu einem ersten Faserbündel. Weiterhin ist ein zweites Mittel 3 zur Aufnahme wenigstens einer weiteren lichtleitenden
Faser vorgesehen. Wahlweise kann dieses Mittel auch zur Bündelung weiterer lichtleitende Fasern zu einem zweiten Faserbündel ausgebildet sein. Die Verkopplung erfolgt mittels eines Koppelelements 1, welches in opti- scher Verbindung mit dem ersten Mittel 2 sowie den zweiten Mittel 3 steht. Das grundsätzliche Funktionsprinzip der erfindungsgemäßeη Vorrichtung entspricht dem aus der US 5,408,551 bekannten Sternkoppler.
Das erfindungsgemäße Koppelelement kann wahlweise als wellenlängenselektives Koppelelement oder als breitban- diger Modeninischer ausgeführt sein. Es weist vorzugsweise einen Querschnitt auf, welcher dem größeren der beiden Faserbündel entspricht. Bei unterschiedlichen Querschnitten der Faserbündel kann auch ein Koppelelement mit unterschiedlichen Querschnitten an beiden Enden vorgesehen werden.
Das Koppelelement 1 ist als Kupplungselement mit we- nigstens einem optischen Steckverbinder ausgeführt.
Hierzu passend ist wenigstens eines der Mittel 2,3 zur Aufnahme bzw. Bündelung lichtleitender Fasern mit einem entsprechenden optischen Steckverbinder ausgeführt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können die Koppler in modularer Bauweise unter Zuhilfenahme von
Standard-Fertigungstechniken für optische Steckverbinder in großen Stückzahlen kostengünstig hergestellt werden. Eine weitere Kostenreduzierung lässt sich durch Ersatz der Metallkomponenten durch Kunststoff- Spritzgussteile realisieren.
Die Anzahl der in dem ersten Mittel bzw. in den zweiten Mittel aufgenommenen lichtleitenden Fasern kann weitgehend frei konfiguriert werden. So können wahlweise Koppler mit mehreren lichtleitenden Fasern an jeder Seite des Koppelelements oder aber auch mit nur einer lichtleitenden Faser an einer Seite des Koppelelements und mehreren Fasern an der anderen Seite des Koppelelements konfiguriert werden.
Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein erstes Mittel 2 zur Aufnahme bzw. Bündelung mehrerer lichtleitender Fasern zu einem ersten Faserbündel. Die Verkopplung der Fasern untereinander erfolgt mittels eines Koppelelements 1, welches in optischer Verbindung mit dem ersten Mittel 2 sowie einem reflektierenden
Mittel 10 steht. Durch eine derartige Ausgestaltung ist eine Verkopplung aller lichtleitenden Fasern untereinander mit nahezu gleicher Koppeldämpfung möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Koppelelement 1 an einem zweiten Ende einen optischen Steckverbinder auf, welcher zur Verbindung mit dem reflektierenden Element 10 vorgesehen ist.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Koppelelement 1 an einem zweiten Ende fest mit einem reflektierenden Element 10 verbunden ist. Das reflektierenden Element ist vorzugsweise als Spiegel ausgeführt. Alternativ hierzu kann auch das Koppelelement an einem Ende reflektierend bzw. spiegelnd beschichtet sein.
Weiterhin kann das Koppelelement an einem ersten Ende ausschließlich in einem kreisförmigen, zentrischen Bereich teilweise reflektierend bzw. spiegelnd beschichtet sein. Weiterhin ist das Faserbündel ebenfalls zent- risch angeordnet. Alternativ hierzu kann das Faserbündel rotationssymmetrisch um den zentrischen Bereich angeordnet sein. Durch eine solche Anordnung ist es möglich, einen kontinuierlichen Fertigungsprozess zu gewährleisten und gleichzeitig die geometrischen Verluste des Kopplers zu minimieren.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Koppelelement eine lichtleitende Faser mit einem Kerndurchmesser entsprechend dem Durchmesser eines Fa- serbündels, vorzugsweise den Durchmesser des größeren Faserbündels .
Weiterhin kann das Koppelelement 1 eine GRIN-Linse umfassen. Durch den Einsatz derartiger Linsen ist eine besonders niedrige Koppeldämpfung realisierbar. Weiterhin ist eine dämpfungsarme Anpassung an unterschiedliche Querschnitte der Faserbündel möglich.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs- beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
Fig. 1 zeigt in schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Form eines transmittiven lxN Kopplers .
Fig. 2 zeigt schematisch einen transmittiven NxM- Koppler .
Fig. 3 zeigt einen reflektiven lxN Koppler.
Fig. 4 zeigt Ferrulen mit Faserbündeln bzw. einem Koppelelement.
Fig. 5 zeigt ein Koppelelement im Schnitt mit integ- rierter lichtleitender Faser.
In Fig. 6 zeigt die Draufsicht auf eine Ferrule zur Aufnahme bzw. Bündelung mehrerer lichtleitender Fasern.
In Fig. 1 ist als beispielhafte Ausführungsform der Erfindung ein transmittiver lxN-Koppler dargestellt. Das Koppelelement 1 weist zwei Enden auf . Es ist an dem ersten Ende mit einem ersten Mittel 2 zur Aufnahme bzw. Bündelung mehrerer lichtleitender Fasern durch eine Steckverbindung verbunden. Darin werden sieben lichtleitende Fasern zu einem Bündel gebündelt. Die einzelnen Fasern des Faserbündels führen zu den Steckern 4a,
4b, 4c, 4d, 4e, 4f , 4g. Weiterhin ist das Koppelelement
1 an seinem zweiten Ende mit einem zweiten Mittel 3 zur Aufnahme bzw. Bündelung von Fasern, welches in diesem Fall nur eine einzige Faser aufnimmt, mittels einer Steckverbindung verbunden. Diese Faser führt zu dem zweiten Anschlussstecker 5.
Fig. 2 zeigt analog zu Fig. 1 einen transmittiven NxM- Koppler. Hier nimmt im Gegensatz zu Fig. 1 das zweite Mittel 3 zur Aufnahme bzw. Bündelung mehrerer lichtleitender Fasern ein Bündel aus sieben Fasern auf. Die einzelnen Fasern führen zu den Anschlusssteckern 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g.
In Fig. 3 ist ein reflektiver lxN-Koppler dargestellt. Hierbei ist das Koppelelement 1 mit einem ersten Mittel
2 zur Aufnahme bzw. Bündelung mehrerer lichtleitender Fasern durch Steckverbindungen verbunden. Darin werden sieben lichtleitende Fasern zu einem Bündel gebündelt. Die einzelnen Fasern des Faserbündels führen zu den
Steckern 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g. Weiterhin ist das Koppelelement 1 mit einem reflektierenden Element 10 verbunden. Dieses reflektierenden Element reflektiert das von den Fasern des Faserbündels eingekoppelte Licht zurück in das Faserbündel. Durch die Modenmischung bzw. StrahlaufWeitung im inneren des Koppelelements wird das Licht auf alle Fasern des Bündels verteilt. Wird der Koppler wie hier dargestellt mit einem Stecker für das reflektive Element ausgebildet, so kann das Koppelele- ment wahlweise transmittiv oder reflektiv betrieben werden.
Fig. 4 zeigt Ferrulen der Steckverbindungen des Koppelelements 1 sowie eines ersten Mittels 2 zur Aufnahme bzw. Bündelung mehrerer lichtleitender Fasern. Links in Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die Endfläche der Ferru- le 6 des Mittels zur Aufnahme bzw. Bündelung mehrerer lichtleitender Fasern 2 dargestellt. Darin ist das Faserbündel 9 bestehend aus sieben Fasern erkennbar. Selbstverständlich kann dieses Faserbündel auch jede andere Anzahl von Fasern enthalten. Der zugehörige Schnitt in Längsrichtung der Fasern ist rechts davon abgebildet. Weiter rechts von dieser Abbildung befindet sich ein Schnitt durch eine Ferrule 7 des Koppelelements . Diese Ferrule nimmt die lichtleitende Faser 8 des Koppelelements auf. Ganz rechts ist die zugehörige Draufsicht auf die Endfläche der Ferrule des Koppelelements dargestellt.
Fig. 5 zeigt ein Koppelelement 1 eines reflektiven Kopplers im Schnitt mit integrierter lichtleitender Fa- ser 8. An Stelle einer lichtleitenden Faser kann auch ein anderes, vorzugsweise zylinderförmiges Koppelelement, beispielsweise eine GRIN-Linse eingesetzt werden. Ein Mittel zur Aufnahme bzw. Bündelung mehrerer lichtleitender Fasern 2 kann über eine entsprechende Kupp- lung mit dem Koppelelement verbunden werden. Die An- kopplung der einzelnen lichtleitenden Fasern erfolgt über die Einkoppelflache 15. Eine vorzugsweise gegenüberliegende Fläche der lichtleitenden Faser des Koppelelements ist als spiegelnde Fläche 12 ausgeführt. Al- ternativ kann auch ein spiegelndes Element 14 vorzugsweise über eine weitere Steckverbindung angekoppelt werden.
In Fig. 6 ist die Draufsicht auf eine Ferrule zur Aufnahme bzw. Bündelung mehrerer lichtleitender Fasern 6 dargestellt. Die einzelnen lichtleitenden Fasern 11 sind konzentrisch um eine spiegelnde Fläche 12 angeordnet .
Bezugszeichenliste
1 Koppelelement
2 Erstes Mittel zur Aufnahme bzw. Bündelung ehre- rer lichtleitender Fasern
3 Zweites Mittel zur Aufnahme bzw. Bündelung mehrerer lichtleitender Fasern
4 Erste Anschlussstecker
5 Zweite Anschlussstecker 6 Ferrule eines Mittels zur Aufnahme bzw. Bündelung mehrerer lichtleitender Fasern
7 Ferrule des Koppelelements
8 Lichtleitende Faser des Koppelelements
9 Bündel aus lichtleitenden Fasern 10 Reflektierendes Element
11 Lichtleitende Faser
12 Spiegelnde Fläche
14 Spiegelndes Element
15 Einkoppelfläche